Устройство для измерения параметров движения объектов Советский патент 1983 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к прикладному телевидению и может быть использовано для бесконтактного измерения параметров движения объектов .

Известно устройство для измерения геометрических размеров изделий, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик на базе сканистора, формирователь измерительного импульса, регистратор, .генератор начального уровня формирования измерительного импульса и регулятор уровня формирования Измеряемое изделие проецируется на мишень сканистора телевизионного датчика, в котором световое изображение преобразуется в электрический сигнал. На выходе датчика появляется импульс, передний фронт которого содержит необходиглу информацию об измеряемом изделии, а именно временное положение середны этого фронта в строке соответствует координате кромки измеряемого изделия Ci 3.

Однако различная освещенность изделия вызывает смещение середины переднего фронта импульса, ч.то влечет за собой ошибку в измерении. Для компенсации этой ошибки и служат генератор начального уровня формирования измерительного импульса с регулятором уровня формирования, В случае движения изделия вдоль развертки сканистора происходит дополнительное искажение переднего фронта импульса, что обусловит периодичность срабатывания генератора начального уровня формирования измерительного импульса, что, в свою очередь, приведет к дополнительным погрешностям в определении положения кромки изделия. Следовательно, недостатком известного, устройства является малая точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемом является устройство для измерения параметров движения объектов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор и телевизионн передающую трубку,- аналого-цифровой преобразователь, первый блок вычитания, блок памяти, блок сравнения, блок вычисления перемещений. Измерение параметров движения объекта этим устройством осуществляется в течение последователно-повторяющихся одинаковых циклов каждый из которых включает четыре кадра развертки 2.

Недостатком известного устройстj.a является отсутствие фикдации положения фронта импульса, соот-ветствуюЩёго кромке движущегося об-ьекта, что затрудняет точное

вычислен:.е параметров движения объекта с учетом скорости строчной развертки.

Целью изобретения .является повышение точности измерения параметров движения объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров движения объектов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор и телевизионную передающую трубку, аналого-цифровой преобразователь (ДЦП., первый блок вычитания, выход которого сое динен с первым входом блока сравнения, и блок вычисления перемещений введены первый блок задержки, второ блок задержки, второй блок вычитания и первый сумматорf включенные последовательно между выходом АЦП и первым входом первого блока вычитания, третий блок в т1читания и второй сумматор, включенные после(Довательно между выходом первого блока задержки и вторым входом первого блока вычитания, причем второй вход первого сумматора соединен с зь.тходом первого блока задержки, а выход - со вторым входом второго блока вычитания, второй вход второго сумматора подключен к выходу А1Щ, а выход - к второму третьего блока вычитания, Бхо.а щи соединен с выходом телевизионной передающей трубки, а также регистр значений перепада, первый вход которого соединен со строчным выходом синхронизатора, второй вход - с выходом первого блока вычитания , -третий вход - с выходом блока сравнения, а выход - с вторь входом блока сравнения, регистр координаты по оси У и регистр координаты по оси X,. первые входы которых соединены с соответствующими выходами синхронизатора, вторые входы - с выходом блока сравнения, а выходы - соответственно с первым и вторым вxoдaz ш блока вычисления перемещений, третий вход которого подключен к строчному выходу синхронизатора.

На фиг. 1 приведдена структурная электрическая схема предложенного устройства; -на фиг, 2 - изобтРсжение кромки неподвижного объекта на телевизионном растре на фиг. 3 - изображение кромки движущегося объекта на телевизионном растре.

Предложенное устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов (ГТИ, счетчик 2 иьтульсов, счетчик 3 строк, телевизионнуЕо пере;дающую трубку 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП 5, регистр б и 7, координаты по оси X и по

оси у, блок 8 вычисления перемещений, первый и второй блоки 9 „и 10 задержки, второй и первый сумг аторы 11 и 12, третий, и второй и первый блоки вычитания 13, 14 и 15, регистр 16 значений перепада- блок 17 сравнений, причем совокупность ГТИ 1 и счетчиков 2 и 3 представляет собой синхронизатор 18.,

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с синхронизатора 18 поступают на синхронизирующие входы первого и второго блоков 9 и 10 задержки, - первого и второго сумматора 12 и 11,. регистра 16 значений перепада (на чертеже не показаны J а также на счетный вход счетчика 2 импульсов, с выхода которого строные синхроимпульсы поступают на строчный синхронизирующий вход телевизионной передающей трубки 4,, а также на вход счетчика 3 строк, с выхода которого синхроимпульсы поступают на кадровый синхронизирующий вход телевизионной передающей трубки 4. Видеосигнал с выхода телевизионной передающей трубки 4 поступает на АЦП 5, где преобразуется в код, равномерно поступающий на первый блок 9 задержки и второй сумматор 11, а затем на второй блок 10 задержки и первый сумматор 12. .

В начале строки изображения на выходе первого блока 9 задержки формируется нулевое значение сигнала, в течение импульсов ГТИ 1 ( п - тактов работы устройства J во втором сумматоре 11 накапливается сумма первых п отсчетов сигнала. И первый и второй блоки 9 и 10 задержки осуществляют задержку сигналов на п тактов.

в (h + 1 ) такте работы устройства на выходе первого блока 9 задержки появляется первое значение отсчета сигнала, которое в третьем блоке 13 вычитания отнимается, от об щей суммы отсчетов, поступающей на его второй вход с выхода второго сумматора 11, а (h + IT-e значение отсчета сигнала прибавится к общей сумме отсчетов во втором сумматоре 11.Таким образом, в процессе работы устройства сумма из п текущих отсчетов будет перемещаться вдоль строчной развертки в течение всей строки.

С задержкой на п тактов работы устройства аналогичная сумма вырабатывается в первом сумматоре 1 которая также перемещается вдоль строчной развертки в процессе работы устройства. Путем подключении старших разрядов первого и второго сумматоров 12 и 11 к первому блоку 15 вычктачкя образуется среднее значение сигнала на участке п отсче-тов. Число п при этом выбир:.ется кратным 2.

С,другой стороны, величина п выбирается из физических соображений зашумленности изображения, типа применяемой телевизионной передающей трубки 4, условий освещения, допустимой погрешности и т.д.

В первом блоке 15 вычитания происходит вычитание средних значений

сигналов, полученных на двух соседних участках изображения. Получен- . ная разность сравнивается со значением, записанным в регистре 16 значений перепада.

В исходном состоянии (3 начале строки ) в регистре 16 значений перепада записаны нули. В случае превышения значения перепада, приходящего с выхода первого блока

15 вычитания над содержигжлм регист-ра 16 значений перепада, происходит запись текущего значения перепада в регистр 16 значений перепаде. Управление записью происходит

с помощью выхода -блока 17 сравнения; Сигнал с выхода блока 17 сравнения также поступает на вторые входы регистров б и 7 координат по . оси X и по оси У, на первые входы

которых, поступают значения текущих координат по осям X и У. Другкми словами, в случае превышения значения текущего порога над содержимым регистра 16 значений перепада, значения текущих координат развертки запоминаются в регистрах 6 и 7„

Таким образом в процессе развертки строки происход: 1т автоматический поиск наибольшего значения перепада и определения его координаты в

регистрах 6, 7 и 16. Им определяется положение кромки объекта в данной строке развертки, В конце строчной развертки координаты точки наибольшего перепада переписываются

в блок 8 вычисления перемещений, в котором производится анализ .гочек, полученных в каждой строке развертки, сравнение полученной ;;мнии с формой кромки движущегося

объекта и вычисление фактических характеристик движения объекта.

Таким образом, в каждой строке развертки фиксируется точное положение перепада видеосигнала,

что позволяет значительно повысить точность измерения параметров движения объекта.

Положение

npotpu

Cfnpo fHa f раз вертпна

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее последовательно соединенные синхронизатор и телевизионную передающую трубку, аналого-цифрхзвой преобразователь (ЛЦП Ь первый блок вычитания, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, и блок вычисления перемещений, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения параметров движения, введены первый блок задержки, второй блок задержки второй блок вычитания и первый сумматор, включенные последовательно между выходом АЦП и первым входом первого блока вычитания. третий блок вычитания и второй сумматор, включенные последовательно между выходом-первого блока задержки и вторым входом первого блока вычитания, причем второй вход первого сумматора соединен с выходом первого блока задержки, а ыход со вторым входом второго блока вычитания, второй вход второго сумматора подключен к выходу АЦП, а выход - к второму входу третьего блока вычитания, вход АЦП соединен с выходом телевизионной пе15едагоШей трубки, а также регистр значений перепада,- первый вход которого соединен со строчным выходом синхс S ронизатора, второй вход - с выходом первого блока вычитания, третий аход выходом блока сравнения, а выхол - с вторым входом блока сравнения, регистр координаты по оси У и регистр координаты по оси X, первые входы которых соединены с соответствующими входами синхрони)М«А затора, вторые входы - с выходом блока сравнения, а выходы - соответа ственно с первым и вторым входами блока вычисления перемещений, ГС третий вход которого подключен к со строчному выходу синхронизатора.

Положение профиля

jf X / /

X Xл

i-л строям

i- Crryw