DE2119850B2

DE2119850B2 - Verfahren zum Messen der Bewegung eines Objekts und Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2119850B2
Application number: DE2119850A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Hamamatsu Shizuoka Kurasawa (Japan)
Original assignee: Hamamtsu Tv Co., Ltd., Hamamatsu, Shizuoka (Japan)
Priority date: 1970-04-24
Filing date: 1971-04-23
Publication date: 1973-11-15
Also published as: DE2119850C3; GB1320304A; US3739091A; DE2119850A1; JPS509581B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen der Bewegung eines Objekts, wobei diese Messung vorgenommen werden soll, während ein Bild des Umgebungsbereichs, in dem sich das Objekt befindet, auf dem Bildschirm eines Monitors überwacht wird. Die Erfindung befaßt sich ferner mit einer Vorrichtung zum Darstellen eines Bilds und gleichzeitig zum Messen der Bewegung eines Objekts, das sich in dem Bild befindet. Gemäß der Erfindung können somit verschiedene Parameter, beispielsweise die Lage, die Verschiebegeschwindigkeit, die Beschleunigung, die Schwingung, die Drehung, die Größe, die Länge und die Helligkeit eines Objekts ohne Berührung (aus einer gewissen Entfernung) gemessen werden.

Es ist gut bekannt, daß mit Hilfe einer Fernsehvorrichtung ein Bild mit einen: Objekt, das gemessen werden soll, sichtbar gemacht werden kann und daß gleichzeitig Signale, die den Zustand des Objekts wiedergeben, aus den Videosignalen abgeleitet werden können, wodurch Messungen verschiedener Parameter, die zu dem Objekt gehören, ohne Berührung des Objekts und mit großer Geschwindigkeit vorgenommen werden können. Eine solche Vorrichtung macht es möglich, daß man das Abbild eines Bilds auf dem Schirm eines Fernsehempfängers beobachten kann und daß man die Bewegung der Fernsehkamera von einer entfernten Stelle aus steuern kann. Da der Zustand und die Bewegung eines Objekts mit solch einer Vorrichtung gemessen werden kann, während der das Objekt umgebende Bereich beobachtet wird, sind die Meßwerte sehr zuverlässig und es läßt sich irgendeine Besonderheit bei Veränderung des Zustandes augenblicklich feststellen.

Bei den bisher vorgeschlagenen derartigen Vorrichtungen könnte jedoch die Frequenz für die Messung nicht über die Bildwechselfrequenz angehoben werden. Wenn jedoch die Verschiebung oder Änderungsgeschwindigkeit des Objekts genügend groß ist und damit eine Meßfrequenz von mehr als 10 kHz erforderlich ist, dann ist ein Frequenzband für das Fernsehsignal von einigen 100 MHz erforderlich. Der Grund dafür liegt darin, daß die Bildwechselfrequenz größer sein muß, als die Meßfrequenz und als Folge davon ist die ganze Vorrichtung dann nicht anwendbar. Irgendein Versuch, die Zahl der Abtastlinien in dem Bild zu verringern, damit die Bildwechselfrequenz angehoben werden kann, führt zu einer Ver-

mindcrung der Auflösung des Bildes und auch zu einer Verringerung der Genauigker bei der Messung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem die Meßgeschwindigkeit für ein Objekt in einem Bild auf das einige hundertfache gegenüber den bekannten Anordnungen angehoben werden kann, wobei das Auflösungsvermögen nicht beeinträchtigt wird und die Bandbreite nur unerheblich ausgedehnt werden muß.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß zum einen der ganze Umgebungsbereich und zum anderen ein Teilbereich mit dein Objekt abgetastet wird, wobei das zu erfassende Objekt la· ger als eine Abtastperiode des Umgebung.sbereichs vorhanden ist, daß ein Videosignal durch die Abtastung des Umgebungsbereichs gebildet und auf dem Bildschirm des Monitors wiedergegeben wird, daß der Teilbereich mit dem Objekt, das gegenüber der Fläche des Teilbereichs klein und bei automatischem Meßvorgang gegenüber dem gesamten Umgebungsbereich, bei fremd ausgelöstem Meßvorgang gegenüber dem Teilbereich in einmaliger Art gekennzeichnet sein muß, in jedem Rücklauf zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen-Abtastvorgängen des ganzen Umgebungsbereichs rasterförmig abgetastet wird, wobei sich das Objekt nur so langsam fortbewegen darf, daß es während der Zeilenhinlaufzeit des Umgebungsbereichs nicht aus dem Teilbereich herausläuft, daß durch eine Korrekturschaltung derTeilbereichden Bewegungen des Objekts nachgeführt wird und daß das durch die Abtastung des Teilbereichs erzeugte Videosignal einer Meßvorrichtung zugeführt wird.

Eine Vorrichtung zum Darstellen eines Bilds und gleichzeitig zum Messen der Bewegung eines Objekts, das sich in dem Bild befindet, ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch

a) eine Fernsehkameraröhre,

b) eine Signaltrennschaltung zur Trennung eine? Videosignals der Kameraröhre in ein erstes durch das Abtasten des gesamten Umgebungsbereichs des Bilds erzeugtes Videosignal und ein zweites durch das Abtasten des Teilbereichs mit dem Objekt erzeugtes Videosignal, wobei das Objekt gegenüber dem Teilbereich klein und bei automatischem Meßvorgang gegenüber dem gesamten Umjebungsbereich, bei fremd ausgelöstem Meßvorgang gegenüber dem Teilbereich in einmaliger Art gekennzeichnet sein muß,

c) einen Monitor zur Darstellung eines Überwachungsbildes durch Aufnahme des ersten Videosignals.

d) Meßvorrichtungen mit einer Objekteinfangschaltung, in der die Koordinaten der Lage des Objekts in dem Umgebungsbereich durch ein Signal bestimmt werden, das sich durch einmalige Abtastung des Teilbereichs ergibt, und der die Koordinaten der Lage des Objekts in dem Teilbereich durch das zweite Videosignal in Spannungen umgesetzt werden, wobei das Objekt gegenüber dem Teilbereich klein und in einmaliger Art gekennzeichnet sein muß, wodurch KorrektUrspannungen gebildet werden, die es ermöglichen, daß der Teilbereich der Bewegung des Objekts erfolgt, so daß das Objekt während eines Rücklaufs c'.n Teilbereich nicht verläßt,

e) Horizontal- und Verlikalspannungsquellen zur Bildung von Horizontal- und Vertikalablenkspannungen für den Teilbereich unter Berücksichtigung der entsprechenden Korrekturspannung und

f) eine Horizontal- und Vertikalspannungsquelle zur Bildung von Ablenkspannungen zum Abtasten des Umgebungsbereichs.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die v'orrich-

lung zur Durchführung de?, Verfahrens ermöglicnen c. daß eine örtliche Abtastung für das zu messende Objekt jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden horizontalen Abi.istungen vorgenommen werden kann und daß dabei die Lage, die Bewegung, die Größe, die Länge, die Helligkeit und ähnliche Parameter des Objekts gemessen werden können, während man das Bild beobachtet, dadurch, daß man die Videosignale, die durch die örtlichen Abtastungen entstehen, ausnutzt.

ao Wenn mehrere Objekte einer kleinen Fläche in einem Bild vorliegen, dann wird irgendeines der Objekte, vorzugsweise das nii' größter Helligkeit, ausgewählt und dann beispielsweise mit Hilfe eines Schreibstiftes in einmaliger Art gekennzeichnet, um die örtliche Abtastung des Objekts einzuleiten, um dann die Bewegung oder einen ähnlichen Parameter des auf diese Weise ausgewählten Objekts zu messen. Das erfindungsgemaße Verfahren zeigt einen einfachen Weg auf, mit dem ein sich rasch änderndes Objekt innerhalb eines Um^ebungsoereichs in seinen einzelnen Änderungsphasen überwacht werden kann. Die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Einrichtungen können für den in der Fernsehtechnik üblichen Frequenzbereich ausgelegt sein. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung enthält andererseits nur Schaltungen, die in der Fernsehtechnik üblich sind. Die Maßnahmen, die zur Vorbereitung einer Messungerforderlich sind, sind sehr einfach. Die Messung wird automatisch begonnen, wenn ein einziges einmaliger Art gekennzeichnetes Objekt in dem Umgebungsbereich vorliegt. Wenn mehrere solcher Objekte vorhanden sind, dann läßt sich beispielsweise das interessierende Objekt dadurch auswählen, daß ein Lichtstrahl von Hand auf das gewünschte Objekt gerichtet wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Diagramm der Spur von Abtastlinien bei einer Fernsehkamera, die bei einem Bilddarstellungsund Meßgerät gemäß der Erfindung verwendet wird. Fig. 2 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 3. 4 und 5 schematische Schaltbilder von einzelnen Blöcken des Blockschaltbilds nach Fig. 2 unc Fi g. 6, 7 und 8 Diagramme zur Erklärung der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Spur von horizontalen Abtastli nien dargestellt, die in einer Fernsehkamera verwen del werden, wobei die Rücklaufteilc der Spur, die aus getastet werden sollen, durch gestrichelte Liniet dargestellt sind. Ausgehend von dem linken oberei Teil eines Bildes wird der Umgebungsbereich hori zontal abgetastet, wie es durch eine Linie 1-2 darge stellt ist, und anschließend wird der abtastende Elek tronenstrahl zu einem Punkt <, nahe dem Objekt punkt Z. der gemessen werden soll, verschoben woraufhin das Abtasten eines Teilbereichs einschließ

lieh des Punktes Z, wie es durch z,-Z₂-Zy ■ ■ Z_n angedeutet ist, mit einer höheren Abtastfrequenz als der Horizontalabtastfrequenz für den Umgebungsbercich begonnen wird.

Von dem Punkt z„ läuft der Abtastelektroncnstrahl zu einem Punkt 3 zurück, der sich direkt unter dem Punkt 2 befindet, von welchem der Umgebungsbereich wieder von 3 nach 4 abgetastet wird. Von dem Punkt 4 wird der Elektronenstrahl wieder zu dem Punkt z, nahe dem Punkt Z verschoben und der Teilbereich wird längs des Weges z,-z₂-z,... z„ abgetastet. Der Elektronenstrahl läuft dann zu einem Punkt 5 unter dem Punkt 3 zurück und tastet den Umgebungsbereich horizontal, wie es durch die Linie 5-6 dargestellt ist, ab. Die oben beschriebene Folge von Vorgängen wird wiederholt, bis der Elektronenstrahl an dem Punkt r ankommt, und der Teilbereich wird in der beschriebenen Weise abgetastet, bevor ein Umlauf des Abtastvorganges vervollständigt ist.

Aus der obigen Beschreibung ersieht man, daß der Teilbereich einschließlich des Punktes Z örtlich mit einer höheren Frequenz als der Horizontalabtastfrequenz für den Umgebungsbereich während jedes Rücklaufzeitabschnitts der horizontalen Abtastlinien abgetastet wird.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung zur Messung des hellsten Punktes eines Bildbereichs als Blockschaltbild dargestellt. In dieser Vorrichtung wird eine Biid/.ctlcgcifohre, weiche keine Rcstbüd wirkung aufweist, als Kameraröhre B verwendet, und um ihren Aufbau möglichst einfach zu halten, werden elektrostatische Ablenkelektroden für den Elektronenstrahl verwendet, und es wird den Elektroden eine Gegentakt-Strahlablenkspannung zugeführt.

Auf die photoempfindliche Oberfläche der Kameraröhre B wird ein Bild einschließlich des zu messenden Objektpunktes durch ein Linsensystem L fokussiert, und das von der Kameraröhre B abgegebene Videc-Ausgangssignal wird in einem Verstärker A_n verstärkt und einer Signaltrennschaltung G zugeführt. Die Signaltrennschaltung G trennt das Signal in ein erstes Videosignal, welches sich auf den ganzen Umgebungsbereich, der durch 1-2,3-4,.. .,aargestellt ist. bezieht und in ein zweites Videosignal, welches örtlich abgetastet wird, wie es durch Z₁-Z₂, Ζ₃-Ζ_Λ, ... dargestellt ist und welches zu dem Teilbereich mit dem Objektpunkt Z gehört. Das erste Videosignal wird anschließend einem Monitor oder Fernsehempfänger R zugeführt, während das zweite Videosignal anschließend Meßvorrichtungen X_n und Y_n zugeführt wird.

Die oben beschriebene Trennung des Ausgangssignals läßt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, daß eine TOR-Schaltung vorgesehen ist, die durch das horizontale Austastsignal leitend gemacht oder gesperrt wird, welches zum Abtasten der gesamten Fläche des Umgebungsbereichs verwendet wird. Die Meßvorrichtungen X₀ und Y₀ bilden aus dem zweiten Videosignal Signale, die dem hellsten Punkt in dem örtlich abzutastenden Teilbereich entsprechen und erzeugen an den Anschlußklemmen T_x und T_y Spannungen, die der Horizontalkoordinatc dzw. der Vertikalkoordinate der Lage des hellsten Punktes entsprechen. Dieser Teil der Schaltung ist in Fig. 3 dargestellt.

Die Ausgangssignale der Meßvorrichtungen X₀ und V_n werden auch einer Spannungsquelle X₁ für die horizontale Ablenkspannung und einer Spannungsque'iie Y₂ für die vertikale Ablenkspannung zugeführt, und :s wird dadurch der örtlich abzutastende Teilbereich so gesteuert, daß dieser Bereich immer den zu messenden Objektpunkt Z einschließt. Die örtlichen Abtastablenkspannungen werden den Ausgangsspannungen der Spannungsquellen X, und Y, für die Ablenkspannungen überlagert, um dadurch den Umgebungsbereich des Bilds abzutasten, oder sie werden den zuletzt genannten Ausgangsspannungen nicht

ίο überlagert und den Ablenkplanarelektroden der Fernsehkameraröhre ö zugeführt. Die Spannungsquellen für die horizontale und die vertikale Ablenkspannung sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt, und die Kurven der horizontalen und der vertikalen Ablenkspannung sind in den Fig. 7 und 8 dargestellt.

Wie man aus der Spur der Abtastlinien, die in

F i g. 1 dargestellt sind, erkennt, wird eine Horizontalablcnkspannung, wie sie in Fig. 6 (α) dargestellt ist, einer Ablenkelektrode der Kameraröhre B zuge-

»0 führt. Durch den Kurventeil des großen Sägezahns der horizontalen Ablenkspannung erhält man eine horizontale Abtastlinie, die quer über den Umgebungsbereich verläuft, und durch die kleinen Sägezahnkurven erhält man die örtlichen Abtastungen eines Teilbe-

»5 reichs.

Die Zahl der horizontalen Abtastlinicn in einem gesamten Bildrahmen beträgt bei einem üblichen Fernsehsystem einige Hunden, und die Zahl der horizontalen Ahtasilinicn in dem Teilbereich beträgt bcispielswcise 8.

Da jedoch die Abtastfläche des letztgenannten Teilbereichs nur einige Hundertstel des gesamten Bildbereichs groß ist, kann man eine Auflösung erhalten, die dieselbe Größenordnung hat, wie diejenige der Hintergrundsbildflächc. Da die schiefen Winkel der beiden Sägezahnkurventeile gleich sind, kann die Bandbreite, die zur Übertragung des Fernsehsignals notwendig ist, auf einem üblichen Wert gehalten werden. Bei der besonderen Ausführungsform ist der Rücklaufzeitabschnitt zwischen zwei nebeneinander liegenden horizontalen Abtastvorgängen über den gesamten Umgebungsbereich auf einen Wert ausgedehnt, der in der Größenordnung der Hälfte der Abtastzeit liegt.

InFig. 6(6) ist ein Steuersignal für sie Spannungsquelle für die horizontale Ablenkspannung über den gesamten Abtastbereich dargestellt, und in 1· i g. 6 (r) ist eine Kurve dargestellt, die die vertikalen und horizontalen Steuersignale für die Abtastung des Teilbe- reichs enthält, wobei die weiteren Impulse für die vertikale Steuerung und die schnelleren Impulse für die horizontale Steuerung verwendet werden. Das erste Videosignal, das bereits oben erwähnt wurde, welches durch die Abtastung des Bilds über die gesamte Fläche entsteht, ist in Fig. 6 (d) dargestellt. Wenn dieses Videosignal dem Empfänger -R in F i g. 1 zugeführt wird, dann wird auf der Bildoberfläche des Empfängers R das Hintergrundsbild für die gesamte Fläche erzeugt. In Fig. 6 (e) ist eine Detektorkurve in dem örtlich abzutastenden Teilbereich zur Feststellung des hellsten Punktes dargestellt, während in Fig. 6 (J) ein Videosignal (das zweite Videosignal) dargestellt ist. welches durch die örtliche Abtastung entsteht, und welches den Meßvorrichtungen X₀ und Y₀ in Fig. 1 7Ugeführt wird.

Wenn das in F i g. 6 (/) dargestellte Videosignal dei Anschlußklemme T_x in Fig. 3 zugeführt wird, danr wird durch dieses Signa! ein Kopcktsator C₀ über ein«

Diode D aufgeladen. Die in Fig. 3 dargestellte Konstantstrom-Entladeschallung F isl normalerweise geöffnet, und eine Differenzierschaltung V hat einen großen Eingangswiderstand. Aus diesem Grund wird der Kondensator C_n innerhalb des Videosignals auf einer Spitzenspannung gehalten. Wenn ein Steuersignal zur Vertikalablenkung zur örtlichen Abtastung der Anschlußklemme T₂ zugeführt wird, dann wird die Kons'antstrom-Entladeschaltung F bestätigt und der Kondensator C_n wird um einen gewünschten Wert er.iiaden. Als Folge davon nimmt die Spannung, die auf dem Wert der vorhergehenden Spitzenspannung in dem Videosignal gehalten wurde, um diesen Betrag ab. Wenn eine andere Spitzenspannung in dem Videosignal dem Kondensator C_n zugeführt wird, dann wächst die Spannung an dem Kondensator C_n wieder auf einen Wert an, der gleich der neuen Spitzenspannung ist, wodurch eine Spannungskurve, wie sie in Fig. 6(e)dargestellt ist, andern Kondensator C_nauftritt. Diese Spannung wird in der Differenzierschaltung V differenziert, und es wird eine Impulsreihe, wie sie in Fig. h (g) dargestellt ist, an der Ausgangsklemmc abgegeben.

Es sei angenommen, daß der zu messende Objektpunkt Z, der in F ig. 1 dargestellt ist. der hellste Punkt in dem Teilbereich ist. Der oben erwähnte Impuls wird da· η zu einem Zeitpunkt erzeugt, wenn dieser Punkt durch den Elektronenstrahl abgetastet wird, und es wird ein Schalter S₁ dun.li jeden Impuls der Kurve nach Fig. 6 (g) geschlossen. Einer weiteren Anschlußklemme Tj des Schalters S₁ wird ein Steuersignal zur Horizontalablenkung, welches in Fig. 6 (c) dargestellt ist. zugeführt und der Schalter S₁ wird durch dieses Signal geöffnet.

Als Folge davon fließt ein Strom von einer Konstantstromquelle Z₁ in einen Kondensator C₁ während eine«. Zeitabschnitts,der beim Eintreffen eines Impulses nach Fig. 6 (g) beginnt und beim Eintreffen des nächstfolgenden Steuersignals für Horizontalablenkung endet. Der Sprung F₁ der Klemmenspannung des Kondensators C₁ entspricht dem Abstand X in Fig. 1, der von dem rechten Rand des Teilbereichs bis zu dem Punkt Z gemessen wird.

Ferner wird ein Steuersignal für horizontale Ablenkung, wie es in F i g. 6 (b) dargestellt ist, zur Abtastung der gesamten Fläche einer weiteren Klemme T₄ zugeführt, und die hintere Flanke dieses Signals schließt augenblicklich einen Schalter S₂. Die Spannung, die an dem Kondensator C₁ anliegt, wird damit mit der Ausgangsspannung eines Verstärkers A, zusammengebracht, der eine geringe Ausgangsimpedanz hat. Der Verlauf der Klemmenspannung an dem Kondensator C₁ ist in Fig. 6 (Zt) dargestellt.

Entsprechend wird ein Abtastimpuls, wie er in Fig. 6(i)dargestellt ist, einer Klemme T₅ zu geeigneter Zeit dem Steuersignal für die Horizon^?-3ablenkung zugeführt, und es wird ein Schalter S₃ augenblicklich durch dieses Signal geschlossen. Durch das Schließen des Schalters S, entsteht ein Ausgangspuls, mit einer Amplitude, die einer Spannung V₂ in Fig. 6 (h) entspricht, der von einer Ausgangsklemme O₁ abgegeben wird. Der Spitzenwert dieser Ausgangsimpulse wird in einer Vorrichtung gespeichert, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, und ein Ausgungssignal, wie es in Fig. 6 (;) dargestellt ist, wird von einer Ausgangsklemme T₁ der Meßvorrichtung .Y₀, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, abgegeben.

Ferner wird, wie es an Hand der Fi g. 4 und 5 noch beschrieben wird, die Lage der folgenden örtlichen Abtastung durch das oben beschriebene Ausgangssignal bestimmt und gleichzeitig kann die gleiche Lage durch eine feste Spannung V₃ dargestellt werden, da das oben erwähnte Ausgangssignal auch einer Ausgangsklemme T,, zugeführt wird. Aus der obigen Beschreibungersieht man, daß die Horizontalkoordinatc des Meßpunktes Z₁, der in Fig. 1 dargestellt ist, durch ein Ausgangssignal der Anschlußklemme T₁ dargestellt werden kann.

In Fig. 7 ist der Verlauf einer vertikalen Abtastkurvc dargestellt. Der Sägczahnkurventeil dieser Kurve entspricht der Abtastung des ganzen Umgebungsbereichs und der gepulste Teil der Kurve entspricht der örtlichen Abtastung des Teilbereichs.

In Fig. 8 (Zc) ist ein Teil der Kurve nach Fig. 7 stark vergrößert dargestellt, und in Fig. 8 (/) ist eine Kurve der Spannung dargestellt, die an dem Kondensator C_n in der Meßvorrichtung V₀ aufgebaut wird.

a° In den F ig. 8 (m) und 8 (n) ist ein Videosignal angedeutet, wie es in Fi g. 6 (/) dargestellt ist, ebenso wie ein Signa¹, welches dem differenzierten Ausgangssignal, wie es in Fig. (S (g) dargestellt ist, entspricht. Folglich wird ein Steuersignal für die horizontale Ablenkung wie es in Fig. 6 (b) dargestellt ist, der Anschlußklemme T, in Fig. 3 zugeführt, damit der Schalter S₁ durch die Vorderflanke des Steuersignals zur horizontalen Ablenkung geöffnet wird. Damit wird die Spannung an dem Kondensator C₁, so wie es in Fig. 8 (o) dargestellt ist, verändert, und diese Spannung wird durch einen Puls P, der dem Puls nach Fig. 6 (/) ähnlich isl, abgetastet. Damit wird der Spitzenwert, der Ausgangsimpulsc, den man auf diese Weise erhält, gespeichert, und es läßt sich ein Ausgangssignal, wie es in Fig. 8 (g) dargestellt ist, von der Ausgangsklcmmc T_y, die in Fig. 2 dargestellt ist, erreichen. Dieses Ausgangssignal stellt die Vcrtikalkoordinate der Lage des zu messenden Objektes Z dar, das in Fig. 1 dargestellt ist.

In F i g. 4 ist eine Schaltung für die Spannungsqucllen Λ",, und X₂ für horizontale Ablenkspannungen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, gezeigt: Ein Kondensator C₂ wird von einem Ausgangsstrom einer Konstantstromquelle I₂ geladen; ein Steuersignal für Horizontalablenkung zum Abtasien des gesamten Bereichs, wie es in Fi g. 6 {b) dargestellt ist, wird der Anschlußklemme T₇ zugeführt; ein Steuersignal zui örtlichen Abtastung, wie es in Fig. 6 (c) dargestelli ist. wird einer Anschlußklemme T₈ zugeführt; unc

Schalter S₄ und S₅ werden durch diese Signale ent sprechend geschlossen.

Es wird ferner ein Ausgangssignal der Meßvorrich tung A'„ mit einem Verlauf, wie es in Fig. 6 (J) darge stellt ist. einer Anschlußklemme T₉ zugeführt, so dal eine Spannung, die dem obenerwähnten Ausgangssi gnal entspricht, an der Ausgangsklemme eines Ver stärkers A₁ entsteht, der eine genügend geringe Aus gangsimpedanz aufweist. Wenn der Schalter S zunächst durch das Signal, wie es in Fi g. 6 (b) darge stellt ist, geschlossen wird, dann wird die Spannun an dem Kondensator C₂ direkt an die Spannung eine Gleichspannungsquelle E₁ angelegt. Wenn der Schal tor offen ist, dann wird der Kondensator C₂ durc einen Strom geladen, der von der Konstantstrorr quelle I₂ abgegeben wird, und die Spannung an dei Kondensator C₂ wird linear erhöht, damit der schrä ansteigende Teil der Sägezahnkurve, die in Fi g. 6 (< dargestellt ist, entsteht.

Als nächstes wird der Schalter durch die Wirkung des Steuersignals für die örtliche Abtastung, wie es in Fig. 6 (c) dargestellt ist. geschlossen, wodurch die Spannung an dem Kondensator C₂ auf einen Wert gebracht wird, der der Lage des Objektpunktes Z entspricht, die von ihm zu der Zeit der davor liegenden örtlichen Abtastung eingenommen wurde. Die in Fig. 6 (α) dargestellte Spannung F₄ ist diese festgehaltene Spannung. Wenn der Schalter S< geöffnet wird, dann wird der Kondensator C₂ durch einen Ausgangsstrom der Konstantstromquelle I₂ geladen, und die Spannung an dem Kondensator C₂ nimmt linear zu. Da jedoch der Schalter S₅ mit kurzer Wiederholzeit geöffnet und geschlossen wird, entsteht die Sägczahnkurve mit geringer Amplitude, wie sie in Fig. 6 (α) dargestellt ist. Auf diese Weise kann die Ablenkspannung, die in Fig. 6 (α) dargestellt ist, an der Ausgangsklemme O₂ in Fig. 4 abgegeben werden.

In Fig. 5 sind Schaltungen dargestellt, die sich auf die Spannungsquellen Y₁ und Y₂ für Vertikalablenkspannungen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, beziehen, wobei ein Kondensator C, durch den Ausgangsstrom einer Konstantstromquelle /, geladen wird, und wobei gleichzeitig ein Steuersignal zur vertikalen Ablenkung über den gesamten Abtastbereich einer Anschlußklemme T_1n zugeführt wird, durch welche ein Schalter S_h geschlossen wird und die Kondensatorspannung damit an eine Gleichspannungsquelle E₂ angeschlossen wird. Als Folge davon erscheint eine Spannungan der AusgangsRiemrne eines Verstärkers A₃ mit geniigend geringer Ausgangsimpedanz, deren Sägezahnkurvenform in Fig. 7 dargestellt ist.

Andererseits wird ein Austastsignal der Anschlußklemme T₁₁ für einen Zeitabschnitt zugeführt, der der Rücklaufzeit der horizontalen Abtastlinien für den Umgebungsbereich entspricht, so daß ein Schalter S₇ durch dieses Austastsignal geöffnet wird. Durch das öffnen des Schalters S₇ wird eine Sägezahnkurve an der Ausgangsklemme O₃ abgegeben, bei der ein Signalteil, der durch einen Zeitabschnitt / in Fig. 8 (Ar) dargestellt ist, d. h. der Impulsteil, der in F i g. 7 dargestellt ist, fehlt. Es wird ferner ein Impuls relativ großer Breite, der in Fig. (S (c) dargestellten Kurve, mit anderen Worten: ein Steuersignal zur vertikalen Ablenkung für die lokale Abtastung einer Anschlußklemme T₁₂ zugeführt, wodurch ein Schalter S₈ geschlossen wird, und es wird ein Ausgangssignal von einer Meßvorrichtung V₀, die in Fi g. 2 dargestellt ist, einer Anschlußklemme T₁₃ zugeführt.

Es entsteht eine dem zuletzt genannten Ausgangssignal entsprechende Spannung an der Ausgangsklcmme eines Verstärkers A₄, der eine geringe Ausgangsimpedanz aufweist, wodurch die Spannung an dem Kondensator C₄ jedesmal dann, wenn der Schalter S_x geschlossen wird, auf einem bestimmten Wert gehalten wird. Der Kondensator C₄ wird durch den Ausgangsstrom einer Konstantstromquelle /₄ geladen. Wenn der Schalter S₇ geöffnet wird, dann wird der Schalter S₈ gleichmäßig geschlossen, und die Spannung an dem Kondensator C₄ wird auf einen bestimmten Wert festgehalten, der der vertikalen Koordinate des Objektpunktes Z zu der Zeit der davor liegenden örtlichen Abtastung entspricht. Wenn der

ίο Schalter S_H geöffnet wird, dann steigt die Spannung an dem Kondensator C₄ linear an, und diese Spannung wird von der Ausgangsklemme O, abgegeben.

Wenn jedoch der Schalter S₇ geschlossen ist, dann wird die Ausgangsspannung des Verstärkers A_} von der Ausgangsklemme O₃ abgegeben, unabhängig davon, wie groß die Aufladespannung des Kondensators C₄ ist, weil der Verstärker A_} eine geringe Ausgangsimpedanz hat. Damit kann die vertikale Ablenkspannung, wie sie in Fig. 7 und Fig. 8 (fc) dargestellt ist,

a« von der Ausgangsklemme O₃ abgegeben werden.

Gemäß der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird im wesentlichen eine örtliche Abtastung eines Teilbereichs ausgeführt, nachdem jede Ilorizontalabtastung des Bilds im Um-

»5 gebungsbereich vorgenommen worden ist, wodurch die Bewegung, die Größe, die Länge, die Helligkeit und andere Eigenschaften eines Objektkörpers mit Hilfe des Videosignals, welches man durch die örtliche Abtastung erhält, gemessen werden können, während der Qbjektkörper auf einem Bildschirm des Empfängers beobachtet wird. Damit kann der Abtastzeitraum für die Messung auf die Zeit der horizontalen Abtastung der gesamten Bildbreite vermindert werden, und aus diesem Grund kann eine Veränderung der Bewegung oder des Zustands des Objektkörpers mit

einer Präzision gemessen werden, die einige hundert mal so groß ist, wie die der bekannten Vorrichtungen.

Ferner kann wegen des Teilbereichs der Nachteil

der Verminderung der Auflösung durch kleinere Abtastlinien vermindert werden, und gleichzeitig kann eine Ausdehnung des erforderlichen Frequenzbandes zur Übertragung des Signals verhindert werden. Dadurch wird wiederum eine Vereinfachung des Aufbaus der Vorrichtung möglich, wodurch die Schmalheit des

♦5 Teilbereichs mit einer Unterscheidung eines Objektpunktes von anderen Objektpunkten möglich ist. wenn verschiedene solche Punkte in der Bildebene vorliegen. In dem Teilbereich kann irgendeiner der Objektpunkte, die gemessen werden sollen, beispiels-

weise mit Hilfe eines Schreibstiftes, herausgegriffen werden, und die Messung kann an dem auf diese Weise herausgegriffenen Objektpunkt vorgen mmen werden und automatisch in dem örtlichen Teilbereich ausgeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen der Bewegung eines Objekts, wobei diese Messung vorgenommen werden soll, während ein Bild des Umgebungsbereichs, in dem sich das Objekt befindet, auf dem Bildschirm eines Monitors überwacht wird, d adurch gekennzeichnet, daß zum einen der ganze Umgebungsbereich (1-2, 3-4 ... r-1. r) und

zum anderen ein Teilbereich (Z₁-Z₂, Z₃-Z₄ z„-l,

Z_n) mit dem Objekt (Z) abgetastet wird, wobei das zu erfassende Objekt (Z) langer als eine Abtastperiode des Umgebungsbereichs vorhanden ist. daß ein Videosignal durch die Abtastung des Umgebungsbereichs gebildet und auf dem Bildschirm des Monitors (R) wiedergegeben wird, daß der Teilbe.. ich mit dem Objekt (Z), das gegenüber der Flache des Teilbereichs klein und bei automatischem Meßvorgang gegenüber dem gesamten Umgebungsbereich, bei fremd ausgelöstem Meßvorgang gegenüber dem Teilbereich in einmaliger Art gekennzeichnet sein muß, in jedem Rücklauf zwischen zwei nufeinanderfolgendtn Zeilen-Abtastvorgängen (z. B. zwischen 3-4, 5-6) des ganzen Umgebungsbereichs rasterförmig abgetastet wird, wobei sich das Objekt nur so langsam fortbewegen darf, daß es während der Zeilenhinlaufzeit \Z. B. 3-4) des Umgebungsbereichs nicht aus dem Teilbereich ''erauslauft, daß durch eine Korrekturschaltung der Teilbereich den Bewegungen des Objekts nach^ :führt wird und daß das durch die Abtastung des Teilbereichs erzeugte Videosignal einer Meßvorrichtung {X_a, Y₀) zugeführt wird.

2. Vorrichtung zum Darstellen eines Bilds und gleichzeitig zum Messen der Bewegung eines Objekts, das sich in dem Bild befindet, gekennzeichnet durch

a) eine Fernsehkameraröhre (Fig. 2, B);

b) eine Signaltrennschaltung (Fig. 2, G) zur Trennung eines Videosignals der Kameraröhre in ein erstes durch das Abtasten des gesamten Umgebungsbereichs des Bilds erzeugtes Videosignal und ein zweites durch das Abtasten des Teilbereichs mit dem Objekt erzeugtes Videosignal, wobei das Objekt gegenüber dem Teilbereich klein und bei automatischem Meßvorgang gegenüber dem gesamten Umgebungsbereich, bei fremd ausgelöstem Meßvorgang gegenüber dem Teilbereich in einmaliger Art gekennzeichnet sein muß.

c) einen Monitor (Fig. 2, R) zur Darstellung eines Überwachungsbildes durch Aufnahme des ersten Videosignals;

d) Meßvorrichtungen (Fig. 2, X_n und Y_ü und F i g. 3) mit einer Objekteinfangschaltung, in der die Koordinaten der Lage des Objekts in dem Umgebungsbereich durch ein Signal bestimmt werden, das sich durch einmalige Abtastung des Teilbereichs ergibt, und der die Koordinaten der Lage des Objekts in dem Teilbereich durch das zweite Videosignal in Spannungen umgesetzt werden, wobei das Objekt gegenüber dem Teilbereich klein und in einmaliger Art gekennzeichnet sein muß, wodurch Korrekturspannungen gebildet werden, die es ermöglichen, daß der Teilbereich der Bewegung des Objekts folgt, so daß das Objekt wahrend eines Rücklaufs den Teilbereich nicht verläßt,

e) Horizontal- und Vertikalspannungsquellen ( Fig. 2. X₂ und V₂; Fig. 4 und Fig. 5) zur Bildung von Horizontal- und Vertikalablenkspannungen für den Teilbereich unter Berücksichtigung der entsprechenden Korrekturspannung und

f) eine Horizontal- und Vertikalspannungsquelle (Fig. 2, X_x und Y_x: Fig. 4 und Fig. 5) zur Bildung von Ablenkspannungen zum Abtasten des Umgebungsbereichs.