Устройство для кодирования видеосигнала Советский патент 1989 года по МПК G06K9/00 

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, может быть использовано в системах технического зрения автоматизированного видеоконтроля пор изоляционных слоев микросборок и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1238117.

Целью изобретения является повышение точности устройства за счет контроля операций кодирования видеосигнала.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема фильтра; на фиг. 3 - схема блока формирования управляющих сигналов; на фиг.4 схема формирователя импульса строба; на фиг. 5 - схема блока формирований ступенчатых сигналов; на фиг. 6 - схема второго блока суммирования; на

фиг. 7 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит телевизионный датчик 1 видеосигнала, пороговый элемент 2, при этом датчик видеосигнала оптически связан с объектом 3, генератор 4 развертки, генератор 5 тактовых импульсов, счетчик 6 строк, первый 7 и второй 8 элементы НЕ, первый 9 и второй 10 элементы И, первый 11, второй 12, третий 13 счетчики тактовых импульсов, первый 14, второй 15, третий 16 блоки ключей, первый блок 17 суммирования, фильтр 18, блок 19 формирования управляющих сигналов, формирователь 20 импульса строба, блок 21 формирования ступенчатых сигналов, делитель-формирователь 22, второй блок 23 сумми- рования, первый 24, второй 25 и тре4ь

J

Ј

vj

N)

тий 26 элементы задержки, аналого- цифровой преобразователь 27. Выходы третьего счетчика 13, аналого-цифрового преобразователя 27, счетчика 6 строк, блока 15 ключей, блока 16 ключей, формирователя 20 импульса строб являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и пятым информационными и стробирующим выходам

Телевизионный датчик 1 связан с входом порогового элемента 2, выход которого соединен с входами элементов НЕ 7 и 8, первым входом элемента И 10, вторыми входами блоков 14 и 16 ключей и вторым входом фильтра 18, выход генератора 5 тактов соединен с вторыми входами элементов И 9 и 10, входом счетчика 13 тактов и первым входом фильтра 18. Выход элемента И 9 соединен с входом счетчика 1 1 тактов, выход которого соединен с первым входом блока 14 ключей, выход последнего соединен с первым входом первого блока 17 суммирования. Выход элемента И 10 соединен с входом счетчика 12 тактов, выход которого соединен с входом .блока 15 ключей, выход последнего соединен с вторым входом первого блока 17 суммирования, выход которого соединен с первым входом блка 16 ключей,. Выход фильтра 18 соединен с первым входом блока 19 формирования управляющих сигналов, с первым входом формирователя 20 им- пульса строба и первым входом блока 21 формирования ступенчатых сигналов Выкод блока 19 формирования управляющих сигналов соединен с вторым входом блока 21 формирования ступенча- тых сигналов, первым входом второго блока 23 суммирования, входом элемента 24 задержки, вторым входом формирователя 20 импульса строба. Вы - ход элемента 24 задержки соединен с вторым входом блока 19 формирования управляющих сигналов. Выход блока 21 формирования ступенчатых сигналов соединен с входом делителя-формирователя 22, выход которого соединен с вторым входом второго блока 23 суммирования, выход последнего соединен с входом элемента 25 задержки, выход которого соединен с третьим входом второго блока 23 суммирова- ния и выходом третьего элемента 26 задержки, выход последнего соединен входом аналого-цифрового преобразователя 27 .

Фильтр 18 реализован, например, на D-триггере (фиг. 2) . На его D-вход, являющийся вторым входом фильтра 18-, поступают сигналы с выхода генератора 5. Выходом фильра 18 является прямой выход D-тригге- ра 28,

Блок 19 формирования управляющих сигналов (фиг. 3) содержит, например, D-триггер 29, формирователь 30 одиночного импульса, элемент ИЛИ 31. Объединенные первые вход элемента ИЛИ

31и С-вход D-триггера 29 образуют первый вход блока 1 9 формирования управляющих сигналов. Выход элемента ИЛИ 31 соединен с нулевыми входами формирователя 10 одиночного импульса, выход которого соединен с И-входом D-триггера 29. На единичный вход формирователя 30 одиночного импульса и D-вход триггера 29 подается единичный уровень. Вторым входом блока 19 формирования управляющих сигналов является второй вход элемента ИЛИ 3, а выходом - прямой

выход D-триггера 29,

Формирователь 20 импульса строба (фиг. 4) состоит, например, из D-тригера 32, формирователя 33 одиночного импульса, элемента НЕ 34, и элемента И 35. Первым входом формирователя 20 импульса строба является вход элемента НЕ 34, выход которого соединен с первым входом элемента И 35, выход последнего соединен с первым входом D-триггера 32. Вторым входом формирователя 20 импульса стрба является С-вход D-триггера 32, объединенный с нулевыми входами формирователя 33 одиночного импульса, выход которого соединен с вторым входом элемента И 35 и одновременно является выходом формирователя 20 импульса строба. На D-вход триггера

32подается единичный уровень. Блок 21 формирования ступенчатых сигналов (фиг. 5) содержит операционные усилители 36-38, транзистор 39, коллектор которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 37, емкостью 40

и транзистором 41. Выход операционного усилителя 36 через цепь смещения, состоящую из резистора 42 и стабилитронов 43 и 44, соединен с базой транзистора 39, который образует источник тока, заряжающий.конденсатор 40 до напряжения, пропорционального времени заряда. Выход операционного усилителя 38 соединен с затвором транзистора 41 , через который происходит управление разря- дом емкости 40. Выходное напряжение с емкости 40 через повторитель на операционном усилителе 37 подается на выход управляемого блока 21 формирования ступенчатых сигналов. Пер- вым входом последнего является инвертирующий вход операционного усилителя 36. Вторым входом является неинвертирующий вход операционного усилителя 38. Выходом блока формиро- вания ступенчатых сигналов является выход операционного усилителя 37.

Второй блок 23 суммирования (фиг. содержит пиковый детектор на операционном усилителе 45, выход которого соединен с неинвертирующим входом усилителя 46 через диод 47, к катоду которого подключен ключ на транзисто раз 48 и 49 и накопительный конденсатор 50. Управление ключом идет че- рез базу транзистора 48, связанную через цепь смещения с выходом операционного усилителя 5. Выход операционного усилителя 46, включенного по схеме повторителя, подключен к

неинвертирующему входу операционного усилителя 52 и через резистор 53 - к инвертирующему входу операционного усилителя 45. Вторым входом блок 23 суммирования соединен с одним выводо резистора 54, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом усилителя 52, включенного в режиме суммирования. Неинвертирующий вход операционного усилителя 45 является третьим входом блока 23 суммирования Выходом блока 23 суммирования является выход операционного усилителя 52

Блок 1 9 формирования управляющих сигналов работает следующим образом.

При появлении на первом входе блоки формирования управляющих сигналов положительного перепада на выходе D-триггера 29 появляется единичный уровень, формирователь 30 взво- дйтся. При появлении отрицательного перепада на первом входе блока 19 на выходе формирователя 30 появляется нулевой импульс, который сбрасывает выход D-триггера в нулевой уровень.

Формирователь 20 импульса строба работает следующим образом.

На второй вход формирователя 20 импульса с гроба приходит положительный фронт и D-триггер 32 устанавливается в единичное значение, формирователь 33 взводится (на единичном и нулевых входах - единичный уровень), Когда на второй вход формирователя 20 импульса строба приходи отрицательный фронт, на выходе формирователя 33 формируется импульс, который сбрасывает D-триггер 32 в нулевое состояние. Импульса нет, если в момент времени, когда на втором входе формирователя 20 импульса строба присутствует единичный уровень, на первом входе появляется -положительный перепад, который сбрасывает D-триггер 32 в нулевое состояние.

Блок 21 формирования ступенчатых сигналов работает следующим образом

На первый вход блока 21 формирования ступенчатых сигналов подается напряжение с выхода фильтра 18, причем при появлении положительного перепада транзистор 39 открывается, а при появлении отрицательного сигнала, закрывается. Ток транзистора 39 заряжает емкость 40 до напряжения пропорционального длительности импульса, подаваемого на первый вход блока 21.формирования ступенчатых сигналов. Это напряжение подается на выход через повторитель, собранный на операционном усилителе 37. Накопление заряда на емкости 40 возможно, если ключ на транзисторе 41 закрыт. Управление ключом происходит с помощью операционного сили- теля 38, на выход которого, являющийся вторым входом блока 21 формирования ступенчатых сигналов, приходят импульсы с выхода блока 1 9 формирования управляющих сигналов.

Второй блок 23 суммирования работает следующим образом.

На управляющий первый вход подаются импульсы с выхода блока 1 9 формирования управляющих сигналов, которые открывают или -закрывают ключ на транзисторах 48 и 49, через который происходит разряд емкости 50. Когда ключ закрьп, напряжение, подаваемое на тре-i ш вход блока суммирования, накапливавiся и удерживается на емкости 50 и через повторитель на операционном усилителе 46 подается на вход сумматора, собранного на операционном усилителе 52, и складывается с напряжением, подающемся на второй вход блока суммирования. Когда ключ на транзисторах 48 и 49 открыт, накопление на емкости 50 не происходит, напряжение на выходе операционного усилителя 46 равно нулю.

Устройство работает следующим образом .

Телевизионный датчик 1 преобра- зует световое изображение наблюдаемого объекта 3 в- видеосигнал, который поступает на пороговый элемент 2. Прокантованный на два значения (О и 1) видеосигнал с порогового элемента 2 поступает на входы элементов НЕ 7 и 8, первый вход элемента И 10, на второй вход первого блока 14 ключей, на второй вход третьего блока 16 ключей, на вход фильтра 18. Дальнейшая работа устройства при определении координат и длительностей импульсов осуществляется в два такта, которые рассмотрены на примере видеоимпульсов 1-й строки (фиг.7в), где Т, - ко- ордината первого импульса i-строки, Т, - координата второго импульса i-строки, Н4 - размер первого видео импульса i-строки, Ег - размер вто- рого видеоимпульса i-строки.

Нулевой уровень видеосигнала, пр инвертировэнный элементом НЕ 7, открывает элемент И 9 и импульсы с генератора 5 тактовых импульсов, запущенного в работу синхроимпульсом Начало кадра генератора 4 разверт кй начинают подсчитываться в первом счетчике II , при этом ключи 14 и 16 закрыты. Таким образом, в первом такте определяется координата первого видеоимпульса строки - Т. При появлении с порогового элемента 2 единичного уровня сигнала элемент И 9 закрывается, а ключи 14 откры- ваются, содержимое счетчика 1 1 поступает в первый блок 17 суммирования, в котором осуществляется сложение содержимых счетчиков 11 и 12. Одновременно с этим единичный уро- вень видеосигнала с порогового элемента 2 открывает элемент И 10, импульсы с генератора 5 тактовых импульсов начинают подсчитываться во втором счетчике 12. При этом ключи 15 закрыты нулевым уровнем сигнала с элемента НЕ 8. Таким образом, во втором такте определяется размер видеоимпульса строки Н . Далее сле

Q 5 0 5 0

5 Q 5

5

0

дует цикл, аналогичный первому такту. Содержимое счетчика 1 2 подается через открытые единичным уровнем сигнала с элемента 8 ключи 15 в блок 17 суммирования. Наличие последнего необходимо для определения координаты следующего видеоимпульса, например второго, на i-строке; Тг, так как он осуществляет сложение временных интервалов строк, соответствующих нулевым и единичным уровням сигнала. Таким образом, с выхода блока 16 поступают координаты видеоимпульсов строк сканирования, с выхода блока 15 поступают размеры видеоимпульсов строк сканирования, а с выхода счетчика 6 строк, подсчитывающего количество синхроимпульсов Начало строки генератора развертки 4, поступает номер строки.

Работа устройства при определении площадей и координат дефектов рассмотрена на примере дефекта (фиг.7а.) и показана на диаграмме (фиг.76).

Дефект (фиг.7а) начинается на i-строке и заканчивается на строке i+2 Напряжения -игй соответствуют напряжениям на выходе блоков 18-26. Стрелка на диаграмме (фиг.7б) означает, что напряжение с выходов устройства поступает на выход соответствующего элемента задержки через время задержки, где время первого 24 и второго 25 элементов задержки - I период строчной развертки, а время третьего элемента 26 задержки - период одного такта. Видеоимпульсы с выхода порогового элемента 2 приходят на вход фильтра 18, где они синхронизируются генератором 5 тактовых импульсов и поступают на первый вход блока 19 формирования управляющих сигналов.

Первый импульс дефекта i-строки с выхода фильтра 18 приходит на hep- вые входы блока 19 формирования управляющих сигналов, формирователя 20 импульса строба, блока 21 формирования ступенчатых сигналов. На второй вход блока I9 формирования управляющих сигналов приходит сигнал нулевого уровня с первого элемента 24 задержки. По переднему фронту импульса на первом входе блока 19 фо рм иров ан ия уп ра вл яющих с иг н ало в, на его выходе появляется единичный уровень (U , фиг . 7б) , который разрешает работу блока 21 формиро91

вания ступенчатых сигналов и второго блока 23 суммирования. На выходе управляемого блока 21 формирования ступенчатых сигналов появляется на- пряжение (U1( ,фиг.7б; , . , пропорциональное длительности импульса на выходе фильтра 18. Это напряжение подается на делитель 22, а с его выхода (Uaz, фиг. 7б) подается на первый суммирующий вход второго блока 23 суммирования. На второй суммирующий вход подается нулевое напряжение с выхода второго элемента задержки (U25 , фиг. 76). На выходе второго блока 23 суммирования формируется напряжение

О

рования управляющих сигналов в i- строке. После этого как на первом и втором входах блока 19 формирования управляющих сигналов появляется нулевой уровень, на его выходе тоже появляется кулевой уровень, напряжение на выходах блока 21 формирования ступенчатых сигналов и второго блока 23 суммирования станет равным нулю. Импульс на выходе формировател 20 импульса строба не появляется. То же самое происходит, когда приходит импульс дефекта последней (if2)-u строки, когда на вькоде второго блока 23 суммирования сформируется напряжение

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения, например контроля изоляционных слоев микросборок. Целью изобретения является повышение точности устройства. Устройство по N 1238117 дополнительно содержит фильтр, счетчик, формирователь управляющих сигналов, формирователь импульса строба, блок суммирования, элементы задержки, аналого-цифровой преобразователь и делитель - формирователь. Введение данных элементов позволяет получить дополнительные параметры дефектов контролируемых объектов и тем самым повысить точность контроля. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

и

Ј2 1

+ о,

которое подается на вход второго эле мента 25 задержки. Когда импульс дефекта i-строки кончается, т.е. приходит задний фронт этого импульса, напряжение на выходе блока 23 суммирования становится равным нулю.

При появлении переднего фронта им пульсы дефекта следующей (Ј+1)-й

t

строки на выходе фильтра 18 (U,,8 , фиг. 7б) на выходе блока 19 формирования управляющих сигналов появляется управляющий сигнал высокого уровня (и1д , фиг. 76). На выходе блока 21 формирования ступенчатых сигналов появляется напряжение, пропорциональное длительности импульса дефекта (1+1)-й строки (уг ,фиг. 76),, которое через делитель 22 подается на первый суммирующий вход второго блока 23 суммирования, на второй суммирующий вход которого подается напряжение с выхода второго элемента 25 задержки, равное напряжению - на выходе блока 23 суммирования в i-строке, т.е. U75if1 U21;.

Таким образом, на выходе второго блока 23 суммирования в (1+1)-й строке формируется напряжение

23,.1-Й

+U

- и«:+, +игз;

, + игг;

Это напряжение пропорционально сумме длительностей импульсов дефектов в i- и (1+1)-й строках.

На второй вход блока формирования управляющих сигналов в (1+1)-й строке подается напряжение с выхода первого элемента 24 задержки, равное напряжению на выходе блока 19 формии«;и U22uz + и,

г5ч-2

- 20

u22;+2+ u2,. и

21,

5

0

0

5

0

пропорциональное сумме длительностей импульсов дефекта, т.е. пропорциональное площади дефекта.

При появлении первой нулевой строки, следующей за дефектом (в данном случае это (1+3)-я строка), очередной управляющий импульс не вырабатывается, и напряжение на выходе второго блока 23 суммирования .j равно нулю.

Таким образом, первый вход формирователя 20 импульса строба находится в нулевом уровне, а на второй вход приходит импульс с выхода первого 5 элемента 24 задержки, соответствующий управляющему импульсу в последней строке дефекта. В это же время напряжение, пропорциональное площади дефекта, с выхода второго элемента 25 задержки приходит на вход третьего элемента 26 задержки, с выхода которого подается на вход аналого-цифрового преобразователя 27. На выходе формирователя 20 импульса строба появляется импульс, по которому снимается показание с выхода аналого-цифрового преобразователя 27, соответствующее площади дефекта, а также запоминаются значения с выхода счетчика 1 3 и выхода счетчика 6 строки, соответствующие координатам дефекта.

Предлагаемое устройство позво- 5 ляет определять длину и координаты видеоимпульсов и одновременно производить оцифровку площадей пор изоляционных слоев, что дает возможность вести программную обработку

11

только в тех местах, где дефекты имеют площадь больше определенной величины, что также сокращает врем контроля изоляционного слоя микросборок.

Ф о р м у л. а изобретения

Устройство для кодирования видеосигнала по авт. св. № 1238117, отличающееся тем, что, с целью повышения его точности за счет контроля операций кодирования видеосигнала, в него введены третий счетчик, фильтр, блок формирования управляющих сигналов, блок формирования ступенчатых сигналов, формирователь импульса строба, второй блок суммирования, первый, второй и третий элементы задержки, аналого-циф- ровой преобразователь, делитель-формирователь , причем выход генератора тактовых импульсов соединен с входом третьего счетчика и первым входом фильтра, второй вход фильтра соединен с выходом порогового элемента, ,выход фильтра соединен с первым входом блока формирования управляющих сигналов, с первым входом блока фор

10

74701

мирования ступенчатых сигналов, с первым входом формирователя импульса строба, выход блока формирования с управляющих сигналов соединен с вторым входом блока формирования ступенчатых сигналов, с вторым входом формирователя импульса строба, с первым входом второго блока суммирования, с входом первого элемента, задержки, выход которого соединен с вторым входом блока формирования управляющих сигналов, выход блока формирования ступенчатых сигналов соединен с входом делителя-формирователя,выход которого соединен с вторым входом второго блока суммирования, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом второго блока суммирования и входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходы третьего счетчика, формирователя импульса строба и -аналого-цифрового преобразователя являются соответственно первым, вторым информационными и стробиругощим выходами, устройства.

15

20

25

5В

И 1-н

Bxodl

Uвход 1

Фиг. 2

Фие.З

го SB

Ulxo9

u&ixoa

Ubodl

1

J

J

f22ZUL.

Utxtil Utitf} Sbund

a i iff

i+2

RsNNNH

RO WXsSN

1

f

T

t

3

i -я строка, i+1 cmpoxa i+2 строка, i + 3 строка

фиг б

f

f

I

T

t

i