SU1714514A1 - Устройство дл бесконтактного измерени скорости движущейс поверхности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  скорости движени  прот женных объектов: колонки, проката, ленточных изделий в ходе технологического процесса, транспортных и робототехнических средств. Цель - расширение функциональных возможностей. Движуща с  поверхность подсвечиваетс  с помощьюдополнительного источника света 1. На выходе развертывающего фотоприемника 3 сигнал измен етс  пропорционально нео- днородност м поверхности. В блоке 8 выделени  экстремумов выдел ют М локальных экстремумов сигнала, соответствующих неоднородност м поверхности в течение периода разверткИ", дл  этого сигнал дифференцируют и подают на компаратор. На вход блока 9 вычислени  скорости сигнал подают в виде импульсной последовательности, положение фронтов которой соответствует экстремумам сигнала. В блоке 9 вычислени  скорости измер ют величины временных интервалов сдвига между импульсными последовательност ми при одновременном сравнении задержанной на период развертки и текущей импульсной последовательности соседних периодов развертки и определ ют скорость и направление движени  по временному сдвигу фронтов Последовательностей. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.слGИзобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  скорости движени  таких прот женных объектов, как полотна проката, ленточных изделий в ходе технологического процесса, транспортных и робототехнических средств.Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет определени  направлени  движени  поверхности. ,На фиг. 1 представлена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2а - функциональна  схема блока выделени  экстремумов; на фиг. 2 б - функциональна  схема блока вычислени  скорости; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит (фиг. 1) источник света 1, оптическую систему 2, развёртывающий фртоприемник 3, управл ющие входы которого по шине 4 соединены с блоком 5 развертки и синхронизации, а его выход подключен к сигнальному входу по шине 6 ко входу функционального преобразовател  7, содержащий блок 8 выделени  экстремумов и блок 9 вычислени  скорости, св занные между собой шиной 10, к тактовым входам блока 8 выделени  экстремумов и блока 9 вычислени  скорости по шине 11VIiJ^ >&

Description

подключен тактовый выход блока 5 развертки и синхронизации, синхронизирующий выход которого подключен по шине 12 ко второму входу блока 9 вычислени  скорости; ВЫХОДЫ 13 и 14 блока 9 вычислени  скорости  вл ютс  выходами устройства.

Блок 8 выделени  экстремумов содержит (фиг. 2 а) последовательно подключенные блок 15 выборки-хранени , блок 16 дифференцировани  и компаратор 17,

Блок 9 вычислени  скЪрости может содержать (фиг. 2 б) регистр 18 сдвига, три схемы И 19, 20, 1, два счетчика 22, 23, триггер 24, два интегратора 25,26, компаратор 27, две схемы ИЛИ 28, 29, инвертор 30 и делитель 31 числа импульсов.

Устройство работает следующим образом .

Ось оптической системы 2 устанавливают перпендикул рно движущейс  со скоростью поверхности таким образом, чтобы получить движущеес  изображение в 11лоскости развертывающего фотоприемника с требуемым оптическим масштабом К. Тогда

V K-VM3o6p, -

где Уизобр AI/T (Д1 - смещение изображени  на развертывающем фотоприемнике 3 на период развертки Т).

Движущуюс  поверхность подсвечивают с помощью дополнительного источника света 1, если она не светитс  сами, как например, раскаленный прокат или ее собственного излучени  недостаточно дл  получени  изображени . Развертывающий фотоприемник 3 может иметь фоточувствительную поверхность с длиной по координате, равной L. На выходе развертывающего фотоприемника 3 получают электрический сигнал при его развертке с заданным периодом Т, который устанавливают исход  из априорной информации о характере движени  поверхности и диапазона скорости (фиг. 3 а). При этом скорость развертки посто нна и равна отношению длины фотоприемника к периоду Т(Уразв L/T). Дальше выходной сигнал развертывающего фотоприемника 3 подают на функциональный преобразователь 7. В блоке 8 выделение экстремумов выдел ют М локальных экстремумов сигнала, соответствующих неоднородност м поверхности в течение периода Т. Дл  этого, например, дифференцируют сигнал. Моменты перехода через ноль производной сигнала будут соответствовать положени м локальных экстремумов, исходного сигнала, то есть максимумам и минимумам (фиг. 3 г). То же самое производ т в течение следующего периода Т. За период развертки происходит

временной сдвиг локальных неоднородностей видеосигнала (экстремумов), равный At Al/Vpa3B.

В блоке 9 вычислени  скорости сигнал подают в виде импульсной последовательности , положение фронтов которой соответствует экстремумам сигнала (фиг. 3 ж). Затем эту импульсную последовательность задерживают на период опроса Т, например , с помощью регистра 18 сдвига (фиг. 3 з).

В следующий период развертки с фотоприемника подают в блок 8 выделени  экстремумов и блок 9 вычислени  скорости текущий сигнал, который обрабатываетс  аналогично предыдущему. Полученна  последовательность подаетс  в блок 9 вычислени  скорости, В блоке 9 вычислени  скорости измер ют величины временных интервалов сдвига между импульсными последогательност ми при одновременном сравн( НИИ задержанной и текущей импульсной г -следовательностей-соседних периодов развертки с периодом Ттакт. и определ ют направление движени  по временному сдвигу фронтов последовательностей , которые соответствуют экстремумам исходного сигнала относительно начала развертки.

Затем в триггере 24 выдел ют величины временных интервалов сдвига между импульсными последовательност ми (фиг. 3 и) и с помощью схемы И 21 заполн ют их импульсами с периодом Ттакт. (А ti МгТтакт.) (фиг. 3 к) количеству импульсов в i-ом временном интервале Ni суммируют по всем временным интервалам периода развертки Т

м

ср X i 1

At,

Nj.Ттакт. m

С помощью счетчика 22 определ ют общее количество импульсов в импульсной последовательности каждого периода развертки и с помощью делител  31 числа импульсов определ ют значение скорости

.2- I Ni м -г

Направление скорости получают с помощью интеграторов 25, 26 (фиг. 3 и) путем определени  посто нных составл ющих импульсов , получаемых с триггера 24. Компаратор 27 производит сравнение посто нных составл ющих и формирует на выходе единицу , когда скорость совпадает и ноль, когда скорость движени  поверхности

противоположна скорости развертки. Этот сигнал выдаетс  на выход устройства, а также используетс  дл  переключени  сигналов с выхода триггера 24 схемами И 19 и 20, ИЛИ 28.

Направление вектора скорости движени  поверхности определ етс  из соотношени :

tj tj + Т - направление скорости движени  поверхности совпадает с направлением развертки,

tj tj + Т - направление скорости движени  поверхности противоположно направлению скорости развертки, где tj, tj -н т - интервалы времени от начала развертки до j-ro моментов, соответствующих положению локальных экстремумов в соседние периоды развертки соответственно .

Таким образом, определ етс  направление вектора скорости.

Развертывающий фотоприемник 3 может быть одно- и двухкоординатным и может быть выполнен на фотолинейке и матрице ПЗС, интегральный МДП-фотодиодной линейке и матрице, сканистора.

При использовании фотоматриц со строчной и кадровой разверткой устройство позвол ет определ ть направление вектора скорости в плоскости, т.е. по двум координатам . Дл  этого необходимо определ ть смещение оптических неоднородностей отдельно по строкам и отдельно между строками .

Ц

Claims (2)

1. Формула изобретени  Устройство дл  бесконтактного измерени  скорости движущейс  поверхности, содержащее оптически св занные источник света и развертывающий фотоприемник с оптической системой, расположенные таким образом, чтобы их оптические оси пересекались на движущейс  поверхности, блок синхронизации, управл ющие выходы которого подключены к развертывающему фотоприемнику, функциональный преобразователь, отличающеес   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, функциональный преобразователь подключен к выходу развертывающего приемника и выполнен в виде последовательно соединенных блока вь 1делени  экстремумов и блока определени  скорости, тактовые входы блока выделени  эестремумов и блоке) определени  скорости подключены к тактовому выходу блока синхронизации , выход синхронизации которого подключен к входу синхронизации блока определени  скорости, выходы которого  вл ютс  выходами устройства.
2. 2. Устройство по п. 1,отличающеес  тем, что блок выделени  экстремумов содержит последовательно установленные блок выборки-хранени , дифференциатор и компаратор, причем управл ющий вход блока выборки-хранени   вл етс  тактовым входом блока выделени  экстремумов.

   Н

   (7

   ср , ,(р

   5