Корреляционный измеритель скорости движения изображения Советский патент 1987 года по МПК G01P3/80 G01P3/36 

i Изобретение относится к измеритель- Ной технике и может быть использовано для измерения скорости движения изображения среды в различных устройствах автоматики.

Цель изобретения - упрощение конструкции прибора с зарядовой связью и получение требуемой крутизны разностной характеристики измерителя.

На чертеже изображен корреляционный измеритель скорости движения изображения.

Корреляционный измеритель скорости движения изображения содержит объектив 1, через который оптическое изображение искомой поверхности 2 проецируется на светочувствительные поверхности линейных приборов с зарядовой связью (ПЗС) 3 и 4, расположенных вдоль линии движения изображения. Линейные ПЗС 3 и 4 одинаковы и состоят из N элементов. Они предназначены для преобразования светового потока от изображения искомой поверхности в электрический сигнал. Номинальный элемент с номером п имеет отвод (). Номер этого элемента определяет световую чувствительность предлагаемого измерителя. Отвод не нарушает целостности зарядового пакета. Через усилитель 5 воспроизведе ния он соединен с входом блока вычитания. Выход линейного ПЗС 3 также подключен через усилитель 6 воспроизведения к второму входу блока 7 вычитания. Выход блока вычитания 7 соединен с входом интегрирующего усилителя 8. Аналогично выполнена и схема содержащая линейный ПЗС 4, усилители 9 и 10 воспроизведения, второй вычитающий блок 11 и второй интегрирующий усилитель 12. Выходы обоих интегрирующих усилителей подключены к входам третьего блока 13 вычитания, выход которого, в-свою очередь, подключен последовательно к экстремальному регулятору 14 и генератору-15 сдвиговых импульсов. Один из выходов генератора 15 подключен к входу регистратора 16 скорости, второй - к тактовым входам двух однотипных управляемых делителей 17 и 18 частоты. Соответствующие выходы управляемых делителей 17 и 18 подключены к управляющим входам линейных ПЗС 3 и 4, Регистратор 16 скорости предназначен для определения по частоте работы ге

O

5

0

5

0

35

Q

45

0

55

нератора 15 величины скорости движения оптического изображения.

Корреляционный измеритель скорости движения изображения работает следующим обраяом.

Изображение рассматриваемой поверхности 2 проецируется объективом 1 на светочувствительные поверхности линейных ПЗС 3 и 4. Направление движения изображения в фокальной плоскости объектива совпадает с направлением движения зарядовых пакетов в линейных ПЗС. Очевидно, что на выходах линейных приборов с зарядовой связью сигнал будет максимальным в том случае, если скорость продвижения зарядовых пакетов равна скорости движение изображения по светочувствительной поверхности линейного ПЗС.

Скорости продвижения зарядовых пакетов в линейных ПЗС 3 и 4 пропорциональны частотам сдвигающих импульсов на выходах управляемых делителей 17 и 18. Соответствующим выбором коэффициентов деления этих делителей, а следовательно, и выбором частот сдвигающих импульсов на их выходах, можно устанавливать требуемые скорости движения изображения, которые вызывают максимальный сигнал на выходах приборов с зарядовой связью. Предположим, что на управляющий вход линейного ПЗС 3 с выхода управляемого делителя 17 поступают сдвиговые импульсы с большей частотой, чем на соответствующий вход ПЗС 4. Это означает, что оптимальная скорость движения изображения для линейного ПЗС 3 буде т больше, чем для ПЗС 4. Частоту следования сдвиговых импульсов на входах линейных ПЗС 3 и 4 определяет генератор 15. Эта частота выбирается такой, чтобы рассогласование между скоростью движения и скоростью продвижения зарядовых пакетов было одинаковым для обоих каналов обработки.

При увеличении скорости движения изображения из-за скоростного смаза напряжения на выходе и отводе линейного ПЗС 4 будут меньше отличаться один от другого и амплитуда шумопо- добного сигнала на выходе второго вычитающего блока 11 уменьшится. Одновременно скоростной смаз у линейного ПЗС 3 уменьшится, напряжение на выходе увеличится и будет больше отличаться от напряжения на отводе, при этом амплитуда сигнала на выходе блоразнлстгой хлрактеристики в «.Сласти равногзесия. )то tiTfcoiiieHHC Hf снягшшт со специальными треОопаниями к KOEtcrr руктивным особенностям применяемых линейных 13С, а определяется соответ ствующим выбором коэффициентов деления управляемых делителей.

31303942

ка 7 вычитания возрж-тет. При уменьшении скорости движения н зоОражения все будет наоборот. Амплитуда сигнала на выходе блока 11 вычитания увеличится, а на выходе блока 7 вычитания уменьшится.

Интегрирующие усилители 8 и 12 усредняют и усиливают до определенной величины шумоподобные дискретные

сигналы, поступающие на их входы. ПриШ Формула изобретен и равенстве рассогласования в скорости движения оптического изображения вдоль светочувствительных слоев приборов 3 и 4 с зарядовой связью и скоростями продвижения их зарядовых па- 5 торого вдоль направления движения кетов, выбором соответствующих коэф- изображения установлен светочувстви- фициентов усиления добиваются того, чтобы на выходах интегрирующих ус ил и.- телей 8 и 12 были равные по величине

20

КорреляциоЕтый измеритель скорости движения изображения, содержащий объектив, в фокальной плоскости косигналы.

После вычитания зтих сигналов в третьем блоке 13 вычитания сигнал на его выходе отсутствует. При увеличении или уменьшении скорости движения изображения на выходе одного из интегрирующих усилителей сигнал увеличится, в то время как на выходе другого уменьшится. Следовательно, на выходе блока вычитания напряжение в этом случае станет отличаться от нуля. В соответствии с этим экстремальный регулятор 14 вызовет изменение рабочей частоты генератора 15 сдвигающих импульсов таким образом, что сигнал на выходе третьего блока 13 вычитания устремится к нулю.

Управляемые делители 17 и 18 могут быть выполнены на основе применения микросхем с переменным коэффи25

тельный прибор с зарядовой связью, промежуточный и основной выходы которого через первьй и второй усилители воспроизведения подключены к входам первого блока вычитания, выход которого подключен к входу первого интегрирующего усилителя, выходы третьего и четвертого усилителей воспроизведения подключены к входам второго блока вычитания, выход которого подключен через второй интегрирующий усилитель к первому входу третьего блока вычитания, к второму входу которого подключен выход первого интегрирующего усилителя, а выход третьего блока вычитания через экстремальный регулятор подключен к управляющему входу генератора сдвигаю- 35 щих импульсов, выход которого подключен к регистратору скорости, о т30

лью упрощения конструкции прибора с зарядовой связью и получения требуе- циентом деления типа 155ИЕ8 или спро- 40 мой крутизны разностной характеристи- ектированы с применением других щиро- ки измерителя, в него дополнительно ко известных технических решений циф- введены два управляемых делителя час- ровых делителей частоты с изменяемым тоты и расположенньш параллельно пер- коэффициентом деления.вому и аналогичный ему второй светоВведение в дифференциальный корре- чувствительный прибор с зарядовой ляционный измеритель скорости изобра- связью, промежуточный и основной вы- жения дополнительных управляемых де- ходы которого подключены соответст- лителей частоты позволило упростить венно к входам третьего и четвертого устройство за счет исключения жестко- усилителей воспроизведения, а управ- го требования к специальному подбору -50 ляющие входы первого и второго све- светочувствительных линейных ПЗС. В точувствительных приборов с эарядо- предлагаемом измерителе разность частот сдвигающих импульсов на входах одинаковых линейных ПЗС 3 и 4, а точ/55

вой связью через соответствующие управляемые делители частоты объединены на выходе генератора сдвигающих импульсов.

ВНИИПИ Заказ 1303/45 Тираж 777

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

разнлстгой хлрактеристики в «.Сласти равногзесия. )то tiTfcoiiieHHC Hf снягшшт со специальными треОопаниями к KOEtcrr- руктивным особенностям применяемых линейных 13С, а определяется соответствующим выбором коэффициентов деления управляемых делителей.

Формула изобретен и торого вдоль направления движения изображения установлен светочувстви-

КорреляциоЕтый измеритель скорости движения изображения, содержащий объектив, в фокальной плоскости коФормула изобретен и торого вдоль направления движения изображения установлен светочувстви-

тельный прибор с зарядовой связью, промежуточный и основной выходы которого через первьй и второй усилители воспроизведения подключены к входам первого блока вычитания, выход которого подключен к входу первого интегрирующего усилителя, выходы третьего и четвертого усилителей воспроизведения подключены к входам второго блока вычитания, выход которого подключен через второй интегрирующий усилитель к первому входу третьего блока вычитания, к второму входу которого подключен выход первого интегрирующего усилителя, а выход третьего блока вычитания через экстремальный регулятор подключен к управляющему входу генератора сдвигаю- щих импульсов, выход которого подключен к регистратору скорости, о т

чувствительный прибор с зарядовой связью, промежуточный и основной вы- ходы которого подключены соответст- венно к входам третьего и четвертого усилителей воспроизведения, а управ- ляющие входы первого и второго све- точувствительных приборов с эарядо-

вой связью через соответствующие управляемые делители частоты объединены на выходе генератора сдвигающих импульсов.

Подписное

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - упрощение конструкции прибора с зарядовой связью и получение требуемой крутизны разностной характеристики. Скорости продвижения зарядовых пакетов в линейных приборах с зарядовой связью (ПЗС) 3 и 4 пропорциональны частотам сдвигающих импульсов на выходах управляемых делителей 17 и 18. Частоту следования сдвиговых импульсов на входах линейных ПЗС 3 и 4 определяет генератор 15. Отношение разности частот сдвигающих импульсов на входах линейных ПЗС 3 и 4 определяет крутизну разностной характеристики в области равновесия. Это отношение определяется соответствующим выбором коэффициентов деления управляемых делителей 17 и 18. 1 ил. S (Л со о со со 4 to W /77/ZW/W,