Изобретение относится к телевизионным системам, телекамеры которых выполнены на основе преобразователя «свет-сигнал» в виде матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС) и предназначены для технологического контроля при производстве проката.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать телевизионную систему [1], содержащую на передающей стороне телекамеру, состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных объектива и датчика телевизионного сигнала (ДТС), выход композитного видеосигнала которого является выходом «Видео» телекамеры; последовательно соединенных селектора синхроимпульсов, счетчика-делителя и блока предустановки и коммутации (БПК), управляющий вход которого соединен с первым управляющим входом ДТС и подключен к прямому выходу RS-триггера, тактовый вход которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов селектора, вход которого подключен к выходу композитного видеосигнала ДТС, второй управляющий вход которого подключен к выходу БПК, причем входы «S» и «R» RS-триггера подключены к выходам блока сопряжения интерфейса; и являются соответственно входом «Пуск» и входом «Стоп» телекамеры; на приемной стороне системы - персональный компьютер, аппаратный и программный продукт которого обеспечивают запись сигнала изображения в режиме «Снимок» с интервалом времени, равным полупериоду следования импульсов с выхода счетчика-делителя телекамеры, и по видеосигналам записанных снимков в компьютере выполняется формирование комбинированного сигнала изображения; а между блоками передающей и приемной стороны системы - линию связи, осуществляющую по трем жилам кабеля соединения сигналов «Пуск», «Стоп» и «Видео» телекамеры и компьютера.
При выполнении технологического контроля раскаленной прокатки устройство системы обеспечивает в телекамере для светлых и темных фрагментов сцены режим экспозиции матрицы ПЗС с «коротким» и «длинным» по длительности накоплением информационных зарядов путем формирования двух периодических последовательностей видеокадров с последующей записью двух снимков из этого видеоряда в память компьютера. Используя эти снимки, программа компьютера выполняет формирование комбинированного сигнала изображения наблюдаемой сцены путем реконструкции видеосигнала кадра применительно к последнему моменту времени телевизионной регистрации.
Недостаток прототипа - расплывание (блюминг) видеосигнала снимка с «длинным» накоплением из-за ограниченных возможностей матрицы ПЗС по устранению избыточных зарядов, возникающих в условиях металлургического производства, а также отсутствие возможности контроля раскаленной прокатки в реальном масштабе времени.
Задача изобретения - исключение блюминга видеосигнала и обеспечение возможности неискаженного телевизионного наблюдения за перемещением горячего проката, транспортируемого по приводному рольгангу, в реальном времени.
Поставленная задача решается тем, что в заявляемую телевизионную систему для наблюдения за движением горячего проката, транспортируемого по приводному рольгангу, которая содержит на передающей стороне системы телекамеру, состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных объектива и ДТС, последовательно соединенных селектора синхроимпульсов, счетчика-делителя и БПК, управляющий вход которого соединен с первым управляющим входом ДТС и подключен к прямому выходу RS-триггера, тактовый вход которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов селектора, вход которого подключен к выходу композитного видеосигнала ДТС, второй управляющий вход которого подключен к выходу БПК, причем входы «S» и «R» RS-триггера подключены к выходам блока сопряжения интерфейса и являются соответственно входом «Пуск» и входом «Стоп» телекамеры; на приемной стороне системы - персональный компьютер, аппаратный и программный продукт которого обеспечивают запись сигнала изображения и формирование комбинированного видеосигнала, а между блоками передающей и приемной стороны системы - линию связи, выполняющую по трем жилам кабеля соединения сигналов «Пуск», «Стоп» и «Видео» телекамеры и компьютера, при этом в телекамеру введены редуктор, шторка, выполненная на основе электрохромного прибора, а также блок управления шторкой (БУШ) первый вход которого подключен к выходу «Видео» селектора синхроимпульсов, а второй вход БУШ - к третьему выходу блока сопряжения интерфейса и является входом «Инициализация / Возврат шторки» телекамеры, а также формирователь сигналов «рамка» и «окошко» (ФСРО), видеосмеситель, выход которого является выходом «Видео» телекамеры, и формирователь импульсов затвора (ФИЗ), состоящий из последовательно соединенных элемента «И» и преобразователя уровней (ПУ), при этом первый вход элемента «И» является первым управляющим входом ФИЗ, второй вход элемента «И» - вторым управляющим входом ФИЗ, третий вход элемента «И» - третьим управляющим входом ФИЗ, а выход ПУ - выходом ФИЗ, который подключен к управляющему входу шторки, причем шторка, кинематически связанная через редуктор с ведущим валом рольганга, пространственно ориентирована относительно фотомишени ДТС так, что при своем движении синхронно с прокатом шторка накрывает на фотоприемнике оптическую проекцию изображения проката, при этом в процессе движения шторка испытывает усилие, вырабатываемое на выходе БУШ, и возвращается в исходное начальное положение при снятии этого усилия; управляющий вход ФСРО подключен к прямому выходу RS-триггера, первый синхронизирующий вход ФСРО - к выходу кадровых синхроимпульсов селектора, второй синхронизирующий вход ФСО - к выходу строчных синхроимпульсов селектора, выход сигнала «Окошко» ФСРО является выходом сигнала «Окошко» телекамеры, выход сигнала «Рамка» ФСРО подключен к первому входу видеосмесителя, второй вход которого подключен к выходу композитного видеосигнала ДТС, выход сигнала «Накопление» которого подключен к первому управляющему входу ФИЗ, второй управляющий вход которого подключен к выходу счетчика-делителя, а третий управляющий вход ФИ3 - к выходу сигнала «Окошко» ФСРО, а в линию связи введены дополнительные две жилы кабеля для выполнения соединений выхода сигнала «Инициализация/Возврат шторки» на компьютере с входом этого сигнала в телекамере и выхода сигнала «Окошко» телекамеры с входом этого сигнала на компьютере, причем в компьютере выполняется поочередная запись в его память текущих «длинных» и «коротких» по длительности накопления видеокадров, считывание из памяти видеокадров по сигналу «Окошко» и формирование комбинированного видеосигнала, который воспроизводится в реальном масштабе времени на экране монитора.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая телевизионная система отличается следующими признаками:
- наличием в ее телекамере новых блоков, в том числе редуктора, блока управления шторкой (БУШ), шторки, выполненной на основе электрохромного прибора, формирователя сигналов «рамка» и «окошко» (ФСРО), видеосмесителя и формирователя импульсов затвора (ФИЗ);
- формой выполнения шторки в части ее геометрических размеров;
- пространственным положением шторки относительно фотоприемника;
- наличием новых связей между новыми блоками телекамеры и новых связей между новыми и остальными блоками;
- двумя дополнительными жилами кабеля в линии связи.
Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемое решение отвечает требованию новизны.
В предлагаемом решении для видеокадра с «длинным» накоплением в «окне» кадра - в области проката на фотомишени матрицы ПЗС гарантируется неискаженный уровень зарядового рельефа для этой площади. Одновременно при регистрации этого видеокадра на остальной площади фотомишени исключено воздействие предельной облученности на сам процесс экспонирования.
По техническому результату и методам его достижения заявляемое решение соответствует требованию о наличии изобретательского уровня.
На фиг.1 изображена структурная схема заявляемой телевизионной системы; на фиг.2 - эпюры сигналов, поясняющих формирование импульсов управления для шторки телекамеры; на фиг.3 - структурная схема БУШ; на фиг.4 - возможная электрическая схема выполнения блока сопряжения «цифра-усилие», входящего в состав БУШ; на фиг.5 - временная диаграмма, поясняющая работу телевизионной системы; на фиг.6 и 7 - соответственно конструкция и типовая характеристика пропускания шторки; на фиг.8 - возможный вариант структурной схемы ФИЗ.
Заявляемая телевизионная система для наблюдения за перемещением горячего проката (см. фиг.1) содержит на передающей стороне телекамеру 1, на приемной стороне - компьютер 2, а между ними - линию связи 3, при этом телекамера 1 включает в свой состав последовательно расположенные и оптически связанные объектив 1-1 и ДТС 1-2; последовательно соединенные селектор 1-4 синхроимпульсов, счетчик-делитель 1-5 и БПК 1-6; ФИЗ 1-9, состоящий из последовательно соединенных элемента «И» 1-9-1 и преобразователя уровней (ПУ) 1-9-2, при этом первый вход элемента «И» 1-9-1 является первым управляющим входом ФИЗ, второй вход элемента «И» 1-9-1 - вторым управляющим входом ФИЗ, третий вход элемента «И» 1-9-1 - третьим управляющим входом ФИЗ, а выход ПУ 1-9-2 - выходом ФИЗ, который подключен к управляющему входу шторки 1-11; БУШ 1-10, первый вход которого подключен к выходу «Видео» селектора 1-4 синхроимпульсов, второй вход БУШ 1-10 является входом «Инициализация/Возврат шторки» телекамеры, а вход «S» и вход «R» RS-триггера 1-3 - соответственно входом «Пуск» и входом «Стоп» телекамеры, причем все три входа телекамеры 1 подключены через блок 1-7 сопряжения интерфейса к линии связи 3; последовательно соединенные по сигналу «Рамка» ФСРО 1-8 и видеосмеситель 1-14, второй вход которого подключен к выходу композитного видеосигнала ДТС 1-2, выход сигнала «Накопление» которого подключен к первому управляющему входу ФИЗ 1-9, второй управляющий вход которого подключен к выходу счетчика-делителя 1-5, а третий управляющий вход ФИЗ 1-9 - к выходу сигнала «Окошко» ФСРО 1-8; выход композитного видеосигнала ДТС 1-2 подключен к входу селектора 1-4, выход кадровых синхроимпульсов (КСИ) которого подключен соответственно к первому синхронизирующему входу ФСРО 1-8 и к тактовому входу RS-триггера 1-3, выход строчных синхроимпульсов (ССИ) селектора 1-4 подключен ко второму синхронизирующему входу ФСРО 1-8, а выход «Видео» селектора 1-4 - к первому входу БУШ 1-11; выход видеосмесителя 1-14 является выходом «Видео» телекамеры, а выход сигнала «Окошко» ФСРО 1-8 - выходом «Окошко» телекамеры, управляющий вход ФСРО 1-8 подключен к прямому выходу RS-триггера 1-3 и объединен соответственно с управляющим входом БПК 1-6 и с первым управляющим входом ДТС 1-2, второй управляющий вход которого подключен к выходу БПК 1-6, при этом по жилам кабеля линии связи 3 осуществляется соединение выхода «Видео» и выхода «Окошко» телекамеры 1 с соответствующими входами на компьютере 2, а также выходов «Пуск» и «Стоп», «Стоп» и «Инициализация/Возврат шторки» на компьютере с соответствующими входами в телекамере.
В поле зрения телекамеры 1, как показано на фиг.1, находятся прокат (позиция 4), движущийся по приводному рольгангу 5, причем шторка 1-11, кинематически связанная через редуктор 1-12 с ведущим валом 5-1 рольганга, пространственно ориентирована относительно фотомишени ДТС 1-2 так, что при своем движении синхронно с прокатом шторка 1-11 накрывает на фотоприемнике оптическую проекцию изображения проката, при этом в процессе движения шторка 1-11 испытывает усилие, вырабатываемое на выходе БУШ 1-10, и возвращается в исходное начальное положение при снятии этого усилия.
Редуктор 1-12 предназначен для выполнения от ведущего вала 5-1 рольганга механической передачи (зубчатой и червячной) с целью обеспечения поступательного движения шторки 1-11 синхронно с транспортированием горячего проката 4.
В процессе выполнения горячей прокатки металла шторка 1-11 «следит» за изображением раскаленного и яркосветящегося проката, которое проецируется на мишень фотоприемника ДТС 1-2.
Очевидно, что ширина шторки должна выбираться исходя из вертикального размера этой проекции проката.
Блок управления шторкой (БУШ) 1-10 предназначен для инициализации процесса движения шторки 1-11 и управления ее возвратом в исходное начальное положение.
БУШ 1-10 (см. фиг.3) содержит последовательно соединенные пиковый детектор 1-10-1 и компаратор 1-10-2, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению Un, а выход компаратора 1-10-2 - к первому входу элемента «И» 1-10-3, второй вход которого подключен к выходу элемента «НЕ» 1-10-4, а выход элемента «И» 1-10-3 - к входу блока 1-10-5 сопряжения «цифра - усилие», при этом информационный вход пикового детектора 1-10-1 является первым входом БУШ, второй вход которого подключен к входу элемента «НЕ» 1-10-4 и соответственно к входу формирователя 1-10-6 импульса сброса, выход которого подключен у управляющему входу пикового детектора 1-10-1, а выход блока 1-10-5 сопряжения «цифра-усилие» является выходом БУШ.
Пиковый детектор 1-10-1 предназначен для регистрации наибольшего уровня напряжения в видеосигнале на его информационном входе. Погрешность спада выходного напряжения пикового детектора должна позволять хранить этот уровень на время цикла одной «поездки» проката.
Формирователь 1-10-6 импульса сброса обеспечивает обнуление пикового детектора 1-10-1. Схема блока 1-10-6 может быть выполнена на основе технического решения формирователя импульса по спаду сигнала, предложенного в работе [2, с.173].
Блок 1-10-5 сопряжения «цифра-усилие» предназначен для управления силовым механизмом электромагнита при помощи цифровой слаботочной электроники, выполненной по технологии КМОП. Электрическая схема блока 1-10-5 (см. фиг.4) в настоящей заявке выполнена на основе технического решения, предложенного в работе [3, с.222-223].
В исходном состоянии на обоих входах элемента «И» 1-10-3 устанавливается низкий логический уровень (логический «0»), тогда на его выходе тоже логический «0», а оптопара оказывается включенной. При этом запирается переход база - эмиттер транзистора VT1, а в результате отсутствует возбуждение транзистора VT2, и с обмотки электромагнита снято напряжение.
Если на оба входа элемента «И» 1-10-3 подается высокий логический уровень (логическая «1»), оптопара выключается, а транзистор VT1 отпирается, что приводит к открыванию и транзистора VT2. Тогда в обмотке электромагнита протекает ток, и в итоге создается необходимое усилие на шторку 1-11.
Когда же на любой из входов элемента «И» 1-10-3 будет подан логический «0», то на его выходе установится тоже «0», а обмотка электромагнита будет обесточена.
Шторка 1-11 предназначена для управляемого скачкообразного изменения облученности фотомишени матрицы ПЗС и может быть выполнена по технологии [4] на основе электрохромного прибора.
Шторка 1-11 (см. фиг.6) представляет собой два плоскопараллельных стекла толщиной 2,5 мм, соединенные между собой в кювету так, что между внутренними поверхностями стекол образован зазор порядка 0,1-0,2 мм, заполненный электрохромным материалом ЭХМ-11. Внутренние поверхности стекол покрыты токопроводящим покрытием и образуют электроды, выводы которых расположены снаружи ячейки.
Световая характеристика шторки 1-11 (см. фиг.7) определяется свойствами электрохромной жидкости. Изменение коэффициента пропускания от τmax (70%) до τmin (1÷1,5%) составляет для большинства ячеек величину τmax/τmin=70÷150 при подаче на выводы постоянного напряжения U, величина которого составляет около 1,2 B. Важно отметить, что физическое быстродействие изменения коэффициента пропускания такой шторки позволяет обеспечить управление параметром с частотой 50 Гц.
В предлагаемом решении размер шторки по вертикали соответствует числу строк, установленному для сигнала «окошко».
ФИЗ 1-9 предназначен для формирования импульсов управления светопропусканием шторки 1-11.
В дополнение к показанному выше варианту структурной схемы блока 1-9 может быть предложен и другой ее вариант.
Он содержит (см. фиг.8) последовательно соединенные элемент «И-НЕ» 1-9-3 и ПУ 1-9-4, а также элемент «НЕ» 1-9-5, выход которого подключен ко второму входу элемента «И-НЕ» 1-9-3, первый вход которого является первым управляющим входом ФИЗ, вход элемента «НЕ» 1-9-5 - вторым управляющим входом ФИЗ, а выход ПУ 1-9-4 - выходом ФИЗ.
Блок 1-8 предназначен для получения сигналов «Рамка» и «Окошко» на одноименных выходах этого блока.
Сигнал «Окошко» создает в пределах растра телекамеры «окно», в области которого предполагается наличие экстремальной облученности от проекции проката. Сигнал «Рамка» позволяет производить необходимую подготовку системы к работе.
Необходимо отметить, что сигнал «Рамка» поступает на одноименный выход только тогда, когда на управляющем входе ФСРО 1-8 присутствует логический «0», а сигнал «Окошко» - когда на этом входе установлена логическая «1».
Ширина «окна» и «рамки» совпадают, занимая всю ширину видимого на экране монитора изображения. Высота же «окна» и «рамки» совпадает с вертикальным размером в единицах времени для шторки 1-12.
Рекомендуется расположение «окна» и «рамки» в растре симметрично относительно его размера по вертикали.
Формирование сигналов «Окошко» и «Рамка» рекомендуется выполнить цифровым методом, например, по функциональным схемам, предложенным в отечественной работе [5].
Видеосмеситель 1-14 предназначен для выполнения замеса в сигнал изображения наблюдаемой телекамерой сцены сигнала «Рамка». Счетчик-делитель 1-5 предназначен для деления входной частоты кадров на два, формируя на выходе меандр с периодом 2Тк, где Тк - период кадров.
Объектив 1-1, ДТС 1-2, RS-триггер 1-3, селектор 1-4 синхроимпульсов, БПК 1-6 и блок 1-7 сопряжения интерфейса не отличаются от названных блоков прототипа.
Как и в прототипе, в качестве ДТС 1-2 может быть использована предлагаемая российской фирмой «ЭВС» (г.Санкт-Петербург) бескорпусная камера VSI-746 [6], которая выполнена на основе матрицы ПЗС с числом элементов 582×752 и размером мишени по диагонали ½ дюйма. Для датчика VSI-746 первым управляющим входом является вывод 20 микросхемы CXD2463R. Если необходимо в телекамере включить автоматическую регулировку времени накопления (АРВН), нужно подать на этот вывод логический «0», для переключения в режим ручного управления временем накопления - логическую «1» в уровнях ТТЛ.
Второй управляющий вход датчика VSI-746 образуют выводы 11, 12, 13 микросхемы CXD2463R. Для работы в режиме АРВН эти выводы должны «висеть в воздухе», т.к. на них с помощью высокоомных резистивных делителей поданы соответствующие потенциалы в диапазоне 1,3-3,5 Вольт. Если необходимо переключение восьми значений фиксированных экспозиций в диапазоне от 10 мкс до 10 мс, то на них должны быть поданы кодовые комбинации из нулей («0») и единиц («1»), указанные в приведенной ниже табл.1.
В предлагаемом решении, как и в прототипе, используются две кодовые комбинации: «000», соответствующая минимальному времени накопления фотоприемника, равному 10 мкс, и «111» - максимальному времени в 10000 мкс. Точно так же, как и в прототипе, предустановка этих кодов предусмотрена в БПК 1-6.
Телевизионная система (см. фиг.1) работает следующим образом. Дистанционное управление работой телекамеры 1 осуществляется с компьютера 2 по линии связи 3.
Наименования формируемых команд управления и характеристика транслируемых через интерфейс 1-7 сигналов представлены в табл.2.
Отметим, что целесообразно осуществлять подачу указанных команд через унифицированный интерфейс, например RS-232.
В исходном состоянии с компьютера 2 по линии связи 3 в телекамеру через блок 1-7 сопряжения интерфейса на второй вход БУШ 1-11 поступает сигнал логической «1» в соответствии с командой «Возврат шторки» (см. табл.2). Поэтому фотомишень ДТС 1-2 полностью и бесперебойно открыта.
В исходном состоянии на входе «S» и на входе «R» RS-тригтера 1-3 телекамеры присутствует низкий логический уровень. Поэтому сигнал логического «0» устанавливается на прямом выходе RS-триггера 1-3, на первом управляющем входе ДТС 1-2, на управляющем входе БПК 1-6 и на управляющем входе ФСРО 1-8. На выходе «Рамка» ФСРО 1-8 устанавливается сигнал соответствующего наименования.
В телекамере действует режим автоматической регулировки времени накопления (АРВН), благодаря которому в фотоприемнике ДТС 1-2 в зависимости от максимальной или средней освещенности мишени будет установлена величина текущей экспозиции. На выходе композитного видеосигнала ДТС 1-2 формируется классический телевизионный сигнал.
В блоке 1-14 выполняется микширование видеосигнала с сигналом «Рамка», а на экране компьютерного монитора воспроизводится изображение наблюдаемой сцены с наложенной на него рамкой.
Предварительно выполненная пространственная ориентация телекамеры 1 должна быть такой, чтобы ожидаемая проекция движущегося проката в пределах растра была вписана в размеры контролируемого изображения рамки.
Пусть в некоторый момент оператор наблюдает на экране монитора появляющееся слева изображение горячего проката.
В этот момент оператор должен подать с компьютера 3 команду «Инициализация шторки». В результате выполнения этой команды на второй вход БУШ 1-10 поступает сигнал логического «0» (см. табл.2), который затем инвертируется в элементе «НЕ» 1-10-4 (см. фиг.3), обеспечивая подачу сигнала логической «1» на второй вход элемента «И» 1-10-3. Одновременно положительный импульс, формируемый на выходе блока 1-10-6, обеспечивает обнуление пикового детектора 1-10-1.
По сигналу «видео», поступающего на первый вход БУШ 1-10, пиковый детектор 1-10-1 высоким уровнем на выходе регистрирует появляющийся передний конец раскаленного проката. Компаратор 1-10-2 в ситуации, когда Uвидео>Un, формирует на выходе высокий логический уровень («1»), который поступает на первый вход элемента «И» 1-10-3.
Поэтому на выходе элемента «И» 1-10-3 формируется тоже «1», по обмотке электромагнита протекает ток, а инициализация шторки 1-11 успешно выполнена. Ее итогом является осуществление механического сцепления шторки 1-11 с редуктором 1-12 и последующее поступательное движение шторки 1-11 синхронно с перемещением проката 4.
После завершения инициализации шторки оператор должен подать на вход «Пуск» телекамеры в соответствии с командой аналогичного наименования импульс положительной полярности (см. табл.2).
Для правильного понимания всех процессов заявляемого режима работы позволим себе повториться, изложив известные подробности режима прототипа.
В момент совпадения на «S»-входе RS-триггера 1-3 (см. фиг.1) высокого уровня этого импульса с высоким уровнем кадровых синхроимпульсов на его тактовом («CLC») входе состояние триггера изменяется. На прямом выходе триггера 1-3 устанавливается сигнал логической «1». Поэтому схема АРВН в датчике 1-2 отключается, а его второй управляющий вход оказывается подключенным к выходу БПК 1-6. При этом в ФСРО 1-8 снимается блокировка сигнала «Окошко»», а этот сигнал поступает на третий вход элемента «И» 1-9-1 и на одноименный выход телекамеры.
Необходимо отметить, что независимо от коммутации на входе «Пуск» на вход счетчика-делителя 1-5 поступают КСИ - кадровые синхроимпульсы (см. фиг.2а), а на его выходе продолжают формироваться импульсы с периодом T∂, равным 2Тк (см. фиг.2б).
При подключении второго управляющего входа ДТС 1-2 к выходу коммутатора БПК 1-6 на этом входе на время действия низкого уровня меандра импульсов с выхода блока 1-5 устанавливается логическая комбинация «000», обеспечивающая «короткое» накопление зарядов («short charge») в фотоприемнике. По длительности это время кадрового накопления составляет Тн2=10 мкс (см. табл.1).
Когда же с выхода блока 1-5 будет подан высокий уровень меандра импульсов, тогда на это время на втором управляющем входе датчика 1-2 установится логическая комбинация «111», гарантирующая «длинное» накопление зарядов («long charge») в матрице ПЗС, продолжительность которого Тн1=10000 мкс (см. табл.1).
Отметим, что в этом режиме работы фотоприемника с ДТС 1-2 на второй вход элемента «И» 1-9-1 будет поступать новый сигнал «Накопление», показанный на фиг.2в. Поэтому с выхода элемента «И» 1-9-1 на вход ПУ 1-9-2 приходит новый сигнал, который формирует и новый сигнал управления шторкой 1-11 (см. фиг.2д).
В результате в интервале «окошка» с периодом 2Тк обеспечивается отсутствие светопропускания поступательно движущейся шторки 1-11, когда на фотомишени матрицы ПЗС выполняется «длинное» зарядовое накопление кадра - «long charge»).
Если формирователь импульсов затвора (ФИЗ) 1-9 выполнен по другому техническому решению (см. фиг.8), то сигнал, поступающий на второй управляющий вход этого блока, инвертируется в элементе «НЕ» 1-9-5 (см. фиг.2е). На выходе элемента «И-НЕ» 1-9-3 вырабатывается импульсный сигнал (см. фиг.2ж), обеспечивающий в ПУ 1-9-4 формирование другого управляющего сигнала (см. фиг.2з) для шторки 1-11.
Этот управляющий сигнал гарантирует полное светопропускание шторки 1-11 с периодом 2Тк в интервале Тн2, т.е. в течение «короткого» накопления зарядов в фотоприемнике, и отсутствие светопропускания в остальное время.
Необходимо подчеркнуть, что первое и второе решения по устройству ФИЗ 1-9 создают совершенно одинаковые условия для формирования видеосигнала в матрице ПЗС, а поэтому справедливо могут считаться вариантами исполнения этого блока.
В результате на выходе композитного видеосигнала ДТС 1-2 будет формироваться мультиплексный сигнал изображения (см. фиг.5д), в котором смежные видеокадры по длительности накопления зарядов являются соответственно «длинным» видеокадром и «коротким» видеокадром1. (1 Эти видеокадры, как и кадры изображения классического телевизионного сигнала, считываются из матрицы ПЗС в последующем кадровом интервале по отношению к зарядовому накоплению)
По сравнению с прототипом, в «длинном» видеокадре исключен блюминг видеосигнала за счет изоляции шторкой 1-11 оптической проекции яркосветящегося проката на фотомишень ДТС 1-2.
Сформированный видеоряд мультиплексного сигнала изображения и сигнал «Окошко» поступают из телекамеры 1 в компьютер 2.
Аппаратный и программный продукт, установленный в компьютере, обеспечивает выполнение поочередной записи в его память текущих «длинных» и «коротких» видеокадров, считывание из памяти видеокадров по сигналу «Окошко» и формирование комбинированного видеосигнала, который воспроизводится в реальном масштабе времени на экране монитора.
Технический результат предлагаемого решения заключается в том, что оператор наблюдает в реальном времени не только неискаженное изображение движущегося проката, но и окружающую рольганг обстановку с повышенным отношением сигнал/шум для темных и слабоосвещенных ее составляющих объектов.
После завершения транспортирования очередной раскаленной заготовки оператор подает с компьютера команду «Возврат шторки».
Поэтому в блоке 1-10 элемент «И» 1-10-3 (см. фиг.3) формирует на выходе низкий логический уровень, а в блоке 1-10-5 сопряжения (см. фиг.4) обесточивается электромагнит, возвращая шторку 1-11 в начальное исходное положение.
В дальнейшем операция по транспортированию горячего проката может быть повторена точно так же, как это было описано выше.
В настоящее время все блоки предлагаемого решения освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью, поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент №2364052 РФ, МПК H04N 5/225. Телевизионная система для регистрации изображений в условиях сложной освещенности и/или сложной яркости объектов наблюдения / В.М.Смелков // БИ - 2009. - №22.
2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники в трех томах. Том 2. Пер. с англ. - М.: «Мир», 1993.
3. Ленк Дж. Электронные схемы: Практическое руководство. Пер. с англ. - М.: «Мир», 1985.
4. Разработка светорегулирующих ячеек и технологического процесса их изготовления. Технический отчет по теме «Балтика». Новгород (Великий Новгород), 1979.
5. Гуглин И.Н. Телевизионные игровые автоматы и тренажеры. - М.: «Радио и связь», 1982.
6. Телевизионные камеры фирмы «ЭВС», каталог, 2005 г.
Изобретение относится к телевизионным системам, телекамеры которых выполнены в виде матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС) и предназначены для технологического контроля при производстве проката. Техническим результатом является исключение блюминга видеосигнала и обеспечение возможности неискаженного телевизионного наблюдения за перемещением горячего проката, транспортируемого по приводному рольгангу, в реальном времени. Технический результат достигается введением в телекамеру редуктора, блока управления шторкой (БУШ), шторки, выполненной на основе электрохромного прибора, формирователя сигналов «рамка» и «окошко» (ФСРО), видеосмесителя и формирователя импульсов затвора (ФИЗ), а также введением в линию связи телекамеры с компьютером двух дополнительных жил кабеля для выполнения соединений выхода сигнала «Инициализация/Возврат шторки» на компьютере с входом этого сигнала в телекамере и выхода сигнала «Окошко» телекамеры с входом этого сигнала на компьютере. 2 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.
1. Телевизионная система для наблюдения за перемещением горячего проката, транспортируемого по приводному рольгангу, которая содержит на передающей стороне системы телекамеру, состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных объектива и датчика телевизионного сигнала (ДТС), последовательно соединенных селектора синхроимпульсов, счетчика-делителя и блок предустановки и коммутации (БПК), управляющий вход которого соединен с первым управляющим входом ДТС и подключен к прямому выходу RS-триггера, тактовый вход которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов селектора, вход которого подключен к выходу композитного видеосигнала ДТС, второй управляющий вход которого подключен к выходу БПК, причем входы «S» и «R» RS-триггера подключены к выходам блока сопряжения интерфейса и являются соответственно входом «Пуск» и входом «Стоп» телекамеры; на приемной стороне системы - персональный компьютер, аппаратный и программный продукт которого обеспечивают запись сигнала изображения и формирование комбинированного видеосигнала, а между блоками передающей и приемной стороны системы - линию связи, выполняющую по трем жилам кабеля соединения сигналов «Пуск», «Стоп» и «Видео» телекамеры и компьютера, отличающаяся тем, что в телекамеру введены редуктор, шторка, выполненная на основе электрохромного прибора, а также блок управления шторкой (БУШ) первый вход которого подключен к выходу «Видео» селектора синхроимпульсов, а второй вход БУШ - к третьему выходу блока сопряжения интерфейса и является входом «Инициализация/Возврат шторки» телекамеры, а также формирователь сигналов «рамка» и «окошко» (ФСРО), видеосмеситель, выход которого является выходом «Видео» телекамеры, и формирователь импульсов затвора (ФИЗ), состоящий из последовательно соединенных элемента «И» и преобразователя уровней (ПУ), при этом первый вход элемента «И» является первым управляющим входом ФИЗ, второй вход элемента «И» -вторым управляющим входом ФИЗ, третий вход элемента «И» - третьим управляющим входом ФИЗ, а выход ПУ - выходом ФИЗ, который подключен к управляющему входу шторки, причем шторка, кинематически связанная через редуктор с ведущим валом рольганга, пространственно ориентирована относительно фотомишени ДТС так, что она при своем движении синхронно с прокатом накрывает на фотоприемнике оптическую проекцию изображения проката, при этом в процессе движения шторка испытывает усилие, вырабатываемое на выходе БУШ, и возвращается в исходное начальное положение при снятии этого усилия, управляющий вход ФСРО подключен к прямому выходу RS-триггера, первый синхронизирующий вход ФСРО - к выходу кадровых синхроимпульсов селектора, второй синхронизирующий вход ФСРО - к выходу строчных синхроимпульсов селектора, выход сигнала «Окошко» ФСРО является выходом сигнала «Окошко» телекамеры, выход сигнала «Рамка» ФСРО подключен к первому входу видеосмесителя, второй вход которого подключен к выходу композитного видеосигнала ДТС, выход сигнала «Накопление» которого подключен к первому управляющему входу ФИЗ, второй управляющий вход которого подключен к выходу счетчика-делителя, а третий управляющий вход ФИЗ - к выходу сигнала «Окошко» ФСРО, а в линию связи введены дополнительные две жилы кабеля для выполнения соединений выхода сигнала «Инициализация/Возврат шторки» на компьютере с входом этого сигнала в телекамере и выхода сигнала «Окошко» телекамеры с входом этого сигнала на компьютере, причем в компьютере выполняется поочередная запись в его память текущих «длинных» и «коротких» по длительности накопления видеокадров, считывание из памяти видеокадров по сигналу «Окошко» и формирование комбинированного видеосигнала, который воспроизводится в реальном масштабе времени на экране монитора.
2. Телевизионная система по п.1, отличающаяся тем, что формирователь импульсов затвора (ФИЗ) телекамеры состоит из последовательно соединенных элемента «И-НЕ» и преобразователя уровней (ПУ), а также элемента «НЕ», выход которого подключен ко второму входу элемента «И-НЕ», первый вход которого является первым управляющим входом ФИЗ, вход элемента «НЕ» - вторым управляющим входом ФИЗ, а выход ПУ-выходом ФИЗ.
3. Телевизионная система по п.1, отличающаяся тем, что блок управления шторкой (БУШ) телекамеры содержит последовательно соединенные пиковый детектор и компаратор, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, а выход компаратора - к первому входу элемента «И», второй вход которого подключен к выходу элемента «НЕ», а выход элемента «И» - к входу блока сопряжения «цифра-усилие», при этом информационный вход пикового детектора является первым входом БУШ, второй вход которого подключен к входу элемента «НЕ» и соответственно к входу формирователя импульса сброса, выход которого подключен к управляющему входу пикового детектора, а выход блока сопряжения «цифра-усилие» является выходом БУШ.
| ТЕЛЕВИЗИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ В УСЛОВИЯХ СЛОЖНОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ И/ИЛИ СЛОЖНОЙ ЯРКОСТИ ОБЪЕКТОВ НАБЛЮДЕНИЯ | 2007 |
|
RU2364052C2 |
| US 5033096, 1991.07.16 | |||
| JP 7288739 A, 1995.10.31 | |||
| JP 3117281 A, 1991.05.20 | |||
| US 2010310149 A1, 2010.12.09. | |||
