Устройство определения координат центра тяжести светового пятна Советский патент 1988 года по МПК H04N7/18 

W

Изобретение относится к матрич- ным фотоэлектрическим системам преобразования оптических изображений и может быть использовано в контроль- но-измерительной технике.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства определения координат -центра тяжести светового пятна; на фиг. 2 - пример реализации блока весовых коэффициентов; на фиг. 3 - пример реализации координатного умножителя.

Устройство определения координат центра тяжести светового пятна содержит матрицу 1 фотоэлементов, блок 2 весовых коэффициентов (БВК), координатный умножитель 3, первый 4 и вт рой 5 сумматоры, блок 6 памяти, коммутатор 7, делитель 8 и тактовый генератор 9.

Устройство определения координат центра тяжести светового пятна рабо- тает следующим образом.

Световой пучок проецируется на матрицу 1 фотоэлементов. Матрица фотоэлементов устроена так, что выходной сигнал, снимаемь1й с шины X, пропорционален интенсивности засветки ячейки и величине входного сигнала:

у Т . .Y j J

где X; - выходной сигнал на 1-й шине X;

YJ - входной сигнал на j-1 шинеУ - интенсивность засветки ij-й

ячейки матрицы фотоэлементов . В случае засветки нескольких ячеек выходной сигнал на соответствующей шине X равен сумме вклада каждой ячейки шины.

/ ,

Первый тактовый имцульс с выхода тактового генератора 9 устанавливают на выходе ВВК 2 (фиг. 2} равные единичные коэффициенты, а также уста- навливает коммутатор 7 в первое положение и блок 6 памяти в режим приема информации. Выходные сигналы шины X матрицы 1 фотоэлементов поступают на входы первого сумматора 4, на выходе которого образуется сигнал, равный

м m

Q 5

0

5

0

5

0

5

0 5

Этот сигнал записывается в блок 6 памяти и через комйутатор 7 поступает на первый вход делителя 8. Кроме того, выходные сигналы шины X поступают на входы координатного умножителя 3, сигнал с i-й шины X умножается на значение, пропорциональное i (фиг. 3). Сигналы с выхода координатного умножителя 3 складываются во втором сумматоре 5, на выходе которого образуется сигнал, равньш m п

И i Hi;;

1 1 3«

Если обозначить сумму интенсив- ностей засветки на i-й шине X через I;, то формула преобразуется к виду

m п . m

Hi Hi ,,+ ...-h

+ .m ImСигналы с выходов первого и второго сумматоров поступают соответственно на первый и второй входы делителя 8, на выходе которого образуется сигнал, равньй горизонтальной координате центра тяжести светового пятна X :

Y I. .. .+mln, N.T ,+,+ ... + I

Второй тактовый импульс с выхода тактового генератора 9 переводит блок 6 памяти в режим считьшания, а коммутатор 7 - во второе положение.

Таким образом, на второй вхоД Де- лителя 8 поступает сигнал, пропорциональный сумме интенсивностей засве- .ток всех ячеек матрицы 1 фотоэлементов. БВК 2 переходит во второе состояние, т.е. на j-й вход шины Y поступает сигнал, пропорциональный j (, 2 ... n), а на i-м выходе шины X матрицы 1 фотодиодов образуется сигнал, равный

1;(2) ij I- -1;,+21,+ ... +.

+п1;„.

Эти сигналы суммируются в первом сумматоре 4 и поступают на первый вход делителя 8, на выходе которого образуется сигнал, равный вертикальной координате центра тяжести светового пятна:

,r

l-,(2)+Ia(2)-f... + I(2)

,+,+

+ I,

Таким образом за два такта считывания определяются обе координаты светового пятна.

Устройству, реализованному на матрице 32 х 32 яче1Тки и при скорости считывания 100 не на одну фотЪячейку потребовалось бы для определения координаты центра тяжести Пятна светового 102400 НС (при последовательном опросе), а предлагаемому устройству требуется 200 не. Предлагаемое устройство применимо для рассеянных или плохо сфокусированных пучков. В этом случае получают математические ожида ния координат пучка. Предлагаемое устройство можно использовать для интегральной оценки светящихся объекто по координатным осям. При установке других весовых коэффициентов в коор- динатном умножителе 3 и БВК 2 можно реализовать любые координатные оси, например логарифмические, цилиндрические и декартовые с центром координатных осей в любом угле или в цент- ре матрицы.

Формула изобретения

Устройство определения координат центра тяжести светового пятна, содержащее первый и второй сумматоры, делитель и тактовый генератор, о т - (пит. 1

Редактор Н. Яцола

Фиг. 2

Составитель А. Иванов Техред М.Ходанич

5 0 5

0

личающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены матрица фотоэлементов с п вертикальными входными шинами, и m горизонтальными выходными шинами, блок весовых коэффициентов, координатный умножитель, блок памяти, коммутатор, причем п выходов блока весовых коэффициентов подключены соответственно к п входам матрицы фотоэлементов, m выходов которой подключены соответственно к m входам координатного умножителя и m входам первого сумматора, выход которого подключен к входу блока памяти, выход которого подключен к первому входу коммутатора, второй и третий входы которого объединены и подключены к выходу первого сумматора, а четвертый вход подключен к выходу второго сумматора, m входов которого подключены соответственно к m выходам координатного умножителя, выход тактового генератора подключен к входам управления блока весовых коэффициентов, блока памяти, коммутатора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам делителя, выход которого является выходом устройства определения координат центра тяжести светового пятна.

Xf М

f

32

Фиг.Корректор М. Максимишинец

Изобретение относится к матричным фотоэл. системам преобразования оптич. изображений. Цель изобретения - повьшение быстродействия. Устрво содеряшт сумматоры 4 и 5, делитель 8, тактовый г-р 9. Вновь введены матрица 1 фотоэлементов с п вертикальными входными и m горизонтальными выходными шинами, блок 2 весовых коэф,, координатный умножитель 3, блок 6 памяти, коммутатор 7. Матрица 1 устроена так, что выходной сигнал,, снимаемый с шины, пропорционален интенсивности засветки ячейки и величине, входного сигнала. Устр-во применимо для рассеянных плк плохо сфокусированных пучков. В этом случае получают математ. ожидания координат пучка. Устр-во можно использовать для интегральной оценки светящихся объектов по координатным осям. 3 йл. с