Способ измерения положения или размеров объектов Советский патент 1990 года по МПК G01B21/00 

Фиг.1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактног измерения положения или размеров :

объектов в широком диапазоне температур.

Цель изобретения,- повышение точности измерения при изменении температур при применении фотоприемника с переносом заряда, содержащего не менее одного регистра сдвига с дополнительным электродом, отделенным от регистра сдвига не менее чем одним затвором, за счет обеспечения возмож ности коррекции результатов при из.- менении температуры фотоприемника.

На фиг. 1 и 2 приведены блок-схемы устройств для осуществления способа.

Устройство для осуществления способа по п. 1.содержит оптически связанные диафрагму 1 в виде узкой ще- ли, источник 2 света, объектив 3 и фотоприемник 4 с переносом заряда, генератор 5 управляющих импульсов, выходами управления соединенный с уп- равляю1цими входами фотоприемника- 4, блок 6 выборки и хранения, информационным входом соединенный с выхо- дом фотоприемника 4, аналого-цифровой преобразователь 7, входом соединенный с выходом блока 6 выборки и хранения, блок 8 обработки, аналоговым входом подключенный к выходу фотоприемника 4, цифровыми входами соединенный с выходами преобразователя 7, регистратор 9, входами соединенный с выходами блока 8 обработки, блок 10 ком- параторов, входом подключенный к вы- ходу блока 6 выборки и хранения, первый счетчик 11, суммирую1цим и вычита- кнцим входами подключенный соответственно к выходам сигналов превышения первого и второго фиксированных перогов блока 10 компараторов, второй счетчик 12, информационными входами соединенный с выходами первого счетчика 11, формирователь 13, входом подключенный к выходу переноса вто- рого счетчика 12, RS-триггер 14, входом сброса объединенный с затво- ром фотоприемника 4, входом записи второго счетчика 12 и подключенный к выходу формирователя 13, входом установки объединенный с вычитающим входом второго счетчика 12 и подключенный к выходу сигнала периода на- j копления генератора 5 управляющих

импульсов, а прямым выходом - к управляющему входу блока 6 выборки и хранения.

Устройство для осуществления спо соба по п. Ijработает следухицим образом..

С помощью объектива 3 изображени диафрагмы 1, освещенной источником 2 света, проецируют на фотоприемник 4 с переносом заряда. Генератор 5 управляющих импульсов вырабатывает последовательности импульсов, необходимые для обеспечения работы фотоприемника 4 с переносом заряда. В момент включения устройства на прямом выходе RS-триггера 14 устанавливается состояние 1, в первый 11 и второй 12 счетчики записывают число п. Цепи, производящие эти начальные установки, на фиг. 1 не показаны. Затвор, отделякящй дополнительный электрод фотоприемника 4 от регистра сдвига, закрыт, и в течение п циклов накопления и сдвига под дополнительным электродом происходит накопление заряда, несущего информацию о температуре фотоприемника 4. В каяздом цикле накопления и сдвига (Tj) выходной сигнал фотоприемника 4 анализируется блоком 8 обработки, определяннцим по этому сигналу положение или размеры объекта и передающим код результата в регистратор 9,

В конце каждого периода Тц накопления по положительному фронту сигнала периода накопления, поступающего с соотвбтствукщего выхода генератора 5, из содержимого счетчика 12 вычитается единица. По истечении п периодов Т„ на выходе переноса второго счетчика 12 формируете я от1 цатель- ный импульс, по которому формирователь 13 вьфабатывает импульс дли тельностью в один период регистровой частоты. Заряд, накопленный под дополнительным электродом, переписывается в регистр сдвига и транспортируется к выходу фотоприемника 4, Сформированный на выходе формирователя 13 импульс подают на вход эапи - си второго счетчика 12, в который по отрицательному фронту импульса переписывается содержимое первого счетчика 11, а также сбрасывается RS-триггер 14. По окончании очередного цикла Тм когда сигиал дополнительного электрода появляется на вькоде фотоприемника 4 (и|1тульс

с номером k + 1, где k - количество светочувствительных ячеек фотопри- емника), импульсом с выхода генератора 5 RS-триггер 1А устанавливается в состояние 1. По положительному фронту сигнала на прямом выходе RS-триггера 14 в блоке 6 выборки и хранения запогфшается амплитуда сигнала от дополнительного электро-. да. С помощью аналого-цифрового преобразователя 7 эта величина преобразуется в код, поступающий на информационные входы блока 8 обработки, В блоке 8 обработки по этому коду определяется тe fflepaтypa, величина которой используется для коррекции результатов измерений в следующих п циклах накопления Т. В блоке

10компараторов сравнивается напряжение на выходе блока 6 выборки и хранения с напряжениями двух фиксированных порогов. Если напряжение сигнала лежит между напряжением верхнего и нижнего порогов, на выходе блока компараторов сигналы отсутствуют. При превьшении напряжением сигнала верхнего порога на первом выход блока кo mapaтopoв вырабатывается сигнал, по положительному фронту которого из содержимого первого счетчика 11 вычитается единица. Если напряжение сигнала оказывается ниже нижнего порога, на втором выходе

блока 10 компараторов вырабатывается сигнал, по положительному фронту ко- торого к содержимому первого счетчик

11прибавляется единица.Э.то приводит к уменьшению либо к увеличению времени накопления темпового сигнала фотоприемника.

Устройство для осуществления спосба по п. 2 (фиг. 2) содержит оптически связанные диафрагму 1, источник 2 света, объектив 3 и фотоприемник 4 с переносом заряда, генератор 5 уп- равляющих импульсов, выходами управления подключенный к управляющим входам фотоприемника 4, блок 6 выборки и хранения, информационным входом объединенный с выходом фотоприемни- ка 4, первый элемент И 7, блок 8 обработки, аналоговым входом подключенный к выходу фотоприемника 4, регистратор 9, входами подключенный к выходам блока 8, компаратор 10, входом подключенный к выходу блока 6 выборки и хранения, первый счетчик 1 1, суммируюп1им и вычитающим входами подключенный к выходам Меньше

1603192

5

0

д

5

5

5 0 5

0

0

и Больше компаратора 10 соответственно, информационньп ш выходами подключенный к информационным входам блока 8 обработки, второй счетчик

12,информац онными входами подключенный к выходам старсшх разрядов первого счетчика 11, третий счетчик

13,информационньпчи входами подключенный к выходам младших разрядов первого счетчика 11, формирователь

14,входом подключенный к выходу переноса второго счетчика 12, выходом - к входам записи второго счетчика 12 и третьего счетчика 13 и к затвору фотоприемника 4, первый RS.триггер 15, входом сброса подключенный к выходу формирователя 14, вхо- . дом установки подключенный к выходу

сигнала периода накопления генератора 5 управляющих и myльcoв, а выходом - к управляющему входу блока 6 выборки и хранения, второй RS-триггер 16, входом установки подключенный к выходу переноса третьего счетчика 13, входом сброса - к выходу переноса второго счетчика 12, прямым выходом - к дополнительному электроду фотоприемника 4, первый вход первого логического элемента И 7 подключен к выходу регистровой частоты генератора 5,. второй вход - к инверсному выходу второго RS-триггера 16, а выход - к суммир тощему входу третьего счетчика 13, второй логический элемент Н 17, первым входом подклю- ченньй к прямому выходу второго RS- триггера 16, вторым входом - к выходу сигнала периода накопления генератора 5, а выходом - к вычитающему входу второго счетчика 12.

Устройство для осуществлетшя способа по п. 2 работает следующим образом.

С помощью объектива 3 изображение диафрагмы 1, связанно с объектом

,и освещенной источником 2 света, проецируют на фотоприемник 4 с переносом заряда. Генерато 5 управляюЕ их импульсов вырабатывает все необходимые для работы фотоприемника 4 последовательности импульсов. В отличие от описанного для устройства по фиг. 1 в счетчике 1 1 содер;кится код длительности периода накопления темновых

токов (Тд + ), причем код Тд содержится в шaдIлиx разрядах этого счетчика, а число п-в старших-. Содержимое gIaдыиx разрядов первого

счетчика 11 переписывается в третий счетчик 13, старших - во второй счетчик 12. В начальный момент времени второй RS-триггер 16 находится в состоянии О, а первый RS-триггер 15 - в состоянии 1

Сигнал с

прямого выхода второго RS-триггера 16, поступая на дополнительный электрод фотоприемника 4, переводит его в режим обогащения. Сигнал с инверсного выхода того же триггера, поступая на вход первого логического элемента И 7, открывает его, разрешая прохождение импульсов регистровой частоты с выхода генератора 5 на суммирующий вход третьего счетчика 13. Разрядно.сть этого счетчика выбрана такой, чтобы он заполнялся, начиная с нуля, импульсами регистровой частоты за время Тц. Тогда, если счет начинается с кода Т, сигнал переноса появляется на выходе счетчи -ка 13 через время Т„ - Тд . Сигнал переноса переводит второй RS-триггер 16 в состояние 1. Сформированный на инверсном выходе этого RS-триггера сигнал переводит отрицательным фронтом дополнительный электрод фотоприемника 4 в режим накоплениями, открывая второй логический элемент И 17, разрешает поступление сигнала начала периода накопления на вычитающий вход второго счетчика 12. Сигнал с прямого выхода второго RS-триггера 16, закрывая первьй логический элемент И 7, прекращает доступ импульсов регистровой частоты на суммирующий вход третьего счетчика 13. После этого через время Тд на вычитающий вход второго счетчика 12 поступает первый сигнал начала периода накопления. Через п периодов на выходе переноса счетчика 12 формируется сигнал переноса, которьй переводит второй RS-триггер 16 в состояние О, вызывая появление на выходе формирователя 14 импульса длительностью в один период регистровой частоты. По отрицательному фронту этого импульса переписывается содержимое первого счетчика 11 во второй и третий счетчики 12 и 13, сбрасывается первый RS-триггер 15 в состояние О, открьгоается на один период регистровой частоты затвор фотоприемника 4, позволяя переписать накопленные под дополнительным электродом заряды темнового сигнала в регистр сдвига

5

0

5

0

5

0

45

50

55

фотоприемника 4. Сигнал темнового тока появляется на выходе фотоприемника 4 через время Тц. В этот момент сигналом начала периода накопления с .выхода генератора 5 заправляющих импульсов первый RS-триггер 15 переводится в состояние 1. По положительному фронту сигнала на прямом выходе этого триггера блок 6 выборки и хранения запоминает амплитуду сигнала от дополнительного электрода. В компараторе 10 сравнивается сигнал на выходе блока 6 выборки и хранения с фиксированным уровнем и вырабатывает сигнал Больше или Меньше, который подается ,на вычитающий или суммирую- шрй вход первого счетчика 11 соответственно. При этом содержимое первого счетчика 11 уменьшается либо . увеличивается на единицу. Через некоторое количество циклов накопления темновых сигналов достигается такое , состояние, при котором величина накопленного сигнала равна заданному фиксированному уровню компарирования, блок 8 обработки считывает код, записанный в первом счетчике 11, и по этому коду определяется температурная поправка к результату измерения. Скорректированный результат измерения положения или размера объекта затем записывается в регистратор 9, и таким образом.цикл измерения с температурной коррекцией завершается. Формула изобретения ,

1. Способ измерения положения или размеров объектов, заключающийся в том, что изображение диафрагмы в виде узкой щели проецируют на фотоприемник с переносом заряда, преобразуют изображение в видеосигнал, по положению изображения щели на фотоприемнике судят о положении или размерах объекта, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности при применении при изменении температур фотоприемника с переносом заряда, содержащего не менее одного регистра сдвига с дополнительным электродом, отделенным от регистра сдвига не ме- .нее чем одним затвором, защищают дополнительный электрод и затвор от действия света, закрьшают затвор на время целого числа п. тактов измере- ния, по истечении этого времени открывают затвор на время одного такта измерения, по величине сигнала, соответствующего зарядовому пакету, накопленному под дополнительным электродом, формируют код температуры, который используют для коррекции результатов измерения или фиксации его условий, сравнивают полученный код температуры с фиксированными порогами и по результатам сравнения корректируют величину п, изменяя время накопления.

2. Способ по п, 1, отличающийся тем, что время на1603192

10

копления темновых токов задают как сумму целого числа периодов накопления (пТ„) и времени, кратного периоду регистровой частоты, (Тд), в первом такте накопления темновых токов дополнительный электрод переводят в режим обогащения на время TH- Tj), в последующих тактах накопления - в режим накопления, а время накопления корректируют шагами, равными или кратными периоду регистровой частоты.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет обеспечения возможности коррекции результатов при изменении температуры фотоприемника. Способ заключается в том, что проецируют изображения диафрагмы 1 в виде узкой щели, связанной с объектом, на фотоприемник 4 с переносом заряда. Преобразовывают спроецированное изображение в видеосигнал, принимают решения о положении или размерах объекта по положению или размерам изображения щели. Защищают дополнительный электрод и затвор от действия света, закрывают затвор на время целого числа N тактов измерения, по истечении которых открывают затвор на время одного измерения. Принимают решения о температуре по величине сигнала, соответствующего зарядовому пакету, накопленному под дополнительным электродом. Используют код температуры для коррекции результатов измерения или фиксации его условий, увеличивают или уменьшают величину N на единицу, если код температуры соответственно меньше или больше фиксированных порогов. Для повышения точности формируют время накопления темновых токов как сумму целого числа циклов N^.T_н, где T_н - период накопления, и времени T_д, кратного периоду регистровой частоты. Переводят дополнительный электрод в режим обогащения на время T_н-T_д, затем устанавливают его в режим накопления, причем время накопления измеряют шагами, равными или кратными периоду регистровой частоты по результатам сравнения сигнала от дополнительного электрода с фиксированным уровнем. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг. 2