SU1180695A1 - Оптоэлектронное устройство дл измерени линейных размеров - Google Patents

Abstract

1. ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ , содержащее осветитель и фотоприемник , соединенные медду собой блок управлени  и блок формировани  информационного сигнала, св занные с фотоприемникомi и усилитель, подключенный к выходу блока формировани  информационного сигнала, о т л ичающеес  тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости и точности измерени  линейных размеров плоских участков на поверхности движущихс  объектов с коэффициентом отражени , отличным от коэффициента отражени  основной поверхности объекта , оно снабжено схемой преобразовани  информационного сигнала в. цифровой эквивалент, состо щей из блока определени  уровней компарировани , блока формировани  временных интервалов , коммутатора, запоминающего блока, цифроаналогового преобразовател  и компаратора, блок определени  уровней компарировани  вьтолнен в виде аналого-цифрового преобразовател , регистра видеосигнала, угла сравнени  амплитуды и сумматора,выход аналого.;-цифрового преобразовател  соединен с входом регистра видеосигнала , первыми входами узла сравнени  амплитуды и сумматора, выход регистра видеосигнала соединен с вто рыми входами узла сравнени  амплитуды и сумматора, блок формировани  временных интервалов выполнен в виде генератора временных интервалов, регистра интервалов и узла сравнени  интервалов, выходы узла сравнени  амплитуды и сумматора блока определени  уровн  компарировани , и регистра интервалов блока формировани  временных интервалов соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого и выход узла сравнени  интервалов блока формировани  5 временных интервалов соединены с входами запоминающехо блоки, выход которого соединен с первым входом узла сравнени  интервалов блока формировани  временных интервалов и входом цифроаналогового преобразовател , выход которого соединен с ин .вертирующин входом компаратора, первый выход генератора временных интервалов соединен с входом регист ра интервалов и с вторым входом узла сравнени  интервалов, а второй выход - с вторыми входами аналогоО1 цифрового преобразовател  и регистра видеосигнала блока определени  уровней компарировани , а вход генератора временных интервалов соединен с блоком управлени , усилитель соединен с пр мым входом компаратора и входом аналого-цифрового преобразовател  в схеме преобразовани  информационного сигнала в цифровой эквивалент . 2. Устройство по П.1, о т л ичающеес  тем, что, с целью

Description

уменьшени  погрешности определени  скачка уровн  контрастного перехода при посто нной ошибке уровн  компарировани , схема преобразовани  информационного сигнала в цифровой эквивалент снабжена фильтром низких частот, вход которого соединен с выходом усилител , а выход - с входом аналого-цифрового преобразовател  и пр мым входом компаратора.

1 Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике, а именно к бесконтактным измерительным устрой ствам дл  измерени  линейных размеров объектов, в частности линейных размеров плоских участков на поверхности движущихс  объектов. Целью изобретени   вл етс  повышение помехоустойчивости и точности измерени  линейных размеров плоских участков на поверхности движуищхс . объектов с -Коэффициентом отражени , отличным от коэффициента отражени  основной поверхности объекта, а также уменьшение погрешности определени  скачка уровн  контрастного перехода при посто нной ошибке уровн  компарировани . На фиг.1 представлена структурна  схема устройстваJ на фиг.2 - участок исследуемой поверхности; на фиг.Звременные диаграммы работы отдельных блоков устройства в зависимости от состо ни  поверхности контролируемого объекта,на фиг.4 -временна  зависимость определени  ошибки измерени  на границе контрастного перехо да на поверхности контролируемогообъекта . Устройство содержит осветитель 1 оптически св занные фотообъектив 2 и фотоприемник 3, соединенный с осветителем , блок 4 управлени , блок 5 формировани  информационного сигна ла, усилитель 6,схему 7 преобразовани  информационного сигнала в цифровой эквивалент. Последн   состоит из. блока 8 определени  уровней компарировани , блока 9 формировани  временных интервалов, коммутатора 10 за поминающего блока 11, цифроаналогового преобразовател  12, компаратора 13, фильтра 14 низких частот. Блок 8 определени  уровней компарировани  содержит аналого-цифровой преобразователь 15, регистр 16 видеосигнала , узел 17 сравнени  амплитуды , сумматор 18. Блок 9 формировани  временных интервалов содержит генератор 19 временных интервалов, регистр 20 интервалов и узел 21 сравнени  интервалов. Проводитс  исследование поверхности объекта 22,вход фотоприемника 3 соединен с выходом блока 4 управлени , а выход фотоприемника 3 соединен с входом блока 5 формировани  информационного сигнала , выход которого соединен с входом усилител  6, выход которого соединен с входом схемы 7 преобразовани  информационного сигнала в цифровой эквивалент. Выход аналогоцифрового преобразовател  15 соединен с входом регистра 16 видеосигнала и с первыми входами узла -17 сравнени  амплитуды и сумматора 18. Выход регистра 16 видеосигнала соединен с вторыми входами узла 17 сравнени  амплитуды и сумматора 18. Выходы узла 17 сравнени  амплитуды, сумматора 18 и регистра 20 интервалов соединены с соответствующими входаьш коммутатора 10, выход которого и выход узла 21 сравнени  интервалов соединены с входами запоминающего блока 11, выход которого соединен с первьм входом узла 21 сравнени  инте1)валов и входом цифро .аналогового преобразовател  .1 2, выход которого соединен с инвертирующим входом компаратора 13. Вход генератора 19 временных интервалов соединен с выходом .блока 4 управлени , первый выход - с входом регистра 20 интервалов и с вторым входом узла 21 сравнени  интервалов, а второй выход - с вторыми входами аналого-цифрового преобразовател  15 и регистра 16 видеосигнала блока 8 определени  уровней компа3 рировани . Вход фильтра 14 низких частот соединен с выходом усилител  6, а выход фильтра 14 - с входо аналого-цифрового преобразовател  15 и пр мым входом компаратора 13, выход 23 которого  вл етс  выходом устройства. Устройство работает следующим образом. Фотоприемник 3 (фотодиодна  линейка прибора с зар довой св зью) непрерывно сканируетс  блоком .4, управлени  и сигнал с фотоприемника 3, сформированный блоком 5 форми ровани  видеосигнала и усиленный усилителем 6, поступает на схемы 7 преобразовани  информацион ного сигнала в цифровой эквивалент Учитыва  значительную степень коррел ции видеосигналов соседних строк, преобразование производитс  путем компарировани  фронтов видео сигнала по уровню 0,5 амплитуды со ответствующих фронтов контрастных перехс дов предьщущей строки. Созда ние уровней 0,5 амплитуды фронтов контрастчых переходов производитс  следующим образом. Блок 4 управлени  синхронизируе работу генератора 19 временных .интервалов , запуска  его вновь с началом каждой строки. Генератор 19 временных интервалов управл ет работой блока 8 определени  уровней компарировани , определ   последователЬность управл ющих напр жений во врем  которых производитс  изме рение текущего значени  видеоимпул са. На втором выходе генератора 19 временных интервалов формируетс  на растающий код интервалов измерений который в конце каждого интервала заноситс  в регистр 20 интервалов. В разрешенные промежутки времени измерение величины видеосигнала производитс  с помощью аналого-цифрового преобразовател  15. Цифровой код видеосигнала с выхо да аналого-цифрового преобразовател  15 поступает в узел 17 сравнени  амплитуды и сумматор 18. Узел 17 сравнени  амплитуды производит сравнение измеренного значени  амплитуды видеосигнала со значением предыдущего измерени , хран щимс  в регистре 16 видеосигнала. В сумматоре 18 происходит формирование цифрового кода,равного полусумме ко 95. 4 дов измеренного значени .амплитуды видеосигнала на выходе аналого-цифрового преобразовател  15 и предыдущего измерени  на выходе регистра 16 видеосигнала, т.е. формирование кода уровн  компарировани . В конце интервала измерени  код с выхода аналого-цифрового преобразовател  15 заноситс  в регистр 16 видеосигнала . Узел 17 сравнени  амплитуды управл ет работой коммутатора 10, разреша  последовательную запись в запоминающий блок 11 по опреде-ленным адресам кода уровн  компарировани  с выхода сумматора 18 и кода предшествующего ему временного интервала с выхода регистра, 20 интервалов только в тон случае, если разница величин соседних измерений амплитуды составл ет достаточную величину, т.е. если на данном интервале измерени  обнаружен скачок видеосигнала, соответствующий контрастному переходу. Узел 21 сравнени  интервалов последовательно при совпадении кода интервала текущего измерени , задаваемого генератором 19 временных интервалов , с записанными в запоминающем блоке 11 кодами интервалов измерени  предыдущей строки,, дает команду выборки из запоминающего блока 1 1 и передачи в цифроаналоговый преобразователь 12 кода уровн  компарировани . На выходе цифроаналогового преобразовател  12 формируетс  уровень компарировани , причем врем  формировани  его на один временной интервал опережает врем  ожидаемого скачка видеосигнала. Дл  преобразовани  видеосигнала в цифровой эквивалент необходимо произвести компарирование всех фронтов видеосигнала,соответствующих контрастным переходам от основного материала поверхности объекта 22 (ленты) к плакирующей полосе по его поверхности по уровню 0,5 амплитуды фронта. Так как видеосигнал как случайный процесс коррелирован,то неизвестные заранее уровни компарировани  огфедел ютс  из предыдущей строки. Дл  этого производитс  изме-. рение уровн  видеосигнала каждой строки с помощью скоростного аналого-цифрового преобразовател  15 последовательного приближени . Аналого-цифровой преобразователь 15 ;

преобразует аналоговый сигнал в цифровой код, который поступает в узел 17 сравнени  амплитуды, где происходит сравнение кода текущего знаиени  измерени  амплитуды с амплитудой предыдущего измерени , поступающего из регистра 16 видеосигнала.

Если амплитуда соседних измерений различаетс  незначительно,- происходит перезапись кода амплитуды текущего измерени  в регистр 16 видеосигналов и сравнение происходит с кодом следующего измерени .Блок 9 формировани  временных интервалов вырабатывает коды временных интервалов , в течение которых производитс  измерение уровн  видеосигнала Если уровень видеосигнала соседних измерений измен етс  незначительно, код текущего временного интервала переписываетс  в регистр 20 интервалов . При по влении фронта видеоимпульса узел 17 сравнени  амплитуды вырабатывает сигналы последовательной записи кода предшествующего ин-тервала измерени  с выхода регистра 20 интервалов и кода уровн  компарировани  данного фронта с выхода сумматора 18 в запоминающий блок

11,поочередна  передача кодов в который производитс  с помощью коммутатора 10. Кроме того, из запоминающего блока 11 выбираетс  код временного интервала до всплеска уровн  видеосигнала предьщущей строки

и поступает в узел 21 сравнени  интервалов. На второй вход узла 21 поступает код с генератор 19 временных интервалов, при совпадении значени  кодов из запоминающего блока 11 выбираетс  код уровн  компарировани , который поступает на цифроанапоговый преобразователь

12,с выхода которого уровень компарировани  поступает на инвертирующий вход компаратора 13. На выходе 23 компаратора 13 получаем цифРОБОЙ эквивалент видеосигнала дл  обработки на ЭВМ. На фиг.2 показан участок исследуемой поверхности , например металлическа  никелева  лента с плакирующей золотой

полосой, плакированна  лента (основа ), плакирующие полоски, дефект на ленте. На временной диаграмме работы отдельных блоков (фиг.З) показаны видеосигнал, получаемый на выходе блока 6 формировани  информационного сигнала, уровень компарировани , задаваемый блоком 8 определени  уровн  компарировани  и блоком 9 измерени  временных интервалов и поступающий на инверсньй вход компаратора 13. На выходе 23 компаратора 13 сигнал можно обрабатывать различными методами на ЭВМ. На фиг.4 показано уменьшение ошибки

определени  уровн  контрастного

перехода с введением в схему 7 преобразовани  информационного сигнала в цифровой эквивалент апериодического звена первого пор дка. Ошибка

в определении контрастного перехода (А) зависит от ошибки определени  уровн  компарировани  (Х) и равна времени индикации зар дного пакета.

Применение фильтра 14 низких частот позвол ет при той же ошибке определени  уровн  компарировани  (р уменьшить ошибку в определени  контрастного перехода на поверхности 22 с величины .() до величины (8). При компарировании видеосигнала на выходе апериодического звена точность повьШ1аетс  до 0,25 длительности индикации зар дового

пакета.

OcHoSa ленты

f aatiupi/H U4ue полосыXeipeftm

А-Вреп 

Сигнал на 6ь/}( Оэатоприе/ - . Н1/ка

Переходной

Уровень темного

зар доВо&о или ошибка

o/7peffejfe/ i f) фронта pif /fOMnapupoSoHi/i/ ёидеосигнауга (pomonpueffHt// a

Уроёень светлого

на Su/xode Фн определени 

фронта лри ffOfi oHupoSffHf/i/ сигнала на Зь/лоае Фн4

- ou/afwf ffaM/7apu

pO ffHt/

фг/г.4

Claims (2)

1. ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ, содержащее осветитель и фотоприемник, соединенные между собой блок управления и блок формирования информационного сигнала, связанные с фотоприемником; и усилитель, подключенный к выходу блока формирования информационного сигнала, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности измерения линейных размеров плоских участков на поверхности движущихся объектов с коэффициентом отражения, отличным от коэффициента отражения основной поверхности объекта, оно снабжено схемой преобразования информационного сигнала в цифровой эквивалент, состоящей из блока определения уровней компарирования, блока формирования временных интервалов, коммутатора, запоминающего блока, цифроаналогового преобразователя и компаратора, блок определения уровней компарирования выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, регистра видеосигнала, угла сравнения амплитуды и сумматора,выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом регистра видеосигнала, первыми входами узла сравне ния амплитуды и сумматора, выход регистра видеосигнала соединен с вторыми входами узла сравнения амплитуды и сумматора, блок формирования временных интервалов выполнен в виде генератора временных интервалов, регистра интервалов и узла сравнения интервалов, выходы узла сравнения амплитуды и сумматора блока определения уровня компарирования, и регистра интервалов блока формирования временных интервалов соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого и выход узла сравнения интервалов блока формирования временных интервалов соединены с входами запоминающего блокй, выход которого соединен с первым входом узла сравнения интервалов блока формирования временных интервалов И входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с инвертирующим входом компаратора, первый выход генератора временных интервалов соединен с входом регистра интервалов и с вторым входом узла сравнения интервалов, а второй выход - с вторыми входами аналогоцифрового преобразователя и регистра видеосигнала блока определения уровней компарирования, а вход генератора временных интервалов соединен с блоком управления, усилитель соединен с прямым входом компаратора и входом аналого-цифрового преобразователя в схеме преобразования информационного сигнала в цифровой эквивалент.

2. Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что, с целью

SU ,,1180695 уменьшения погрешности определения скачка уровня контрастного перехода при постоянной ошибке уровня компарирования, схема преобразования информационного сигнала в цифровой эк .1180695 вивалент снабжена фильтром низких частот, вход которого соединен с ‘выходом усилителя, а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя и прямым входом компаратора.

1 '