CS263773B1

CS263773B1 - Indicator circuit wiring illuminated for linear image sensors

Info

Publication number: CS263773B1
Application number: CS872859A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Csc Bydzovsky
Original assignee: Bydzovsky Jan
Priority date: 1987-04-22
Filing date: 1987-04-22
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS285987A1

Abstract

Řešení se týká zapojení indikačního obvodu velikosti osvětlení pro lineární obrazové snímače. Zapojení podává informaci o osvětlení lineárního obrazového snímače, který indikuje nebo měří příčný rozměr fyzikálního objektu. K získání informace o osvětlení se využívají počáteční a koncové fotocitlivé elementy snímače. Výstupní obrazové napětí snímače se zesiluje a pomoci komparátoru porovnává s referenčním napětím, které odpovídá požadovanému osvětlení. Výstupní napětí komparátoru se vyhodnocuje v počátečních a koncových obvodech snímače pomocí součinových a klopných obvodů, přičemž na jeden vstup součinových obvodů se přivádí výstupní napětí z vymezovacích obvodů, určujících počáteční a koncové oblasti. Zesílené obrazové napětí je dále zpracováváno ve vzorkovacím zesilovači, na který navazují obvody pro řízení osvětlení.The solution concerns the connection of an illumination magnitude indication circuit for linear image sensors. The connection provides information about the illumination of a linear image sensor, which indicates or measures the transverse dimension of a physical object. The initial and final photosensitive elements of the sensor are used to obtain information about the illumination. The output image voltage of the sensor is amplified and compared with a reference voltage corresponding to the required illumination using a comparator. The output voltage of the comparator is evaluated in the initial and final circuits of the sensor using product and flip-flop circuits, while the output voltage from the delimiting circuits, determining the initial and final areas, is fed to one input of the product circuits. The amplified image voltage is further processed in a sampling amplifier, which is followed by circuits for controlling the illumination.

Description

Vynález se týká zapojení indikačního obvodu velikosti osvětleni pro lineární obrazové snímače, kde pro měření osvětlení se využívá fotocitlivých elementů vlastního lineárního obrazového snímače.The invention relates to the connection of an illuminating size indicating circuit for linear image sensors, wherein the light-sensitive elements of the linear image sensor itself are used to measure the illumination.

Lineární obrazové snímače se stále více uplatňují v průmyslových aplikacích pro měřeni polohy a rozměru fyzikálních objektů. Lineární obrazové snímače představují složité integrované obvody využívající nábojově vázané obvody typu CCD. Základem snímačů je řádek fotocitlivých elementů, na jehož povrch se promítá pomocí optické soustavy měřený objekt, jehož polohu sledujeme nebo měříme jeho rozměr. Lineární obrzové snímače mohou pracovat pouze v určitém rozmezí osvětlení. Při překročení mezního osvětlení dochází k přesvětlení snímače a jeho výstupní obrazový signál neodpovídá měřenému rozměru. Při malém osvětleni obsahuje obrazový signál vlastní Sum snímače a v důsledku toho je měření údaj zatížen chybou, která roste s klesajícím osvětlením. V současné době se osvětlení měří pomocí fotocitlivého elementu například pomocí fotodiody nebo fotoodporu a zcela samostatným obvodem se řídí velikost osvětlení. Nevýhodou tohoto řešení je nutnost samostatného řídicího obvodu a dále údaj měření může být zatížen chybami v důsledku parazitního osvětleni měřicího fotocitlivého elementu. Velikost osvětlení fotodiody nebo fotoodporu může být rozdílné od světelného toku, který dopadá na lineární obrazový snímač.Linear image sensors are increasingly used in industrial applications for measuring the position and size of physical objects. Linear image sensors are complex integrated circuits using charge coupled CCDs. The sensors are based on a line of photosensitive elements, on whose surface a measured object is projected by means of an optical system, the position of which we observe or measure its size. Linear image sensors can only operate within a certain range of illumination. If the limit illumination is exceeded, the sensor is illuminated and its output video signal does not correspond to the measured dimension. In low illumination, the image signal contains the Sum sensor itself, and as a result, the measurement is subject to an error that increases with diminishing illumination. At present, illumination is measured using a photosensitive element, for example a photodiode or a photoresistor, and the amount of illumination is controlled by a completely separate circuit. The disadvantage of this solution is the necessity of a separate control circuit and furthermore the measurement data can be loaded by errors due to the parasitic illumination of the measuring photosensitive element. The amount of illumination of the photodiode or photoresistor may be different from the luminous flux that impinges on the linear image sensor.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení indikačního obvodu velikosti osvětlení pro lineární obrazové snímače podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výstup obrazového zesilovače je připojen současně na první vstup vzorkovacího zesilovače a na invertující vstup komparátoru. Neinvertující vstup komparátoru je připojen na zdroj referenčního napětí, přičemž výstup komparátoru je připojen na druhé vstupy prvního a druhého součinového obvodu. Výstup prvního součinového obvodu je přiveden na první vstup prvního klopného obvodu a výstup druhého součinového obvodu je přiveden na první vstup druhého klopného obvodu.These drawbacks are eliminated by the connection of an illumination size indicating circuit for linear image sensors according to the invention, which is characterized in that the output of the video amplifier is connected simultaneously to the first input of the sampling amplifier and to the inverting input of the comparator. The non-inverting comparator input is connected to a reference voltage source, the comparator output being connected to the second inputs of the first and second product circuit. The output of the first product circuit is applied to the first input of the first flip-flop and the output of the second product circuit is applied to the first input of the second flip-flop.

Výstupy obou klopných obvodů jsou přiváděny na součtový člen. Druhé vstupy obou klopných obvodů jsou připojeny zároveň na přepisový obvod a na lineární obrazový snímač. Na výstupy kmitočtového děliče jsou připojeny dva vymezovací obvody. Výstup druhého vymezovacího obvodu je připojen na první vstup prvního součinového obvodu a výstup prvního vymezovacího obvodu je připojen současně na první vstup druhého součinového obvodu a na blokovací součinový obvod, na jehož druhý vstup je připojen výstup součtového členu. Výstup blokovacího součinového obvodu je připojen na druhý vstup vzorkovacího zesilovače, jehož výstup je připojen na řídicí regulátor.Outputs of both flip-flops are fed to the summation element. The other inputs of both flip-flops are connected to both the transcript circuit and the linear image sensor simultaneously. Two limiting circuits are connected to the frequency divider outputs. The output of the second spacer circuit is coupled to the first input of the first product circuit and the output of the first spacer circuit is coupled simultaneously to the first input of the second product circuit and to the blocking product circuit to whose second input the output of the summation member is connected. The output of the interlocking product circuit is connected to the second input of the sampling amplifier, the output of which is connected to the control controller.

Měření není závislé na vnějších podmínkách a vyhodnocuje se pouze světelný tok dopadající na lineární obrazový snímač. Při každém měřicím cyklu se provádí vyhodnocování velikosti osvětlení a to počáteční a koncové oblasti snímače. Tímto způsobem vyhodnocení se zmenší chyba vznikající v důsledku nerovnoměrného osvětlení snímače.The measurement is not dependent on external conditions and only the luminous flux incident on the linear image sensor is evaluated. Each measurement cycle evaluates the illumination size, namely the start and end areas of the sensor. In this way, the error resulting from uneven sensor illumination is reduced.

Na připojených výkresech je na obr. 1 znázorněno blokové schéma zapojení indikačního obvodu velikosti osvětlení pro lineární obrazové snímače a na obr. 2 jsou uvedeny průběhy základních napětí odpovídající zapojení podle vynálezu uvedeného na obr. 1.In the accompanying drawings, FIG. 1 is a block diagram of an illumination size indicating circuit for linear image sensors, and FIG. 2 is a representation of the basic voltage waveforms corresponding to the circuit of the invention shown in FIG. 1.

Na výstup řídicího generátoru G je zapojen jednak kmitočtový dělič D, na jehož výstup je připojen přepisový obvod P a jednak lineární obrazový snímač LS o n fotocitlivých elementech, na jehož výstup je připojen obrazový zesilovač A. Tato část zapojení indikačního obvodu velikosti osvětlení pro lineární obrazové snímače je známá.On the output of the control generator G is connected both the frequency divider D, to the output of which is connected the transcriber circuit P and secondly to the linear image sensor LS on photosensitive elements, to the output of which the image amplifier A is connected. is known.

Výstup obrazového zesilovače A je připojen současně na první vstup 31 vzorkovacího zesilovače AV a na invertující vstup komparátoru K. Neinvertující vstup komparátoru K je připojen na zdroj referenčního napětí, přičemž výstup komparátoru K je připojen na druhý vstup 11 prvního součinového obvodu Q1 a na druhý vstup 13 druhého součinového obvodu Q2. Výstup prvního součinového obvodu Q1 je přiveden na první vstup 20 prvního klopného obvodu Ll a výstup druhého součinového obvodu Q2 je přiveden na první vstup 21 druhého klopného obvodu L2. Výstupy obou klopných obvodů Ll, L2 jsou přiváděny na součtový členThe video amplifier output A is connected simultaneously to the first input 31 of the sampling amplifier AV and to the inverting input of comparator K. The non-inverting input of comparator K is connected to a reference voltage source, the comparator output K being connected to the second input 11 of the first product circuit Q1. 13 of the second product circuit Q2. The output of the first product circuit Q1 is applied to the first input 20 of the first flip-flop L1 and the output of the second product circuit Q2 is applied to the first input 21 of the second flip-flop L2. The outputs of both flip-flops L1, L2 are fed to the summation member

S, jehož výstup je přiveden na indikační obvod 10, který je tvořen například zesilovacím tranzistorem, v jehož kolektorovém obvodu je zapojena indikační svítivá dioda. Výstup součtového členu S je dále přiveden přes vazební obvod na sběrnici mikropočítače. Na obr. 1 není tento vazební obvod uveden je označen pouze výstup součtového členu VI. Druhý vstup 22 prvního klopného obvodu LI a druhý vstup 23 druhého klopného obvodu L2 je připojen ,zároveň na přepisový obvod P a na lineární obrazový snímač LS. Na výstupy kmitočtového děliče D jsou připojeny dva vymezovací obvody Ml, m2. výstup druhého vymezovacího obvodu M2 je připojen na první vstup 1.0 prvního součinového obvodu Q1 a výstup prvního vymezovacího obvodu Ml je připojen současně na první vstup 12 druhého součinového obvodu Q2 a na blokovací součinový obvod B. Na další vstup blokovacího obvodu B je připojen výstup součtového členu S. Výstup blokovacího součinového obvodu B je připojen na druhý vstup 32 vzorkovacího zesilovače AV, jehož výstup je přiveden na řídicí regulátor R.S, the output of which is applied to an indicating circuit 10, which is formed, for example, by an amplifying transistor, in whose collector circuit an indicating LED is connected. The output of the summation member S is further supplied via a coupling circuit to the microcomputer bus. In Fig. 1 this coupling circuit is not shown, only the output of the sum element VI is indicated. The second input 22 of the first flip-flop L1 and the second input 23 of the second flip-flop L2 are connected, at the same time, to the transcription circuit P and to the linear image sensor LS. Two demarcation circuits M1, m2 are connected to the outputs of the frequency divider D. the output of the second spacer circuit M2 is connected to the first input 1.0 of the first product circuit Q1 and the output of the first spacer circuit M1 is connected simultaneously to the first input 12 of the second product circuit Q2 and the blocking product circuit B. The output of the interlocking product circuit B is connected to the second input 32 of the sampling amplifier AV, the output of which is connected to the control regulator R.

Na výstupy kmitočtového děliče D, který je tvořen integrovanými čítači jsou připojeny vymezovací obvody Ml, M2 na jejichž výstupu je napětí, které vymezuje určité oblasti lineárního obrazového snímače LS. Tyto oblasti představované určitým počtem fotocitlivých elementů jsou vhodně voleny, tak, že první vymezovací obvod Ml určuje oblast na počátku a druhý vymezovací obvod M2 na konci lineárního obrazového snímače LS. Výstupní napětí obrazového snímače LS se zesiluje pomocí obrazového zesilovače A a dále přivádí na invertující vstup komparátoru K. Výstupní napětí z fotocitlivých elementů zesílené pomocí zesilovače A je přímo úměrné velikosti osvětlení těchto elementů. Komparátor K porovnává zesílené obrazové napětí 00 s referenčním napětím UR, kterém se přivádí na neinvertující vstup komparátoru K.To the outputs of the frequency divider D, which is formed by integrated counters, are boundary circuits M1, M2 at the output of which is a voltage that delimits certain areas of the linear image sensor LS. These regions represented by a number of photosensitive elements are suitably selected such that the first spacer circuit M1 determines the area at the beginning and the second spacer circuit M2 at the end of the linear image sensor LS. The output voltage of the image sensor LS is amplified by the image amplifier A and further applied to the inverting input of the comparator K. The output voltage from the photosensitive elements amplified by the amplifier A is directly proportional to the illumination level of these elements. Comparator K compares the amplified video voltage 00 with the reference voltage UR applied to the non-inverting input of comparator K.

Toto referenční napětí UR odpovídá svojí velikostí žádanému osvětlení snímače. V případě, že je obrazové napětí UO menší než referenční napětí UR je na výstupu komparátoru K napětí, které odpovídá logické jedničce. Výstup komparátoru K je přivedený na druhý vstup 11 prvního součinového obvodu Q1 a dále na druhý vstup 13 druhého součinového obvodu Q2. Pomocí součinových obvodů Ql, Q2 se vyhodnotí v oblastech na začátku a na konci lineárního obrazového snímače LS velikost jeho osvětlení. Pro případ, kdy je osvětlení menší než je hodnota odpovídající referenčnímu napětí UR je na výstupu součinových obvodů Ql, Q2 napětí, které překlápí navazující klopné obvody LI, L2. Výstupy z klopných obvodů LI, L2 se přivádějí na součtový člen S na jehož výstupu je napětí pro indikační obvod 10. Klopné obvody LI, L2 se nastavují do svého výchozího stavu pomoci přepisového napětí UR, které je přivedeno z výstupu přepisového obvodu P na druhý vstup 22 prvního klopného obvodu LI a na druhý vstup 23 druhého klopného obvodu L2. V dalším měřícím cyklu se provádí opětné vyhodnocování velikosti osvětlení. Zesílené obrazové napětí U0 z výstupu obrazového zesilovače A se přivádí na první vstup 31 vzorkovacího zesilovače AV. Časový okamžik a doba vzorkování je řízena napětím z výstupu prvního vymezovacího obvodu Ml. Výstup prvního vymezovacího obvodu Ml je přiveden na vstup blokovacího součinového obvodu B přičemž na další vstup tohoto součinového obvodu je přivedeno napětí z výstupu součtového členu S. Výstup součtového členu S, který je při poklesu osvětlení v logické jedničce bokuje vzorkovací napětí vzorkovacího zesilovače AV. Toto blokování se provádí v blokovacím součinovém obvodu B. V případě logické jedničky na výstupu součtového členu S je přerušeno vzorkování zesíleného obrazového napětí U0 z výstupu obrazového zesilovače A. Na výstupu vzorkovacího zesilovače AV je napětí odpovídající svou velikosti stavu před poklesem osvětlení. Výstupní napětí ze vzorkovacího zesilovače AV je přivedeno na vstup regulátoru R, který řídl velikost osvětlení snímače.This reference voltage UR corresponds to the required sensor illumination. In the case where the image voltage U0 is less than the reference voltage UR, the voltage at the comparator output K corresponds to a logical one. The output of comparator K is applied to the second input 11 of the first product circuit Q1 and further to the second input 13 of the second product circuit Q2. Using the product circuits Q1, Q2, the amount of illumination thereof is evaluated in the areas at the beginning and at the end of the linear image sensor LS. In the case where the illumination is less than the value corresponding to the reference voltage UR, there is a voltage at the output of the product circuits Q1, Q2 that flips the adjacent flip-flops L1, L2. The outputs of the flip-flops L1, L2 are fed to the summation member S at the output of which the voltage is indicated for the indication circuit 10. The flip-flops L1, L2 are set to their initial state by the transient voltage UR, 22 of the first flip-flop L1 and the second input 23 of the second flip-flop L2. In the next measuring cycle, the illumination size is evaluated again. The amplified video voltage U0 from the output of the video amplifier A is applied to the first input 31 of the sample amplifier AV. The time and sampling time are controlled by the voltage from the output of the first spacer circuit M1. The output of the first spacer circuit M1 is applied to the input of the blocking product circuit B, and to the next input of this product circuit is applied voltage from the output of the summation element S. The output of the summation element S is bypassing the sampling voltage of the sampling amplifier AV. This blocking is performed in the blocking product circuit B. In the case of the logic one at the output of the summation member S, the sampling of the amplified video voltage U0 from the output of the video amplifier A is interrupted. The output voltage from the AV sampling amplifier is applied to the input of the R controller that controlled the amount of sensor illumination.

Zapojení podle vynálezu plní dvě funkce:The circuit according to the invention fulfills two functions:

- na výstupu součtového obvodu S je napětí /logické napětí/ odpovídající svojí velikostí osvětlení snímače, přičemž je vyhodnoceno, zda osvětlení nepokleslo pod mezní velikost, vyhodnoceni osvětlení se provádí na začátku a na konci snímače- at the output of the summation circuit S there is a voltage / logic voltage / corresponding to the size of the sensor illumination, and it is evaluated whether the illumination has fallen below the limit size, the illumination is evaluated at the beginning and at the end of the sensor

- zapojení zpracovává analogový signál odpovídající velikosti osvětlení. Na výstupu vzorkovacího zesilovače AV je napětí, které odpovídá svou velikostí osvětlení snímače a je přivedeno jako informace o současném stavu na vstup řídicího regulátoru R. V případě poklesu osvětlení se vzorkování neprovádí a na výstupu vzorkovacího zesilovače XV je údaj o poslední správné velikosti osvětlení.- the wiring processes an analog signal corresponding to the illumination size. At the output of the sampling amplifier AV there is a voltage that corresponds to its sensor illumination size and is applied as information about the current state to the input of the control regulator R. In the event of illumination the sampling is not performed and the output of the sampling amplifier XV shows the last correct illumination.

Z obr. 2 je patrný časový průběh základních napětí odpovídající zapojení podle vynálezu, kde OT je přepisové napětí, UO je obrazové napětí na výstupu obrazového zesilovače X,Fig. 2 shows the time course of the basic voltages corresponding to the circuit according to the invention, where OT is the transient voltage, UO is the video voltage at the output of the video amplifier X,

UQ1 je napětí na výstupu prvního vymezovacího obvodu Ml a UQ2 je napětí na výstupu druhého vyměšovacího obvodu M2, přičemž napětí UQ1 odpovídá oblasti na začátku a napětí 0Q2 na konci lineárního obrazového snímače LS. Napětí U1 je napětí na výstupu klopného obvodu L2, kde čárkovaný průběh odpovídá poklesu osvětlení.UQ1 is the voltage at the output of the first spacer circuit M1 and UQ2 is the voltage at the output of the second exchanger circuit M2, wherein the voltage UQ1 corresponds to the region at the beginning and the voltage 0Q2 at the end of the linear image sensor LS. The voltage U1 is the voltage at the output of the flip-flop L2, where the dashed line corresponds to the decrease in illumination.

Claims

The connection of an illuminating size indicating circuit for linear image sensors and using the photosensitive elements of the linear image sensor itself for measuring the illumination consists of a control generator, a frequency divider, a transcriber circuit, a linear image sensor and an image amplifier. connected to a first input (31) of the sampling amplifier (AV) and to an inverting input of a comparator (K) whose non-inverting input is connected to a reference voltage source, the comparator output (K) being connected to a second input (11) of the first product circuit (Q1) ) and to the second input (13, second product circuit (Q2), the output of the first product circuit (Q1) is applied to the first input (20) of the first flip-flop (L1) and the output of the second product circuit (Q2) is applied to the first input ( 21, second flip-flop (L2), outputs of both flip-flops the second input (22) of the first flip-flop (L1) and the second input (23, the second flip-flop (L2) are connected simultaneously to the transcript circuit (P) and a linear image sensor (LS), wherein two spacer circuits (M1, M2) are connected to the outputs of the frequency divider (D), the output of the second spacer circuit (M2) is connected to the first input (10) of the first product circuit (Q1) the delimiting circuit (M1) is connected to the first input (12), the second product circuit (Q2), and to the blocking product circuit (B, to the other input the output of the summation member (S) is connected; to a second input (32) of the sampling amplifier (AV), the output of which is connected to a control regulator (R1).