專(zhuān)利名稱(chēng):光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明闡述一種光學(xué)測(cè)量設(shè)備的改進(jìn)，其特點(diǎn)是對(duì)一種用平行掃描測(cè)量光線照射被測(cè)物體，并自動(dòng)檢測(cè)在該物體的相對(duì)的端點(diǎn)上接收到的光量的變化，從而測(cè)出在該物體的相對(duì)端點(diǎn)之間進(jìn)行一次掃描所需要的時(shí)間的方法來(lái)測(cè)量被測(cè)物體的長(zhǎng)度的光學(xué)測(cè)量設(shè)備的改進(jìn)。
有一種眾所周知的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，它使用平行光線和激光束等來(lái)對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行掃描，并檢測(cè)跟這物體形狀有關(guān)的光的透射或阻擋情況，然后用時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)器測(cè)量出用平行掃描光線在該物體的相對(duì)端點(diǎn)之間掃描一次需要的時(shí)間。這種光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)已被實(shí)際使用，如激光測(cè)微計(jì)。
這種光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)是很有效的，尤其是當(dāng)被測(cè)物體是軟的或處于高溫時(shí)，因?yàn)檫@種方法不對(duì)物體施加任務(wù)壓力，因而能提供沒(méi)有形變和其它影響的精確測(cè)量。這種系統(tǒng)在被測(cè)物體具有復(fù)雜形狀的情況下是很有用的，因?yàn)樗軌驕y(cè)量一個(gè)具有任意復(fù)雜形狀的物體的任意部分。
日本的已公開(kāi)的專(zhuān)利申請(qǐng)Sho58-205803透露了一種上述類(lèi)型的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，對(duì)一個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)的每一段都能迅速實(shí)現(xiàn)精確的測(cè)量。然而，這個(gè)透露的系統(tǒng)在有意外偏轉(zhuǎn)或散射的情況下是不利的。這種意外偏轉(zhuǎn)或散射是在用平行掃描測(cè)量光線照射時(shí)，由于物體端點(diǎn)形狀或表面狀態(tài)而產(chǎn)生的。如果把這種系統(tǒng)用于測(cè)量透明物體，那末在掃描過(guò)程中將產(chǎn)生各式各樣的不合需要的透射或散射，從而導(dǎo)致增加測(cè)量結(jié)果的誤差。
在上述類(lèi)型的一般的系統(tǒng)中，時(shí)鐘脈沖是用平行掃描測(cè)量光線同步并計(jì)數(shù)的。在對(duì)被測(cè)物體的對(duì)的端點(diǎn)之間掃描期間數(shù)列的脈沖數(shù)量被用來(lái)取得一次測(cè)量結(jié)果。如果這些平行掃描測(cè)量光線被物體表面上的外來(lái)物質(zhì)偏轉(zhuǎn)并隨后被光電檢測(cè)器所接收，或者光束透射過(guò)被測(cè)的透明物體并被光電檢測(cè)器所檢測(cè)，那末，時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)過(guò)程將在遠(yuǎn)離于與計(jì)數(shù)開(kāi)始的那個(gè)端相對(duì)的另一個(gè)檢測(cè)端的地方結(jié)束，從而導(dǎo)致測(cè)量誤差的增加。這樣一個(gè)誤差可能由于物體的表面狀態(tài)或透明物體的不規(guī)則透射而產(chǎn)生一個(gè)不合需要的誤差。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的光學(xué)測(cè)量設(shè)備，它可以避免因偏轉(zhuǎn)等因素造成的測(cè)量誤差，即使被測(cè)物體是由光透射材料做成的，或者物體的表面是不合需要的，如被油沾污了的，它都能正確地對(duì)被測(cè)物體的相對(duì)立端點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的特點(diǎn)在于使用一個(gè)具有可適當(dāng)鎖存計(jì)數(shù)器輸出的寄存器的計(jì)數(shù)器組合。當(dāng)物體被平行掃描測(cè)量光線掃描時(shí)，這種組合能對(duì)在兩個(gè)相對(duì)立的端點(diǎn)，即在被測(cè)物體的起始和終止端之間掃描期間產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，每當(dāng)寄存器收到指示被測(cè)物體的終止端的檢測(cè)信號(hào)，或收到在掃描期間由物體的透明部分或其它因素產(chǎn)生的偽檢測(cè)信號(hào)時(shí)，寄存器就鎖存計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)。因?yàn)樽詈蟮逆i存值對(duì)應(yīng)于物體的終止端，所以寄存器取得這個(gè)最后鎖存值，并消去其它偽檢測(cè)信號(hào)，就完成一次正確的測(cè)量。
根據(jù)本發(fā)明，為了提高測(cè)量精度，時(shí)鐘脈沖頻率被設(shè)置得足夠高。因此，計(jì)數(shù)點(diǎn)是在有一個(gè)小的延遲的情況下實(shí)行的。為了同鎖存操作協(xié)調(diào)這個(gè)延遲，寄存器要在一個(gè)予先確定的延時(shí)以后才鎖存該計(jì)數(shù)器的輸出。此外，為了防止在中間過(guò)程里鎖存每個(gè)偽終止信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的延遲，它會(huì)導(dǎo)致計(jì)數(shù)器的存數(shù)產(chǎn)生大的誤差，在每次鎖存操作時(shí)，要暫時(shí)地使計(jì)數(shù)器阻塞。然后，在每次寄存器完成鎖存操作后，再給計(jì)數(shù)器送入一個(gè)相應(yīng)于上述阻塞的修正值。這樣，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)操作在所有時(shí)刻都能夠正確地跟平行掃描測(cè)量光線的移動(dòng)保持一致。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
圖1是一個(gè)依據(jù)于本發(fā)明的光學(xué)測(cè)量設(shè)備的推薦裝置的方塊圖。
圖2是說(shuō)明圖1所示裝置的測(cè)量操作的完整的時(shí)序圖。
圖3是說(shuō)明寄存器的鎖存操作、計(jì)數(shù)器的阻塞操作和修正操作的時(shí)序圖。所有上述操作是本發(fā)明的特點(diǎn)所在。
圖1展示一種依據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的光學(xué)測(cè)量設(shè)備的推薦裝置。
被測(cè)物體10放在工作臺(tái)(沒(méi)在圖上標(biāo)出)上的某個(gè)范圍內(nèi)，并保證物體10能被測(cè)量光線所照射。物體10還應(yīng)是可移動(dòng)的。在這種情況下，物體10是跟測(cè)量光線互相聯(lián)系在一起的，因此，它能夠按給定的時(shí)間表在上述范圍內(nèi)定位。在這個(gè)說(shuō)明的裝置中，物體10是一個(gè)透明園柱體。掃描光源部分12用來(lái)發(fā)射照射物體10的平行的掃描和測(cè)量光線100。掃描光源部分12包括一個(gè)激光發(fā)生器14，一個(gè)固定反射鏡16和一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡18。由激光發(fā)生器14發(fā)射的激光束102經(jīng)固定反射鏡16和旋轉(zhuǎn)反射鏡18，引入平行光管透射20，隨后作為平行掃描測(cè)量光線100從平行光管透鏡20射向物體10。
旋轉(zhuǎn)反射鏡18的旋轉(zhuǎn)是由同步馬達(dá)21〔＊〕控制的。這樣，旋轉(zhuǎn)反射鏡18的旋轉(zhuǎn)速度將同下文敘述的檢量用時(shí)鐘脈沖同步。在本說(shuō)明的具體裝置中，時(shí)鐘脈沖發(fā)生器22的輸出經(jīng)分頻電路24供給同步馬達(dá)。因此，平行掃描測(cè)量光線100的掃描時(shí)間能被時(shí)鐘脈沖同步，從而保持測(cè)量結(jié)果的良好精度。
雖然來(lái)自前面提到的掃描光源部分12的平行掃描測(cè)量光線100有單一的予先確定的掃描范圍，但可以用給定的狹縫把它分成若干段，因而可以對(duì)被分開(kāi)的段中的每一段進(jìn)行測(cè)量。
平行掃描測(cè)量光線100由光線檢測(cè)器26轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，它指示光線100照射物體10后的光強(qiáng)變化。在說(shuō)明的具體裝置中，光電檢測(cè)器由聚光器28，和位于聚光器28的焦點(diǎn)上的光接收元件30組成。光接收元件30的作用是，當(dāng)平行掃描測(cè)量光線100不被物體10阻擋時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)亮輸出信號(hào);而當(dāng)光線100被物體10阻擋時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)暗輸出信號(hào)。
假如物體10的相對(duì)立的端點(diǎn)能被平行掃描測(cè)量光線100正確地檢測(cè)出來(lái)，那末，光電檢測(cè)器26將產(chǎn)生兩個(gè)分別對(duì)應(yīng)于物體10的相對(duì)立的端點(diǎn)的輸出脈沖信號(hào)。通過(guò)對(duì)跟平行掃描測(cè)量光線100同步的時(shí)鐘脈沖數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，測(cè)量出在上述兩個(gè)脈沖信號(hào)之間掃描的時(shí)間，就能精確地測(cè)量出物體10的兩個(gè)相對(duì)立的端點(diǎn)之間的距離。
計(jì)數(shù)器32是用來(lái)對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，并以跟控制旋轉(zhuǎn)反射鏡18的時(shí)鐘脈沖同步的形式，對(duì)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器22的輸出計(jì)數(shù)。
即使物體10有不合需要的、可能產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)或散射的端面，或者是由透明材料制成的，測(cè)量光線100通過(guò)這種物體時(shí)，在光電檢測(cè)器26上將產(chǎn)生若干偽檢測(cè)信號(hào)，本發(fā)明仍可以通過(guò)從包括偽檢測(cè)信號(hào)在內(nèi)的若干信號(hào)中選擇正確信號(hào)的方法，實(shí)現(xiàn)正確的測(cè)量。為此目的，本發(fā)明利用在予定掃描范圍內(nèi)的第一個(gè)檢測(cè)信號(hào)作為指示物體10的一端(起始端)的檢測(cè)信號(hào)。隨后的檢測(cè)信號(hào)，包括偽檢測(cè)信號(hào)都用鎖存方法控制起來(lái)。最后的檢測(cè)信號(hào)用作指示物體10的另一端的正確檢測(cè)信號(hào)。
此外，系統(tǒng)還包括至少一對(duì)傳感器34和36，它們分別用來(lái)檢測(cè)掃描的起始和終止。這兩個(gè)傳感器都裝在掃描范圍以?xún)?nèi)，這樣，掃描范圍的兩個(gè)對(duì)立的端點(diǎn)都能檢測(cè)出來(lái)。這兩個(gè)傳感器34和36〔＊〕中的每一個(gè)可以是光電轉(zhuǎn)換元件，這種元件在平行掃描測(cè)量光線100掃過(guò)傳感器時(shí)就產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。
雖然在本發(fā)明的具體裝置中只有一對(duì)傳感器34和36，但并不限制使用這種傳感器的數(shù)目。例如，可以安裝若干對(duì)這種的傳感器，借以分割平行掃描測(cè)量光線100掃描的區(qū)域。
計(jì)數(shù)器32對(duì)在平行掃描測(cè)量光線100掃描物體10的兩個(gè)相對(duì)立的端點(diǎn)期間來(lái)自時(shí)鐘脈沖發(fā)生器22的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，這樣，就能進(jìn)行合乎需要的測(cè)量。在說(shuō)明的具體裝置中，一個(gè)如玻璃管等等的透明物10，可以精確地測(cè)量出它的外直徑。如果物體10的表面是不規(guī)則的，或者有一個(gè)不透明的部分，那末，當(dāng)物體10的對(duì)立端以外的部分被測(cè)量光線掃描時(shí)，檢測(cè)器26就可能產(chǎn)生偽檢測(cè)信號(hào)。這樣偽檢測(cè)信號(hào)難以同正確的終止信號(hào)區(qū)別開(kāi)來(lái)。為了克服這種問(wèn)題，本發(fā)明提供一個(gè)能適時(shí)地鎖存計(jì)數(shù)器32的計(jì)數(shù)的寄存器38。更具體地講，寄存器38是用來(lái)鎖存兩種信號(hào)，即在平行掃描測(cè)量光線100通過(guò)物體器的起始端以后，由光電檢測(cè)器26檢測(cè)到的亮信號(hào)或偽檢測(cè)信號(hào)，以及指示物體10的終止端的檢測(cè)信號(hào)。因此，最后的鎖存值可以作為正確的計(jì)數(shù)值輸出。
然而，對(duì)計(jì)數(shù)器32的輸出進(jìn)行鎖存又提出了另一個(gè)問(wèn)題。在如本發(fā)明那樣的高精度測(cè)量系統(tǒng)中，時(shí)鐘脈沖頻率高達(dá)50-100兆赫，當(dāng)計(jì)數(shù)器對(duì)如此高頻的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，直到記下它的最有效值，需要一段時(shí)間。因此，當(dāng)寄存器38進(jìn)行鎖存操作時(shí)就可能產(chǎn)生一個(gè)不可忽略的漏計(jì)數(shù)。這種漏計(jì)數(shù)通常是由這樣的事實(shí)產(chǎn)生的，在鎖存期間不斷地更新著的計(jì)數(shù)值被正確地鎖定以前，計(jì)數(shù)器32又收到了下一個(gè)時(shí)鐘脈沖。因此，用上述結(jié)構(gòu)，即計(jì)數(shù)器32的輸出由寄存器38鎖定的結(jié)構(gòu)，不能實(shí)現(xiàn)正確的計(jì)數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，計(jì)數(shù)器32要阻塞一段予先確定的時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，寄存器38完成對(duì)計(jì)數(shù)器32的輸出的鎖存。為此目的，本發(fā)明的系統(tǒng)包括一個(gè)暫時(shí)禁止電路或禁止脈沖發(fā)生器40。
當(dāng)計(jì)數(shù)器32處于禁止操作時(shí)，在此禁止期間可能產(chǎn)生一個(gè)較大的誤差。根據(jù)本發(fā)明，在寄存器每完成一次鎖存后，就給計(jì)數(shù)器32送去一個(gè)對(duì)應(yīng)于這種固定禁止周期的計(jì)數(shù)修正脈沖。這個(gè)工作是由計(jì)數(shù)器修正電路42來(lái)完成。
計(jì)數(shù)器32的計(jì)數(shù)操作是受光電檢測(cè)器26的輸出控制的。來(lái)自光接收元件30的檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器44后送到邊界脈沖發(fā)生器46，在邊界脈沖發(fā)生器46的微分過(guò)程中檢測(cè)出光的亮度變化的邊界。邊界脈沖發(fā)生器46的輸出使觸發(fā)器48置位。在每次平行掃描測(cè)量光線100掃描中，當(dāng)目標(biāo)物10的起始端被檢測(cè)到時(shí)，觸發(fā)器48就被置位產(chǎn)生一個(gè)輸出去打開(kāi)“與”門(mén)50。
觸發(fā)器48由來(lái)自掃描完成傳感器36的輸出信號(hào)復(fù)位(置“0”)。在說(shuō)明的具體裝置中，傳感器36的輸出，經(jīng)前置放大器52和波形整形電路54后，聯(lián)到觸發(fā)器48的復(fù)位端。
禁止脈沖發(fā)生器40是由觸發(fā)器48的輸出來(lái)復(fù)位，而由邊界脈沖發(fā)生器46的輸出，經(jīng)邊界鑒別電路56后來(lái)觸發(fā)。更具體地講，邊界鑒別電路56僅僅讀取來(lái)自放大器44的輸出脈沖的后沿，并把這個(gè)后沿送到禁止脈沖發(fā)生器40。這樣，每當(dāng)從暗信號(hào)變化到亮信號(hào)時(shí)，禁止脈沖發(fā)生器就被觸發(fā)一次。
禁止脈沖發(fā)生器40的輸出連接“與”門(mén)58。時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生器22的輸出時(shí)鐘脈沖經(jīng)“與”門(mén)58和50送到計(jì)數(shù)器32的時(shí)鐘輸入端。于是，計(jì)數(shù)器32的計(jì)數(shù)操作能被禁止脈沖發(fā)生器40的輸出暫時(shí)地禁止。
禁止脈沖產(chǎn)生器40控制寄存器38的鎖存操作。為此目的，禁止脈沖產(chǎn)生器40的輸出，經(jīng)第一延遲電路60聯(lián)到寄存器38的鎖存輸入端。因此，計(jì)數(shù)器32的存數(shù)能在禁止脈沖產(chǎn)生后的一個(gè)予定的時(shí)間上被寄存器38鎖存。禁止脈沖產(chǎn)生器40還控制對(duì)應(yīng)于計(jì)數(shù)器32中禁止計(jì)數(shù)操作時(shí)間的計(jì)數(shù)修正。為此目的，計(jì)數(shù)修正電路42是經(jīng)第二延遲電路62后觸發(fā)的。寄存器38完成鎖存操作后，一個(gè)給定的計(jì)數(shù)修正脈沖作為禁止周期里的修正值送到計(jì)數(shù)器32。
在說(shuō)明的具體裝置中，目標(biāo)物10是通過(guò)測(cè)量光線的多次掃描方法來(lái)測(cè)量的。掃描的次數(shù)由程序計(jì)數(shù)器64計(jì)數(shù)。掃描起始傳感器34的輸出經(jīng)前置放大器66和波形整形電路68送到程序計(jì)數(shù)器64，以數(shù)出測(cè)量光線100掃描的次數(shù)。掃描起始信號(hào)同時(shí)還送到計(jì)數(shù)器32的裝載輸入端。因此，每當(dāng)掃描啟動(dòng)后，寄存器38的存數(shù)就能存入計(jì)數(shù)器32里。
中央處理器(CPU)70用來(lái)控制計(jì)數(shù)器32、寄存器38、以及其它電路的所有操作。當(dāng)由CPU70規(guī)定的測(cè)量光線100的掃描次數(shù)完成后，CPU70就取出寄存器38的存數(shù)。CPU70包括一個(gè)運(yùn)算電路。這個(gè)電路沒(méi)有示出，但在技術(shù)上是盡人皆知的。運(yùn)算電路利用讀出的寄存器38的存數(shù)去計(jì)算最后鎖存值的平均值，以及用來(lái)產(chǎn)生送去顯示的值的其它運(yùn)算。一旦計(jì)算完成，清除脈沖產(chǎn)生器72就產(chǎn)生一個(gè)清除脈沖，去清除計(jì)數(shù)器32的存數(shù)。
如上所述的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的操作過(guò)程，參閱圖2和圖3進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖2所示，作為被測(cè)物體10的是一個(gè)玻璃的或其它材料的透明園柱體，它的表面有油或灰塵的沾污，如圖中10a。這樣，當(dāng)測(cè)量光線100從頭到尾地掃描物體10時(shí)，將產(chǎn)生一些偽檢測(cè)信號(hào)。
圖2中的時(shí)間圖示出多次掃描的一個(gè)中間狀態(tài)，來(lái)自掃描傳感器34〔＊〕的起始信號(hào)300送到計(jì)數(shù)器32的裝載輸入端。累加到寄存器38里的先前掃描的鎖存值被裝入計(jì)數(shù)器32，起始信號(hào)300還被程序計(jì)數(shù)器64計(jì)數(shù)作為一次掃描。
當(dāng)測(cè)量光線100抵達(dá)物體10的起始端時(shí)，就被光電檢測(cè)器26檢測(cè)到，并產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)信號(hào)，這個(gè)信號(hào)使來(lái)自放大器44的輸出信號(hào)200變成“高”電平，表示由于被測(cè)物體10阻擋而檢測(cè)到一個(gè)暗信號(hào)。接著，隨物體10的阻擋或不阻擋輸出一系列檢測(cè)信號(hào)，包括某些偽信號(hào)。在被說(shuō)明的具體裝置中，示出的檢測(cè)信號(hào)200包括正確地指示物體10的相對(duì)立的端點(diǎn)的檢測(cè)信號(hào)和相應(yīng)于外部物質(zhì)10a的偽信號(hào)200a。
檢測(cè)信號(hào)200被邊界脈沖產(chǎn)生器46微分并形成一個(gè)邊界脈沖202。每當(dāng)信號(hào)從亮到暗或相反，都形成一個(gè)邊界脈沖。如圖2和圖3的時(shí)間圖上見(jiàn)到的，觸發(fā)器48是由對(duì)應(yīng)于物體10的起始端的最后的前沿脈沖置位并打開(kāi)“與”門(mén)50。此時(shí)，禁止脈沖發(fā)生器40被觸發(fā)器48復(fù)位，并打開(kāi)與門(mén)58。因此，計(jì)數(shù)器32也收到時(shí)鐘脈沖信號(hào)20b。
這樣，除到上次掃描為止的累加脈沖數(shù)外，計(jì)數(shù)器32還將計(jì)入對(duì)物體10的本次掃描產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖數(shù)。
因?yàn)槿缜八?，時(shí)鐘脈沖206有高達(dá)50-100兆赫的頻率，計(jì)數(shù)器32在計(jì)數(shù)時(shí)有某些延遲，于是在它的計(jì)數(shù)值達(dá)到穩(wěn)定以前要有一段時(shí)間。
當(dāng)測(cè)量光線100離開(kāi)物體10或抵達(dá)物體10的終止端時(shí)，光電檢測(cè)器26將基本上檢測(cè)出一個(gè)亮信號(hào)，而不是暗信號(hào)。所以，計(jì)數(shù)器32必須響應(yīng)檢測(cè)信號(hào)200的后沿脈沖結(jié)束它的計(jì)數(shù)操作。為此目的，計(jì)數(shù)器32的存數(shù)要由寄存器38鎖定。邊界脈沖202的后沿信號(hào)是由邊界鑒別電路56鑒別出來(lái)去觸發(fā)禁止脈沖產(chǎn)生器40以輸出禁止脈沖208。在此作用期間，“與”門(mén)58是關(guān)閉的，以暫時(shí)阻塞計(jì)數(shù)器32的計(jì)數(shù)操作一個(gè)予定的時(shí)間。
另一方面，由第一延遲電路60延遲的鎖存脈沖210，以跟禁止脈沖208同步的形式加到寄存器38的鎖存輸入端。自計(jì)數(shù)器32的計(jì)數(shù)操作被禁止起的一段予定時(shí)間后，即在用來(lái)使計(jì)數(shù)值達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間過(guò)去后，計(jì)數(shù)器32的存數(shù)由寄存器38鎖定。
這樣，寄存器38能在檢測(cè)信號(hào)200的后沿上取出計(jì)數(shù)器32的任意穩(wěn)定計(jì)數(shù)值，從而物體10的終止端將被光電檢測(cè)器26精確地抓住。
然而，這種鎖存操作同樣地應(yīng)用于產(chǎn)生的不合需要的檢測(cè)信號(hào)200的后沿，例如，在物體10的掃描路徑上外界物質(zhì)10a產(chǎn)生的偽檢測(cè)信號(hào)的后沿，因?yàn)樵谶@個(gè)時(shí)間上，計(jì)數(shù)器32的計(jì)數(shù)操作是被暫時(shí)禁止的，因而計(jì)數(shù)器32的存數(shù)將有一個(gè)大的誤差，即便這樣鎖存值將隨后被拋掉。根據(jù)本發(fā)明，這樣誤差可以用下述方法修正，即用與禁止脈沖同步的延遲信號(hào)去觸發(fā)計(jì)數(shù)修正電路42，并把由計(jì)數(shù)修正電路42產(chǎn)生的計(jì)數(shù)修正脈沖212送到計(jì)數(shù)器32。
修正脈沖212要比鎖存脈沖210輸出得遲，所以寄存器38的鎖存值將不受影響。計(jì)數(shù)修正脈沖212是作為相當(dāng)于前面提到的禁止周期的信號(hào)送到計(jì)數(shù)器32。因此，一個(gè)予定數(shù)目的數(shù)字，被同時(shí)地加上，以實(shí)現(xiàn)不同于輸入時(shí)鐘脈沖串修正的即時(shí)修正。當(dāng)禁止脈沖208放開(kāi)計(jì)數(shù)器32時(shí)，它就重新開(kāi)始對(duì)時(shí)鐘脈沖206的計(jì)數(shù)操作。因此這種計(jì)數(shù)將正確地同測(cè)量光線的掃描位置相一致。
寄存器38〔＊〕的鎖存操作是在檢測(cè)信號(hào)200的每一個(gè)后沿上完成的，因此，由外界物質(zhì)10a產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)200a鎖存的每個(gè)值都將相繼地在下一次鎖存操作時(shí)被拋掉。最后，寄存器38里的鎖存值將僅僅由相應(yīng)于物體10的終止端的信號(hào)來(lái)決定。即使物體10上的透明部分和物體10的其它部分將產(chǎn)生偽信號(hào)，然而這些偽信號(hào)能相繼地被拋掉，從而測(cè)定出正確的鎖存值。因此，根據(jù)本發(fā)明，即使被測(cè)物體是透明的，照樣能實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。
雖然，在寄存器38鎖存了計(jì)數(shù)器32中對(duì)應(yīng)于物體10的終止端時(shí)的計(jì)數(shù)值以后，計(jì)數(shù)器32仍對(duì)時(shí)間脈沖206計(jì)數(shù)，但寄存器38的鎖存操作不再進(jìn)行，所以測(cè)量結(jié)果不受計(jì)數(shù)器32的計(jì)數(shù)值的影響。在下次掃描操作起動(dòng)以前，起始信號(hào)300把上次掃描中獲得的鎖存值裝入計(jì)數(shù)器32，因此，在前次掃描中獲得的其余的數(shù)值將被完全拋掉。
在每次掃描結(jié)果前的瞬間，觸發(fā)器48就由來(lái)自掃描完成傳感器36的終止信號(hào)302復(fù)位，以準(zhǔn)備迎接下一次掃描。
如果一個(gè)多次掃描操作業(yè)已經(jīng)完成，CPU70就把鎖存在寄存器38中的累計(jì)測(cè)量值取出。這些取出的測(cè)量結(jié)果供作適當(dāng)?shù)挠?jì)算，如求平均或CPU70中的其它運(yùn)算，以指示正確的測(cè)量結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，由掃描被測(cè)物體的測(cè)量光線產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖被一個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)內(nèi)容由寄存器相繼鎖存。每一次鎖存操作都是在從計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)操作禁止時(shí)起的一段予定時(shí)間后進(jìn)行的。計(jì)數(shù)或鎖存中的任何延遲都能按本發(fā)明有效地處理。這就提供了一種沒(méi)有任何鎖存值誤差的精確測(cè)量，并有可能把作為測(cè)量基準(zhǔn)的時(shí)鐘脈沖頻率設(shè)置得很高。
因?yàn)?，在?duì)物體掃描過(guò)程中產(chǎn)生的偽檢測(cè)信號(hào)也能用修正裝置來(lái)處理，這種修正相應(yīng)于在每次鎖存操作結(jié)束后的計(jì)數(shù)禁止周期，因而計(jì)數(shù)器將導(dǎo)致重新啟動(dòng)它對(duì)時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)操作。在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)偽檢測(cè)信號(hào)取得的鎖存值能被相繼地拋掉，從而能提供沒(méi)有誤差的測(cè)量結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)測(cè)量設(shè)備，包括一個(gè)能用平行掃描測(cè)量光線照射被測(cè)物體的掃描光源部分，一個(gè)用來(lái)檢測(cè)當(dāng)上述平行掃描測(cè)量光線通過(guò)上述物體時(shí)的強(qiáng)度變化，以產(chǎn)生光電檢測(cè)輸出信號(hào)的光電檢測(cè)器，一個(gè)用來(lái)在上述光線掃描期間對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。上述被測(cè)物體的長(zhǎng)度決定于當(dāng)上述平行掃描測(cè)量光線沿著上述物體長(zhǎng)度方向移動(dòng)時(shí)，在上述計(jì)數(shù)器中得到的計(jì)數(shù)值。作為上述設(shè)備的特征上述計(jì)數(shù)器，在上述平行掃描測(cè)量光線通過(guò)被測(cè)物體的起始端時(shí)，就開(kāi)始它對(duì)時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)操作；此外，上述設(shè)備還包括一個(gè)暫時(shí)禁止電路，它使上述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)操作阻塞一段時(shí)間，這個(gè)時(shí)間或者對(duì)應(yīng)于上述計(jì)數(shù)操作開(kāi)始以后，上述平行掃描測(cè)量光線通過(guò)上述物體時(shí)產(chǎn)生的偽檢測(cè)信號(hào)，或者對(duì)應(yīng)于指示上述物體的終止端的檢測(cè)信號(hào)；一個(gè)寄存器，它在禁止期間上述計(jì)數(shù)器的輸出穩(wěn)定以后，鎖存上述計(jì)數(shù)器的輸出；一個(gè)修正電路，它在計(jì)數(shù)操作期間和上述鎖存操作結(jié)束以后，把一個(gè)對(duì)應(yīng)于上述阻塞周期的修正值加到上述計(jì)數(shù)器。所有在平行掃描測(cè)量光線通過(guò)上述物體過(guò)程中產(chǎn)生的偽檢測(cè)信號(hào)都被拋掉，從而實(shí)現(xiàn)以在上述物體的起始端和終止端之間所計(jì)入的時(shí)鐘脈沖數(shù)為基礎(chǔ)的正確測(cè)量。
2.一種如權(quán)項(xiàng)1中所定義的光學(xué)測(cè)量設(shè)備，其特點(diǎn)在于上述平行掃描測(cè)量光線的掃描過(guò)程是多次重復(fù)的，還在于當(dāng)予定次數(shù)的掃描操作完成以后會(huì)輸出一個(gè)平均值。
專(zhuān)利摘要
以非接觸方式測(cè)量物體長(zhǎng)度的光學(xué)測(cè)量設(shè)備，它有一個(gè)發(fā)射平行掃描線，如激光束以掃描待測(cè)物體的光掃描系統(tǒng)。平行掃描線由一個(gè)光檢測(cè)器檢測(cè)，當(dāng)光線被物體阻擋時(shí)，它產(chǎn)生一個(gè)暗輸出信號(hào)；當(dāng)光線沒(méi)有被物體阻擋時(shí)，它產(chǎn)生一個(gè)亮信號(hào)。代表物體外形邊緣的被檢測(cè)到的信號(hào)被送給一個(gè)計(jì)數(shù)器以控制起/停開(kāi)關(guān)，該計(jì)數(shù)器對(duì)起停時(shí)間內(nèi)的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)。這個(gè)計(jì)數(shù)值可以給出物體外形的長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)G01B11/02GK85106386SQ85106386
公開(kāi)日1987年3月18日 申請(qǐng)日期1985年8月24日
發(fā)明者西原貞光, 河原勇司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三豐制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan