CS213217B1

CS213217B1 - Zapojení lineárního obrazového snímače

Info

Publication number: CS213217B1
Application number: CS816580A
Authority: CS
Inventors: Jan Bydzovsky
Original assignee: Jan Bydzovsky
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1982-03-26

Abstract

Vynález Je určen zejména pro čtení textů v návaznoeti na vyhodnocovací počítač, fakslmile, pro průmyslové použití například tam, kde Je nutné bezkontaktní měření poloh a rozměrů předmětů Vynálezem se dosáhne přesného bezkontaktního měření, snížení nepřesností vlivem nedokonalosti optoelektronických soustav snímače a odstranění zóvlslostl na rozměru měřeného předmětu e poměru osvětlení k neosvětlené čésti.

Description

í⁵⁴) Zapojení lineárního obrazového snímače

Vynález Je určen zejména pro čtení textů v návaznoeti na vyhodnocovací počítač, fakslmile, pro průmyslové použití například tam, kde Je nutné bezkontaktní měření poloh a rozměrů předmětů

Vynálezem se dosáhne přesného bezkontaktního měření, snížení nepřesností vlivem nedokonalosti optoelektronických soustav snímače a odstranění zóvlslostl na rozměru měřeného předmětu e poměru osvětlení k neosvětlené čésti.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že na výstup operačního zesilovače jsou paralelně zapojeny nejméně dva komparátory, z nichž prvý komperétor, zapojený na zdroj porovnávacího napětí které je větší než poloviční hodnota amplitudy napětí operačního zesilovače, Je v sérii se sčítacím obvodem připojen na vstup čítače s předvolbou, spojeného s displejem. Druhý komparátor, Jehož porovnávací napětí Je menší než poloviční hodnota amplitudy napětí operačního zesilovače, Je v eérli s dělícím obvodem zapojen na druhý vstup sčítacího obvodu, jehož výstup je zapojen také přes tvarovací obvod na Invertující vstup řídícího zesilovače. Výstup řídícího zesilovače Je připojen k obrazové elektrodě anímače spojené vyhlazovacím kondenzétorem e nulovou sběrnicí přičemž blokovací výstup prvého komparátoru je zapojen na blokovací vstup druhého komparátoru.

213 217

Vynález ee týká zapojeni lineárního obrazového snímače, k Jehož operačnímu zesilovači Je připojen koaparátor v sérii a čítačem impulzů s předvolbou, spojeným a displejem.

Lineární obrazové emímače Jeou určeny předevěím pro čtení textu, v návaznosti na vyhodnocovací počítač, fakslmile a pro průmyslové použití například tam kde Je zapotřebí méřlt rozměr nebo polohu.

U známých zapojení Jaou výstupní napiti z obrazového snímače a pomocné kompenzační napětí přivedena na vstupní svorky operačního zesilovače, kde Jeou zesílena. Výetup operačního zesllo vače Je zapojen na koaparátor, na Jehož druhý vstup Je zapojen zdroj porovnávacího napětí. Napětí lmpulzního průběhu z komparátoru Je dále zpracováno v čítači s předvolbou a číselný údaj Je zobrazen na displeji.

Toto známé zapojení mé řadu nedostatků, které zhorěují přesnost měření. Jeou to: rozlišovací neurčitost v důsledku nedokonalosti optické soustavy, závislost střední hodnoty výstupního signélu na rozmění promítaného předmětu a závislost střední hodnoty výstupního napětí ns ve likoetl osvětlení, zejména při přeavětlení překročením prahové hodnoty osvětlení.

Vpředu uvedené nedostatky odstraňuje nebo alespoň podstatně snižuje zapojení lineárního obrazového snímače podle vynálezu, Jehož podstata spočívá v tom, že na výstup operačního zesilovače Jaou zapojeny paralelně nejméně dva komparátory, z nichž prvý komparétor zapojený na zdroj porovnávacího napětí je v sérii ee ečítacím obvodem připojen na vstup čítače β předvolbou, spojeného s displejem, druhý koaparátor je v aérli e dělicím obvodem zapojen na druhý i vstup ečítecího obvodu, Jshož výetup je zapojen přes tvarovaeí obvod na invertující vstup řídicího zesilovače, spojený s nulovou sběrnicí přes integrační kondenzátor, zatímco výstup řídicího zesilovače js připojen k obrazové elektrodě obrazového snímače spojené pře· vyhlazovací kondenzátor s nulovou sběrnicí, přičemž blokovací výetup prvého komparátoru je zapojen na blokovací vstup druhého komparátoru.

Zapojením podle vynálezu sa podařilo zvětžení rozlišovací schopnosti v podstatě o více než jeden řád a zlepšit přesnost měření. Citlivost snímače není závislé ani na velikosti osvět lení ani na poměru osvětlená a neosvětlená části snímače.

Vynález je dále popeán s vysvětlen e pomocí výkresů, z nichž Je na obr. 1 příklad zapojení podle vynálezu, obr. 2a časový průběh napětí na výstupu komparátoru podle známého zapojení doplněného vyznačením komparačních napětí ze zapojení podle vynálezu, obr. 2b a 2c čaeový průběh napětí na dvou komparátorech zapojených podle výkresu.

Ovládací napětí lmpulzního průběhu potřebná pro funkci lineárního řádkového snímače fi jeou vytvářena v ovládacím obvodu gfi a přiváděna k snímači fi. Výstupní napětí 0^ z něho Je při vedeno na vstup operačního zesilovače fi, na jehož druhý vstup je připojeno pomocné kompenzační napětí 2f, k vyrovnávání teplotních rozdílů. Na výetup operačního zee llovače fi Je zapojen kompa rátor EL v eárll ee ečítacím obvodem §1. čítačem £ s předvolbou e displejem fi, Jednak komparátor K2, na jehož výetup je zapojen dělicí obvod fifi, Jehož výetup je připojen na druhý vstup ečítecího obvodu fifi. Blokovací výetup komparátoru g. je připojen ne blokovací vstup komparátoru K výstupu ečítecího obvodu gfi Je taká připojen tvarovaeí obvod Jfi, jehož výstup je připojen na invertující vstup řídicího zesilovače SZ. na Jehož neinvertující vstup Je připojeno předpětí UB řídicí elektrody. Jeho výstup je připojen ne obrazovou elektrodu PQ enímače, epo213217 jenou vyhlazovacím kondenzátorem G2 s nulcvou sběrnicí. K invertujícímu vstupu řídícího zesilovače SZ je připojen rovněž s nulovou sběrnicí spojený integrující kondenzátor Cl.

K ochraně před prosvětlením lineárního obrazového snímače je v zapojení podle vynálezu využit třetí omezovači komparátor K3 zapojený paralelně mezi výstup operačního, zesilovače A, a lnvertující vstup řídícího zesilovače SZ.

Na obr. 2a je znázorněn časový průběh napětí na výstupu komparátoru známého zapojení v čarn ‘ , a vyznačením osvětlení měřeného předmětu Z, například kabelu, šipkou. Měřený předmět je μ umixan do· oblasti Ao-Bo. Osvětleným místům odpovídá maximální napětí Ul, neosvětlenému místu pak napětí Us. Následkem nedokonalosti optiky a vlivem světelných odrazů na rozhraní světla a stínu, není průmět začátku a konce měřeného předmětu Z promítnut pouze na jeden fotocitlivý prvek a tím se na rozhraní světla a stínu projevuje rozlišovací neurčitost odpovídající napětí U2.

Na obr. 2b, respektive 2c, je znázorněn průběh napětí na výstupu komparátoru KL. respektive K2, v zapojení podle vynálezu téhož měřeného předmětu Z, který je zobrazen na obr. 2a.

Ovládací napětí z ovládacího obvodu BG jsou přiváděna k lineárnímu obrazovému snímači £, jehož výstupní napětí Os je zesíleno v operačním zesilovači A současně s pomocným kompenzačním napětím Cs. Zesílené napětí je přiváděno paralelně na vstupy komparátorů Kl, K2 a K3. Na komparační vstup prvého komparátoru Kl je přiváděno porovnávací napětí Ul, jehož velikost je větší než poloviční hodnota amplitudy výstupního napětí z operačního zesilovače A. Na komparační vstup druhého komparátoru K2 je přiváděno napětí U2, které je menší než poloviční hodnota amplitudy impulzního napětí z operačního zesilovače A. Blokovací výstup komparátoru Kl blokuje druhý komparátor K2 tak, že při činnosti prvého komparátoru KL je druhý komparátor K2 uzavřen. Dělicí obvod ΓΌ na výstupu druhého komparátoru K2 dělí dvěma frekvenci jeho výstupního napětí. Výstupní napětí prvého komparátoru Kl a dělicího obvodu DO se sčítacím obvodu SI sčítají a přivádějí na vstup čítače č s předvolbou, jehož výstup je číselně zobrazen na displeji D. Předvolba čítače č je nastavena tak, že Je rovna počtu fotocitlivých: prvků obrazového snímače S. Impulzní napětí odpovídající osvětleným fotocitlivým prvkům se odečítá od nastavené předvolby.

Časový průběh napětí známého zapojení znázorněný na obr. 2a je pro porovnání doplněn velikostmi komparačních napětí Ul, U2, U3 připojených ke komparátorům £L, K2 a K3. zapojeným podle vynálezu. Výstupní impulzní průběh komparátorů KL a K2 Je znázorněn na obr. 2b a 2c. Fotocitlivé prvky, které jsou při měření na rozhraní světla a stínu jsou osvětleny méně. Výstupní napětí komparátoru KL proto nevyznačilo neurčitost jevů na rozhraní světla a stínu. Tu však zjistil komparátor K2. Jeho výstupní impulzní údaj je třeba dělit dvěma, což se stane v dělicím obvodu DO.

Velikost výstupního napětí a i střední hodnota výstupního napětí Us neosvětlené čésti snímače S závisí na poměru osvětlené a neosvětlené části. K omezení této závislosti je výstup sčítacího členu SI apojen také s tvarovacím obvodem TO, který upravuje šířku impulzů přiváděných na jeho vstup. Výstup tvarovacího obvodu TO je epojen s invertujícím vstupem řídicího zesilovače SZ. Pro osvětlenou část snímače £ jsou na výstupu sčítacího Členu SI impulzy, které se po úpravě v tvarovacím obvodu TO integrují na kapacitě integračního kondenzátoru Cl a zmenšují veli kost výstupního napětí na obrazové elektrodě JG, čímž poklesne citlivost snímače S a zmenší

213 217 ae velikost napětí Ua.

Velikost výstupního napětí z lineárního obrazového snímače S závisí také na velikosti napětí na obrazové elektrodě PG. Při přesvětlení snímače S dochází k podstatnému zvýSení střední hodnoty Ua a tím k zanesení velké chyby do číselného údaje. Aby k tomu nedoálo, je na výstupu operačního zesilovače A připojen třetí komparétor K?. na Jehož komparační vatup je přivedeno komparační napětí U3. jehož velikost Je větáí než maximální výstupní napětí snímače S. Při překročení osvětlení vyroste jeho výstupní napětí nad porovnávací napětí U3. Výstupní impulzní napětí na komparátoru K3 Je přivedeno na invertující vstup řídicího zesilovače SZ. k němuž Je připojen integrační kondensátor Cl spojený a nulovou sběrnicí. Na něm se integruje při překročení mezního napětí. Výstup řídícího zesilovače SZ je spojen s obrazovou elektrodou PG snímače g, spojenou přes vyhlazovací kondenzátor C2 s nulovou sběrnicí. Při nárůstu napětí na integračním kondenzátoru Cl klesá napětí na výstupu řídicího zesilovače SZ a tím i na obrazové elektrodě PG. Zmenšením napětí na této elektrodě klesá i citlivost snímače £ i velikost Jeho výstupního napětí.

Zapojení podle vynálezu lze s výhodou využít v průmyslových aplikacích pro bezkontaktní měření polohy a rozměrů předmětů.

Claims

PŘEDMĚT V. YNÁLEZU

1. Zapojení lineárního obrazového snímače, k jehož operačnímu zesilovači je připojen komparátor v sérii s čítačem Impulzů a předvolbou spojeným a displejem, vyznačené tím, že na výstup operačního zesilovače (A) Jsou zapojeny paralelně nejméně dva komparátory (Kl, K2), z nichž prvý komparétor (Kl), zapojený na zdroj (Ul) porovnávacího napětí, je v sérii se sčítacím obvodem (Sl) připojen na vstup čítače (C) e předvolbou, spojeného s displejem (D), druhý komparátor (K2) je v sérii n dělicím obvodem (DO) zapojen na druhý vstup sčítacího obvodu (Sl), Jehož výstup je zapojen přes tvarovací obvod (TO) na Invertující vstup řídicího zesilovače (SZ), spojený s nulovou sběrnicí přes integrační kondenzátor (Cl), zatímco výstup řídicího zesilovače (SZ) je připojen k obrazové elektrodě (PG) obrazového snímače (S) spojené přes vyhlazovací kondenzátor (C2) s nulovou sběrnicí, přičemž blokovací výstup prvého komparátoru (Kl) je zapojen na blokovací vatup druhého komparátoru (K2).
2. Zapojení lineárního obrazového snímače podle bodu 1, vyznačené tím, že na invertující vatup řídicího zesilovače (SZ) J· paralelně zapojen výstup, třetího komparátoru (K3), připojeného paralelně na výstup operačního zesilovače (A).