DE9307047U1 - Videogesteuertes messdatenerfassungs- und wiedergabesystem - Google Patents

Videogesteuertes messdatenerfassungs- und wiedergabesystem

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Description

Anlage 1
zum Antrag auf Eintragung eines Gebrauchsmusters
vom 04.05.1993
Per Lennart Aae, Holger Blume Beschreibung Videoqesteuertes Meßdatenerfassunqs- und Wiederqabesystem
1. Stand der Technik
Systeme zur videosynchronen Meßwerterfassung sind entweder Sonderlösungen oder Optionen zu technisch aufwendigen Spezialsystemen, z.B. zu Hochgeschwindigkeitsvideosystemen mit bis zu 1000 Bildern pro Sekunde. In der Regel werden die Meßwerte dem Videosignal beigemischt, entweder durch digitale Hineincodierung in die Austastlücken oder durch Hineinmischen in das sichtbare Videobild.
Es gibt aber auf dem Markt kein videosynchrones Meßwerterfassungssystem, das im Rahmen der stark verbreiteten PC-Meßtechnik unter Hinzuziehung von Standardprodukten aus dem PC-Markt und aus dem immer leistungsfähigeren Konsumenten-Videobereich eingesetzt werden kann.
2. Problem
Der im Schutzanspruch angegebenen Erfindung liegt das Anliegen zugrunde, ein Standardgerät im Rahmen der Multimediatechniken zu schaffen, mit dessen Hilfe preisgünstige Standardprodukte aus der Unterhaltungselektronik und dem PC-Bereich unmittelbar zur Durchführung einer zu einer Videoaufnahme synchron verlaufenden Erfassung/digitalen Speicherung von Meßwerten und einer anschließenden synchronen Wiedergabe von Videofilm und Meßdaten herangezogen werden können.
3. Erreichte Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
Mit der Erfindung wird ermöglicht, ein Standardgerät im Rahmen der weitverbreiteten und preiswerten PC-Meßtechnik zu entwickeln und zu vermarkten, mit dessen Hilfe die videosynchrone Meßwerterfassung und -wiedergabe als ein Standard-Meßverfahren in weiten Bereichen der Qualitätssicherung, Instandhaltung und Versuchstechnik etabliert werden kann. Die zu untersuchenden Vorgänge müssen dabei in etwa dem mit der Standard-Videotechnik gegebenen zeitlichen Auflösungsvermögen entsprechen.
Der allgemine Vorteil eines solchen Systems besteht darin, daß einerseits die darstellende Wiedergabe der aufgenommenen Meßdaten parallel zu einer synchronen Visualisierung des untersuchten technischen Prozesses möglich ist. Dadurch können in vielen Fällen die Meßsignale den betreffenden Prozeßschritten zugeordnet und somit erheblich einfacher ausgewertet werden als bei einem System ohne diese Möglichkeit. Andererseits bedeutet die Anwendung des Systems auch eine konventionelle digitale Meßwerterfassung mit Speicherung der Daten auf dem Massenspeicher des Personalcomputers. Dadurch stehen die Meßwerte auch einer weiteren
Auswertung mit marktgängigen giaphischen und signalanalytischen Computerprogrammen zjr Verfügung.
Insbesondere ergeben sich diese Vorteile im Bereich Maschinenbau, z.B. bei der Inbetriebnahme und Instandhaltung von Positioniersystemen und anderen Automatisierungs- oder Handhabungssystemen. Ein anderes naheliegendes Anwendungsgebiet sind Fahrversuche in der Automobil- oder Nutzfahrzeugindustrie, z.B. in Verbindung mit Verkehrssicherheitsfragen oder mit der Entwicklung Fahrerloser Fahrzeugkonzepte (Flurförderfahrzeuge u.a.)· Ein weiteres Anwendungsfeld bietet die PrüfStandstechnik, z.B. bei Materialermüdungsversuchen .
4. Weitere Synergieeffekte in Verbindung mit existierender Technik
Die Erfindung schließt eine Lücke in der heutigen Multimedialandschaft. Durch sinnvolle Kombination mit bereits existierendem Multimedia-PC-Zubehör, z.B. mit einem sog. Multimedia-Video-Controller für Darstellungs- und Dokumentationszwecke, können die Vorteile der Erfindung erweitert und die Einsatzmöglichkeiten begünstigt werden.
5. Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für diejenigen Funktionsmerkmale gegeben, für welche Schutz beansprucht wird. Zum besseren Verständnis werden zusätzlich auch einige Umgebungsaspekte, v.a. die Kommunikation mit einem Host-Computer, typischerweise einem Personalcomputer (PC), einschließlich des in diesem Computer erforderlichen Softwaretreibers, und die Aufgaben der einzusetzenden Videogeräte, behandelt.
Das Ausführungsbeispiel wird anhand des beiliegenden Blockschaltbildes erläutert. Die Komponenten sind auf zwei Flachbaugruppen angeordnet, eine für die Analog-/Digitaldaten-Ein-/Ausgabe und Kommunikation, eine für die Videosteuerung. Das Gerät ist durch die Unterbringung in einem flachen 19"-Gehäuse (1) gekennzeichnet, an dessen Frontplatte und Rückwand die im folgenden aufgeführten Anschlüsse angeordnet sind.
5.1 Anschlüsse
- ein Videoeingang von der Videokamera (2);
- ein Videoeingang vom Videorecorder I (Videoeingabe bei Wiedergabe) (3) ;
- ein Videoausgang für einen Fernsehmonitor (4);
- ein Videoausgang für Multimedia-Interface o.a. (5);
- ein Videoausgang für Videorecorder II (Videoausgabe bei "Kopieren/Schneiden") (6) ;
- ein Remote-Ausgang für die Fernsteuerung der Videokamera (7);
- zwei Remote-Ausgänge zur Fernsteuerung von Videorecorder I und II (8);
- 10 Eingänge für analoge Meßsignale (9);
- 16 Eingänge für digitale Meßsignale (10);
- 2 Zählereingänge für Frequenz- und Periodenmessungen (11);
- 10 Ausgänge für analoge Signale (12);
- 16 Ausgänge für digitale Signale (13);
- 2 Ausgänge für Zählerwerte (als analoge Spannungen) (14);
- serielle Schnittstelle zum Personalcomputer (RS 232 oder RS 422) (15);
- Eingänge für Spannungsversorgung: Gleichspannung 10-30 V (für mobilen Betrieb); Wechselspannung 220 V, über Adapter (für stationären Betrieb) (16).
5.2 Kommunikation mit dem Host-computer
Die Mikroprozessor-Steuerung (17) erhält über die serielle Schnittstelle (15) nach einem festgelegten Protokoll alle notwendigen Parameter zur Voreinstellung sowie Befehle zur Recordersteuerung und zum starten und zur Beendigung einer Messung oder einer Wiedergabe.
5.3 Realisierung der Meßwerterfassung
Beim Starten einer Messung wird die Videokamera (18) über die Kamera-Remote-Leitung (7) in den Aufnahme-Modus umgeschaltet. Daraufhin wird von der Videokamera ein Videosignal mit wechselnden Zeitcodes generiert.
Dieses wird als Video-Eingangssignal (2) dem Taktgenerator (21) zugeführt, der aus den VSYNC-Impulsen entsprechende TTL-Impulse erzeugt. Diese werden mit Hilfe von Zählerbausteinen der Mikroprozessor-Steuerung (17) in eine Impulsfolge der gewünschten Taktrate transformiert (10 Hz bis 200 Hz).
Die Mikroprozessor-Steuerung (17) fragt in dem so erhaltenen Zeittakt alle Meßwerteingänge (9 bis 11) ab und stellt die Daten jeweils zu einem entsprechenden Datensatz zusammen. Zusätzlich übenimmt sie pro Datensatz den aktuellen Zeitcode vom Zeitcode-Leser in der Video-Steuerung (22). Zu diesem Zweck wird das Video-Eingangssignal (2) auch der Video-Steuerung (22) zugeführt. Der Zeitcode wird zusätzlich zu den Meßdaten im Datensatz gespeichert .
Der fertige Datensatz wird über die serielle Schnittstelle (15) zum Host-Computer übertragen.
5.4 Realisierung der Wiedergabe
Die Mikroprozessor-Steuerung (17) erhält vom Host-Computer über die serielle Schnittstelle (15) die Befehle zur Steuerung des Videorecorders I (19). Dadurch kann der Videofilm z.B. auf den
gewünschten Zeitcode positioniert, der Videorecorder auf Pause oder Wiedergabe eingestellt werden etc.
Der Videorecorder liefert ein Videosignal, das, wie bei der Meßwerterfassung, als Video-Eingangssignal (3) dem Zeitcodeleser in der Videosteuerung (22) und dem Taktgenerator (21) zugeführt wird. Die Mikroprozessor-Steuerung (17) erhält hierdurch - nach entsprechender Teilung oder Vervielfachung, siehe oben - einen Takt mit der voreingestellten Frequenz im Bereich 10 Hz bis 200 Hz. Bei jedem solchen Takt wird der aktuelle Zeitcode vom Zeitcodeleser der Video-Steuerung (22) übernommen. Dieser Zeitcode wird zusammen mit einer Datenanforderung über die serielle Schnittstelle (15) an den Host-Computer übertragen. Letzterer sendet daraufhin über die serielle Schnittstelle (15) die dem Zeitcode entsprechenden Daten an das Gerät zurück. Das Gerät gibt die Daten über die analogen und digitalen Ausgänge (12 bis 14) aus.
5.5 Realisierung von "Kopieren/Schneiden"
Beim "Kopieren/Schneiden" wird das Eingangs-Videosignal (3) vom Videorecorder I (19) in das System eingespeist, während das Ausgangs-Videosignal (6) an den Videorecorder II (20) ausgegeben wird. Das System erlaubt die Übertragung einzelner Abschnitte vom Eingangs-Videoband zum Ausgangs-Videoband, so daß letzteres anschließend eine lückenlose Folge von Zeitcodes aufweist. Dies ist die Voraussetzung dafür, daß das erstellte Ausgangs-Videoband als Eingangs-Videoband für eine spätere Wiedergabe verwendet werden kann. - Die entsprechende Komprimierung und Neuzuordnung der Meßdaten muß im Personalcomputer erfolgen (siehe 'Host-Computer-Softwaretreiber') .
Bei diesem Kopiervorgang kommt zum Tragen, daß das Eingangs-Videosignal (3) auch über einen VITC Zeitcodegenerator (23) geführt wird, und daß das dadurch erhaltene Ausgangs-Videosignal (6) für Videorecorder II (20) somit mit einem neuen Zeitcode versehen ist. Dieser neue Zeitcode läßt sich von der Mikroprozessor-Steuerung (17) initialisieren und starten/anhalten/fortsetzen: Bei Beginn einer zum Ausgabe-Videoband zu übertragenden Videosequenz wird der Zeitcode gestartet/fortgesetzt. Bei Beginn einer nicht zu übertragenden Sequenz wird er angehalten. Auf diese Weise erhält das Ausgabe-Videoband im Videorecorder II (20) eine (nahezu) lückenlose Folge von Zeitcodes.
5.6 Host-Computer-Softwaretreiber
Für den Betrieb des Gerätes mit einem Host-Computer (in erster Linie mit einem Personalcomputer) ist ein auf diesem Rechner lauffähiger Softwaretreiber erforderlich. Dieser kommuniziert über die serielle Schnittstelle (15) mit dem videogesteuerten Meßdatenerfassungs- und -wiedergabsystern, verwaltet die Messungen und speichert die Meßdaten auf dem Massenspeicher des Rechners. Außerdem ist er für die Online-Darstellung von Meßdaten auf dem Host-Computer und für eine eventuelle Einbindung von weiterem Multimedia-Zubehör verantwortlich.
Der Softwaretreiber kann in verschiedenen Ausführungen erstellt werden. Er ist kein Funktionsmerkmal, für welchen Schutz beansprucht wird.

Claims (1)

  1. Anlage 2
    &zgr;&tgr;&igr;&idiagr;&eegr; Antrag auf Eintragung eines Gebrauchsmusters
    vom 04.05.1993
    Per Lennart Aae, Holger Blume
    Schutzansprüche
    Videogesteuertes Meßwerterfassungs- und Wiedergabesystem zum Anschluß an handelsübliche Videorecorder, VITC-Zeitcode-fähige Videokameras und IBM-kompatible Personal-Computer,
    dadurch gekennzeichnet,
    a) daß der Takt für die Meßwertabfragen an den Eingangsbuchsen (9) bis (11) von dem von der Videokamera (18) kommenden und über die Eingangsbuchse (2) ins System eingegebenen Videosignal geliefert wird, und zwar durch Umformung im Taktgenerator (21) und Benützung des im Signal enthaltenen Vsync-Impulses; somit die Meßwerte zu den Sync-Impulsen, und damit zu den Videobildern zeitgleich sind; daß das Eingangsvideosignal, parallel zur Triggertaktaufbereitung, auch der Videosteuerung (22) zugeführt wird, durch welche der im Signal ebenfalls enthaltene VITC-Zeitcode extrahiert wird; ferner daß mit Hilfe der Mikroprozessorsteuerung (17) und der seriellen Schnittstelle (15) die Zeitcodes mit den zugehörigen Meßdaten einer Speicherung zugeführt werden;
    b) daß im Wiedergabebetrieb das über die Eingangsbuchse (3) in das System eingeführte Videosignal durch die Videosteuerung (22) Zeitcodes liefert, während die vorher bei der Messung gespeicherten Zeitcodes und die zugehörigen Meßwerte über die serielle Schnittstelle (15) und die Mikroprozessorsteuerung (17) so eingelesen und in aufbereiteter Form über Digitalschnittstellen und DA-Wandler wieder ausgegeben werden, daß die Meßwerte an den Ausgangsbuchsen (12) bis (14) als digitale bzw. analoge Signale kontinuierlich zur Verfügung stehen; ferner daß von der Videosteuerung (22) Steuersignale für den Videorecorder (19) erzeugt und über den Remoteausgang (8) ausgegeben werden, dergestalt, daß die Wiedergabe von Film und Meßsignalen synchron erfolgt.
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