SU1068702A1 - Бесконтактный способ определени положени кромки предмета - Google Patents

Abstract

БЕСКОНТАКТНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ КРОМКИ ПРЕДМЕТА, заключающийс  в получении теневой проэкции предмета на расположенном в плоскости изображени  о&ьектива сканирующем фотопреобразователе,например дискретном на приборе с зар довой св зью, преобразовании теневой проекции в видеоимпульс и определении измер емого размера по положению фронта видеоимпульса, отличающ-и и с   тем, что, с целью повышени  точности и помехозащищенности измерени , видеоимпульсы интегрируют по .крайней мере в пределах его фронта, измер ют амплитуду видеоимпульса , определ ют положение фронта относительно конца интервала по отношению величины полученного интеграла к амплитуде видеоимпульса, измер емый размер определ ют как сумму положени  фронта .относительно конца (Л интервала и оставшейс  части видео- , импульса.

Description

2)

Фиг.1 Изобретение относитс  к измерив . тельной технике и может быть использовано , например, дл  бесконтактного измерени  линейных размеров проката . Известен способ измерени  .линейных размеров проката, основанный на создании с помощью объектива теневой проекции предмета в плоскости изображени  и измерении координат проеекции дискретным фото:электричесКИМ преобразователем (ДФП) fl. Недостатком данногр способа  вл етс  низка  точность и низка  помехо защищенность. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ, заключающийс  в получении теневой проекции предмета на расположенном в плоскости изображени  объектива сканирующем фотопреобразователе , например дискретном на приборе с зар дной св зью (ПЗС), преобразовании теневой проекции в видиоимпульс и определении измен емого размера псэ положению фронта видеоимпульса , положение фронта видеоимпульса определ ют положением соответ ствующего засвеченного элемента, при этом засвеченным считаетс  тот элемент , амплитуда которого превышает уровень, выбранный с учетом соотноше ни  полезного и шумового сигналов С21 Недостатками такого способа  вл ютс  предельна  точность, определ ема  дискретным шагом элементов в строке, а также низка  помехоустойчи вость к импульсным помехам по фронту видеоимпульса. Цель изобретени  - повышение точности и помехозащищенности измерени  Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно бесконтактному способу определени  положени  кромки предмета , заключающемус  в получении теневой проекции предмета на расположенном в плоскости изображени  объектив сканирующем фотопреобразователе, например дискретном на приборе с зар довой св зью, преобразовании теневой проекции в видеоимпульс и определении измер емого размера по положению фронта видеоимпульса, видеоимпульсы интегрируют по крайней мере в пределах его фронта, измер ют амплитуду видеоимпульса, определ ют положение фронта относительно конца интервала интегрировани  по отношению величины полученного интеграла к амплитуде видеоимпульса, измер емый размер определ ют как сумму положени -фронта относительно конца интервала и остав шейс  части видеоимпульса. На фиг. 1 изображена зависимость освещенности сканирующей линии сплош ного фотопреобразовател ; на фиг. 2зависимость освещенности вдоль сканирующей линии дискретного фотопреобразовател ; на фиг. 3 - блок-схема устройства реализующего предлагаемый способ измерени . На фиг. 1 сплошной линией показана зависимость (х) освещенности предмета в плоскости изображени  вдоль сканирующей линии преобразовател  (осб X). Бели фотопреобразоватёль сплошной, то этот же график будет изображать собой видеоимпульс (при линейном фотопреобразователе), А - амлитуда видеосигнала, Х - начало фронта видеоимпульса,. Х - конец 4фонта видеоимпульса. При интегральной оценке положени  координаты на оси X беретс  интервал, начало которого совпадает с началом фронта Х,, а длительность Т несколько больше длительности фронта, при этом координата X у - Х„+ ,. Проинтегрируем видеоимпульс в пределах длительности интервала Т и возьмем отношение полученного интеграла 3 к амплитуде А2. Площгщь интегрировани  -на фиг. 1 показана штриховкой. Она равна площади пр моугольника с высотой А-, и некоторой шириной (X . Хф ) , котора  служить мерой положени  кромки предмета. (Хт-Хф) Из уравнени  динату кромки 4rV Г А, Величина интеграла в выражении (2) при неизменной форме и длительности фронта - величина посто нна  и, следовательно, смещение кромки на величину 4 X приведет к чакс лу же смет1ению XK и Хф. Как видно из уравнени  (2), координата Хф не зависит от длительности интервала Т. При изменении освещенности все координаты f(X измен ютс  в/ираз, т.е. f (X) f (X) , соответственно А. Начало и конец фронта, а также длительность интервала Т остаютс  теми же. Тогда хкХК . S f lXleJxi ju,f(x)dx Л, л Л.

Таким образом координата зависит от изменени  освещенности и амплитуды видеоимпульса.

Как видно из уравнени . () получение интегральной сценки св зано с определением координаты XH начала фрон та. Можно значение Х выбрать ранее действительного начала фронта, так как значение ) до начала фронта равно 0. Можно начало интегировани  определ ть по уровню отсечки например , . 1) в точке 0 ,т.е. X. Xjj. Если уровень отсечки брать пропорциональным амплитуде А , то при ее Д1змене|)ии (крива  f (X) пересечение уровн  отсечки J с кривой fj (X) в точке 02 будет на той же координате X g . При этом все рассуждени  и полученные формулы остаютс  справедливыми, только вместе Xf следует брать значение XQ и от него же следует отсчитывать интервал Т.

В случае .сплошного фотопреобразовател  интегральна  оценка положени  кромки обеспечивает те же метрологические характеристики, что и прив зка на пропорциональном уровне . Учитыва , что схемна  реализаци  интегральной рценки сложнее, чем прив зка на пропорциональном уровне, интегральную оценку дл  сплошных преобразователей следует использовать в случа х наличи  высокочастотных помех на фронте, так как при интегрировании высокочастотной помехи ее вли ние на точность измерени  существенно уменьшаетс .

Преим1т1ество интегральной сценки положени  кромки предмета вы вл етс  при использовании дискретных фотопреобразователей. На фиг. 2,а показано распределение освещенности вдоль линии измерени  на предмете при трех различных положени :} кромки А,В,С. Рассто ние между положени ми А и С равно одному дискрету ДФП ( с учетом масштаба объектива), положение В  вл етс  промежуточным. На фиг. 2,6 дл  этих положений показано распределение освещенности (наклонные линии а,в,с в плоскости изображени  вдоль сканирующей линии ДФП) . На фиг. 2,в дл  каждого положени  показано распределение амплитуд видеоимпульса с соответствующих номеров  чеек.

I

При интегральной оценке каждому промежуточному положению кромки соответствует свое значение интеграла , которое, будучи отнесено к амплитуде А видеоимпульса, может служить мерой положени  кромки предмета . Длительность интервала интегрировани  Т здесь удобно определ ть путем отсчёта -згщанного количества  чеек, например п ти  чеек на фиг. 2,6. Значение интеграла мен етс  от своего минимального до максимального значени  постепенно при двжении кромки в пределах одного дискрета из положени  А в положение С, при этом начало интегрировани  приходитс  на третью  чейку. При дальнейшем смещении кромки за положение С по вл етс  сигнал во второй чейке , интегрирование начинаетс  со второй  чейки и значение интеграла скачком измен етс  с максимального на минимальное.

I При обратном движении кромки на границах дискретов интеграл скачком мен етс  с максимального значени  до минимального.

УСТРОЙСТВО дл  .осуществлени  предлагаемого способа (фиг. 3) измер ет положение кромки предмета I.OHO содержит объектив 2, проецирующий предмет 1 в плоскость изображени , где расположен сканирующий фотопреобразователь 3/ например ДФП на ПЗС. Генератор 4 тактовых импульсов обеспечивает синхронизацию работы устройства. Устройство снабжено блоком 5 видеоимпульса и подключенныьш к нему и св занными друг с другом блоком 6 определени  амплитуды видеоимпульса, блоком 7 формировани  интервала интегрировани  и .вычислительньм блоком 8, состо щим из интегратора 9, запоминающего устройств 10, счетчика 11, делител  12 и сумматора 13.

Устройство работает следующим образом.:

Объектив 2 проецирует предмет 1 в плоскость изображени  на фотопреобразоват .ель 3, при этом диапазон перемещени  кромки уменьшаетс  (с учетом масштаба) на длине фотопреобразовател . Синхронизирующий тактовый генератор 4 выдает по, импулсов основной посто нной частоты в такте, где п- число дискретов фотопреобразовател . Казкдый нулевой импульс в такте отличаетс  от остальных (например, по амлитуде, форме, знаку или иному признаку).. В частности , этот импульс может проходить вообще по отдельному каналу. Нулевым импульсом устройство приводитс  в исходное состо ние.

Блок.5 выделени  видеоимпульса выдает импульсы пр моугольной формы с амплитудой, пропорциональной освещенности  чейки с соответствующим номером дискрета фотопреобразовател Положение фронта видеоимпульса несет информацию об измер емом размере . Амплитуда видеоимпульса А опредл етс  и запоминаетс  блоком б (например , пик-детектором или схемой выборки и хранени ). Блок 7 формировани  интервала интегрировани  определ ет начало и тегрировани  (например, по по влен первого импульса) и задает длительность интервала интегрировани . Дли тельность интервала интегрировани  закладываетс  (или выбираетс Г на основании данных о характере видеосигнала дл  конкоетного объекта. Вычислительный блок 8 своим инте ратором 9 ведет интегрирование импульсов фронта, получаемых из блока 5, при этом интегратор управ.л етс  импульсами из блока Т. По окончании ийтегрировани  вели чина запоминаетс  в запоминающем устройстве 10. После окончани  интегрировани  последнего импульса в интервале интегрировани  счетчик и подсчитывает все последующие импульсы до конца такта от генератора 4. Управление ведетс  блоком 7 по второму выходу. В последующем такте делитель 12 определ ет отношение J/A, которое  вл етс  мерой положени  кромки по отношению к концу интервала интегрировани . Величина отношени  D/A добавл етс  в определенном масштабе к подсчитанному числу импульсов от генератора 4. Полученна  сумма в сумматоре 13 определ ет положение кромки относительно крайней  чейки. Работа устройства описана применительно к дискретному фотопреобразователю , но его схема может быть использована и дл  сплошного фотопреобразовател . Предлагаемый способ выгодно отличаетс  от,известных способов опре е 1ени  положени  кромки предметаГтак как позвол ет пошлситьточность иэк рени  за счет уменьшени  вли ни  помех,а при использовании ДФП,кроме того,определ ть положение кромки внутри дискре

Claims (1)

1. БЕСКОНТАКТНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ КРОМКИ ПРЕДМЕТА, ’заключающийся в получении теневой проекции предмета на расположенном в плоскости изображения объектива сканирующем фотопреобразователе,например дискретном на приборе с зарядовой связью, преобразовании теневой проекции в видеоимпульс и определении измеряемого размера по положению фронта видеоимпульса, отличающ-и й с я тем, что, с целью повышения точности и помехозащищенности измерения, видеоимпульсы интегрируют по ^крайней мере в пределах его фронта, измеряют амплитуду видеоимпульса, определяют положение фронта относительно конца интервала по отношению величины полученного интеграла к амплитуде видеоимпульса, измеряемый размер определяют как сумму положения фронта относительно конца интервала и оставшейся части видео- , импульса.

   низкая помехотехнической является