Устройство для контроля плоских однородных поверхностей Советский патент 1991 года по МПК G06F15/46 

О5

СО СО

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для исследования и анализа физических свойств материа- лов с помощью оптических методов, а именно с помощью видимых лучей, путем исследования света или поглощения световых лучей с помощью электрических средств.

Цель изобретения - расширение области применения устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для контроля плоских однородных поверхностей- на фиг. 2 - принципиальная схема блока разрешения счетаt на фиг. 3 - принципиальная схема блока горизонтальной координаты,- на фиг. 4 - принципиальная схема блока вертикальной координаты на фиг. 5 - временные диаграммы, поясняющие работу блока разрешения счета ; на фиг, 6 - временные диаграммы, поясняющие работу блока вертикальной координаты на фиг. 7 - диаграммы формирования горизонтальной и вертикальной координат начала годного участка контролируемой поверхности.

Устройство содержит блок 1 света, координатный стол 2, микроскоп 3, передающую телевизионную камеру 4, генератор 5 тактовых импульсов, первый 6, второй 7, третий 8 элементы задержки, первый 9, второй 10, третий 11 регистры сдвига, селектор 12 контура дефекта, блок 13 разрешения счета, блок 14 формирования горизонтальной координаты, блок 15 формирования

вертикальной координаты, первый 16

4

и второй 17 триггеры, селектор 18 переднего фронта кадрового синхроимпульса, селектор 19 заднего фронта кадрового синхроимпульса, селектор 20 переднего фронта строчного синхро- импульса, селектор 21 заднего фронта строчного синхроимпульса, первый 22, второй 23, третий 24, четвертый 25 элементы И, элемент ИЛИ 26 , счетчик 27 , триггер 28, первый 29, второй 30, тре- тий 31, четвертый 32 счетчики, D-триг- гер 33, первую 34, вторую 35, третью 36, четвертую 37 схемы сравнения, селектор 38 переднего фронта импульса, характеризующего наличие дефекта, се лектор 39 заднего фронта импульса, характеризующего наличие дефекта, первый 40, второй 41, третий 42, четвертый 43, пятый 44 триггеры, первый 45,

5

0 5

Q

5

0

5

второй 46, третий 47, шестой 48, седьмой 49, четвертый 50, пятый 51, восьмой 52, девятый 53, десятый 54 элементы И, первый 55, второй 56, третий 57, четвертый 58, пятый 59, седьмой 60, шестой 61, восьмой 62, девятый 63 и десятый 64 элементы ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемая поверхность, например лента, поступает на координатный стол 2 в стоп-кадровом режиме и подсвечивается блоком 1 Подсвета, изображение контролируемого участка поверхности ленты, увеличенное микроскопом 3, подается на вход камеры 4, в которой оптическое изображение преобразуется в электрический сигнал, нормированный по амплитуде и времени.

Преобразованный сигнал имеет две градации яркости: черного и белого, и подается на вход первого 6 элемента задержки, который задерживает видеосигнал на время периода строчной развертки камеры 4. Второй 7 и третий 8 элементы задержки идентичны первому элементу 6 задержки и включены последовательно, поэтому сигнал на их выходах задерживается соответственно на два и три периода строчной развертки камеры 4. Задержанные сигналы с выходов первого 6, второго 7 и третьего 8 элементов задержки поступают соответственно на входы первого 9, второго 10, третьего 11 регистров сдвига, при этом на тактовые входы регистров сдвига поступают тактовые импульсы с выхода ГТИ 5, синхронизированного импульсами КСИ и ОСИ с соответствующих выходов камеры 4. Последние три разряда первого 9, второго 10 и третьего 11 регистров сдвига расположены в виде матрицы и образуют активное окно.

Информация в виде видеосигнала контролируемого участка поверхности ленты поступает в активное окно в темпе развертки камеры 4 и с такой же скоростью обрабатывается в селекторе 12 контура дефекта, при этом активное окно просматривает все точки растра камеры 4 на время одного кадра, а на выходе селектора 12 контура дефекта присутствует информация о начале или окончании дефекта.

По программе из ЭВМ, например, или оператором в момент подачи под5

света из блока 1 подсвета на координатный стол 2, на вход запуска блока 13 разрешения счета подается импульс, который переключает первый триггер 16 и сигнал логической 1 с его выхода поступает на второй вход первого 22 элемента И, разрешая прохождение импульсов кадровой синхронизации (КСИ) чэ входы селектора 18 переднего фронта импульса КСИ и селектора 19 заднего фронта импульса КСИ, на выходе которых получают соответственно импульсы КСИ и КСИ , импульс КСИ поступает на S-вход второго триггера 17 и переключает его, с выхода которог сигнал логической 1 поступает на первые входы второго 23, третьего 24 и четвертого 25 элементов И, разрешая прохождение на их выходы сооветственно импульсов, характеризующих наличие дефектов, импульсов строчной синхронизации (ССИ) и тактовых импульсов (ТИ) с соответствующих блоков.

С выхода третьего элемента И 24 импульсы ССИ поступают на вхоч селектора переднего фронта импульса ССИ и селектора 21 заднего фронта импульса ССИ, на выходах которых получают соответственноимпульсы ССИ ч ССИ , таким образом сформи Tfrtt I

рованные импульсы КСИ

КСИ

ССИ

ССИ , импупьсы, характеризующие наличие дефекта, и импульсы ТИ поступают на соответствующие выходы блока 13 разрешения счета для синхронизации и формирования коор- динат начала годного участка контролируемой поверхности в блоках формирования горизонтальной 14 и вертикальной 15 координат. С приходом импульса КСИ на первый вход блока 15 вертикальной координаты первый 29, второй 30, третий 31 и четвертый 32 счетчики и триггер 33 обнуляются, второй 41, третий 2, четвертый 43 и пятый 44 триггеры переключаются так, что на их выходах устанавливается сигнал логического О, т.е. устанавливаются в начальное положение. Анализ изображения контролируемого участка начинается с первой строки последовательно (фиг./ и 6).

В момент обнуления первого счетчика 29 и триггера 33 срабатывает первая схема 34 сравнения, которая работает следующим образом. На первых ин0

93116

формационьых входях первой СХР::Ы 34 сравнения присутствует код ЧИСЛР, ступающег о с информационных выходоь триггера 33, а на вторых информацкг н- ных входах - код числа, ьс т„тчен Ь й при подсчете ТИ первым счетчиком 29, в момент-равенстве кодов на первом и информационных входгх первой схемы 3 сравнения, н ее выходе появляется сигнал логической 1, Который переключает первый триггер 40 и устанавливает не его выходе сигнал логической 1, который приходит на 5 первые входы первого 45, второго 46 и третьего 47 элементов К, разрешая прохождение соответственно сигналов: переднего фронта импульса, характерч- зующсго наличие дсфек-ia, заднего фронта импульса, характеризующего наличие дефекта, и ТИ.

При отсутствии дефектов в строке сиги-1 ты ча вьгхсдах первого 45 и вто- poi о 46 эпементов И не прксутстяуют, т.е. на инверсном выходе второго 41 триггера присутствует сигнал логической 1, Импульсы ТИ с выхода третьего элемента И поступает на счетный вход второго 30 счетчика и полученный с помощью второго 30 код числа поступает на пепвь-е информационные выходы второй схемы 35 сравнения, которая работает следующим образом„ На вторые входы информационные подаемся кед числч, например, оператором с пульта, этот код отображает в цифровой форме заданную длину годного участка, при этом, если код числа на первом информационном входе боль-

0

5

0

5

ше, чем код числл на втором информационной входе второй схемы 35 сравнения, то на первом выходе присутствует сигнал логической 1, при равенстве кодов сигнал логической 1 устанавливается на втором выходе схемы 35 сравнения, а при бопьшем коде на вторых информационных входах, чем HO. первых - сигнал логической 1 появляется на третьем выходе второй схемы сравнения.

Таким образом, в момент появления импульса ССИ на третьем входе девятого элемента И 53 и присутстП л II

вии логических

на втором входе

этого элемента с выхода пятого элемента ИЛИ 59 (т.е. длина анализируемой строки больше заданной длины годного участка к является годной) и первом входе с инверсного выхода вто716

рого триггера 41, импульс СОИ проходит через восьмой элемент ИЛИ 62 на счетный вход третьего счетчика 31, этот же импульс поступает на счетный вход четвертого счетчика 32, т.е. коды на информационных выходах третьего 31 и четвертого 32 счетчиков равны и четвертая схема 37 сравнения не сработает до тех пор, пока эти коды станут неравными.

Четвертая схема 37 сравнения работает следующим образом. На первых информационных входах четвертой схемы 37 сравнения присутствует код числа с выхода четвертого счетчика 32, а на вторых информационных входах - код числа с информационных выходов третьего счетчика 31, который подсчитывает годные строки, если в процессе анализа строка оказалась негодной, то третий счетчик 31 ее не подсчитает, а четвертый счетчик 32 подсчитает т.е. код на первом информационном входе четвертой схемы 37 сравнения больше, чем на первом, и на выходе

схемы появляется сигнал логической м t ii

Третий счетчик 31, подсчитывая годные строки, формирует код числа, который с информационных выходов поступает на первый информационный вход третьей схемы 36 сравнения, работа которой аналогична первой схеме 34 сравнения, а на вторые информационные входы подают код числа, отображающий и цифровой форме ширину заданного годного участка (способ подачи кода аналогичен способу подачи кода заданной длины годного участка), в момент равенства кодов на выходе третьей схемы 36 сравнения появляется сигнал логической 1, Сигнал логической 1 с выхода третьей схемы 36 сравнения поступает на S-вход пятого триггера 44 и на выходе устанавливается сигнал логической 1, который поступает на первый вход десятого элемента И 54 и с приходом на второй вход

импульса КСИ на выходе формируется импульс разрешения считывания, который при отсутствии годного участка на контролируемой поверхности не сформирован, а следовательно, информация не считана.

При появлении импульса, характе- , рнзующего наличие дефекта, на выходе селектора 38 переднего фронта импульса, характеризуюгцего наличие

8

5

0 Q е

5

0

5

дефекта, появляется импульс, который переключает второй триггер 41 и производит анализ выходов второй схемы 35 сравнения: если на первом или втором выходах второй схемы 35 сравнения присутствует сигнал логической 1 (длина анализируемой строки до появления дефекта больше или равна соответственно заданной длине годного участка), то срабатывает третий триггер 47 и на его выходе устанавливается сигнал логической 1, который поступает на первый вход восьмого элемента И 52, разрешая прохождение импульса ССИ на счетный вход третьего счетчика 31, т.е. подсчитывается годная строка, если сигнал логической 1 присутствует на третьем выходе второй схемы 35 сравнения (длина анализируемой строки до появления дефекта меньше заданной длины годного участка, т.е. строка до появления дефекта не годная) , срабатывает четвертый триггер 43 и сигнал логической 1 с выхода четвертого триггера 43 поступает на второй вход шестого элемента И 48. i

В момент появления импульса с вы- хода селектора 39 заднего фронта импульса, характеризующего наличие дефекта, на выходе шестого элемента И 48 формируется импульс, который, поступая на С-вход триггера 33, переписывает код числа с информационных выходов первого 29 счетчика в триггер 33, т.е. формируется вертикальная координата, но анализ строки снова возобновляется: сигнал с выхода шестого элемента И 48 поступает на шестой элемент ИЛИ 61 и с выхода его на Б-вход четвертого триггера 43, переключая его в первоначальное состояние (сигнал на его выходе О) и сигнал с выхода шестого элемента И 48 поступает на второй вход седьмого элемента И 49 и при наличии сигнала логической 1 на его первом входе, т.е. на инверсном выходе третьего триггера 42 присутствует сигнал логической 1, сигнал поступает через седьмой элемент ИЛИ 60 на R-вход второго триггера 41, переключая его в.исходное состояние (сигнал на инверсном

выходе 1).

Если анализируемая строка является не годной, то на выходе четвертой схемы сравнения появляется сигнал

916193

логической 1, который поступает на вход триггера 28 блока 14 горизонтальной координаты и код числа подсчитанных строк счетчиком 27 с информационных выходов его переписывается в триггер. Таким образом, на выходах триггера присутствует код горизонтальной координаты. Информация на информационных выходах блоков горизонталь- Q ной 14 и вертикальной 15 координат представляет собой код координаты начала годного участка контролируемой поверхности в масштабе телевизионного кадра, который может быть преобра- зован в линейный масштаб контролируемой ленты и представлена оператору на индикаторах либо вводиться непосредственно на исполнительное устройство, отмечая годный участок.jo

Предлагаемое устройство позволяет решить задачу селекции годного участка при наличии дефектов, что позволяет сократить отходы годного материала (керамической ленты, полупроводниковых25 пластин и т.п. Например, при контроле конденсаторной керамической пленки при использовании существующих методов пленки с 1 м составляет примерно 75%, а при использовании предлагаемо- 30 го устройства можно снизить отход пленки до 30-40%, что дает значительный экономический эфЛект.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля плоских однородных поверхностей, содержащее оптически соединенные и последовательно расположенные блок подсвета, координатный стол, микроскоп и передающую телевизионную камеру, генератор тактовых импульсов, с первого по третий регистры сдвига, селектор контура дефекта и с первого по третий последовательно соединенные элементы задержки, вход первого элемента задержки подключен к информационному выходу передающей телевизионной камеры, информационные входы первого, второго и третьего регистров сдвига подключены к выходам соответствующих элементов задержки, а тактовые входы - к выходу генетатора тактовых импульсов, первый и второй синхровхо- ды которого соединены соответственно с выходами кадровой и строчной синхронизации передающей телевизионной камеры, входы данных селектора контура

Qjo

25 30

35

.Q ,,-

0

1 110

дефекта подключены к соответствующим выходам первого, второго и третьего регистров сдвига, отличающееся тем, что, с -цепью расширения области применения, в устройство введены блок разрешения счета,

блок формирования горизонтальной координаты, блок формирования вертикальной координаты, первый и второй входы кадровой синхронизации, первый информационный вход, первый и второй входы строчной синхронизации и тактовый вход которого подключены к одноименным выходам блока разрешения счета, входы кадровой и строчной синхронизации которого подключены соответственно к выходам кадровой и строчной синхронизации передающей телевизионной камеры, информационными вход - к выходу селектора контура дефекта, синхровход - к выходу генератора тактовых импульсов, а стартовый и блокирующий входы являются соответственно входами запуска и остановки блока, входы кадровой и строчной синхронизации блока горизонтальной координаты подключены соответственно к одноименным выходам блока разрешения счета, а тактовый вход - к тактовому выходу блока вертикальной координаты, второй и третий информационные входы которого являются соответственно вторым и третьим информационными входами блока, а стробирующий чыход - выходом разрешения считывания, выход блока формирования горизонтальной координаты и выход данных блока вертикальной координаты являются соответственными информационными выходами устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок разрешения счета содержит первый и второй триггеры, с первого по четвертый элементы И, элемент ИЛИ, селектор переднего фронта кадрового синхроимпульса, селектор заднего фронта кадрового синхроимпульса, селектор переднего фронта строчного синхроимпульса, селектор заднего фронта строчного синхроимпульса, первые входы второго, третьего и четвертого элементов И подключены к выходу второго триггера, Зтвход которого является первым выходом кадрового синхронизатора блока и подключен к выходу селектора переднего фронта кадрового синхроимпульса, вход

которого и вход селектора заднего фронта кадрового синхроимпульса соединены с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с выхо- дом первого триггера, S-вход которого является стартовым входом блока, а R-вход - выходом блокировки блока и соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом селектора заднего фронта кадрового синхроимпульса и является вторым выходом кадровой синхронизации блока, R-вход второго триггера соединен с выходом элемента ИЛИ, а вто- рой вход первого элемента И является первым входом кадровой синхронизации блока, выход селектора переднего фронта строчного синхроимпульса является первым выходом строчной синхронизации блока, а вход селектора переднего фронта строчного синхроимпульса и вход селектора заднего фронта строчного синхроимпульса соединены с выходом третьего элемента И, выход селектора заднего фронта строчного синхроимпульса является вторым выходом строчного синхноимпуль са блока, выходы второго и четвертого элементов И являются ответствен- но информационным и тактовым выходами блока, а вторые входы второго, третьего и четвертого элементов И являются информационным, вход строчной синхронизации - тактовым входами блока.

3.Устройство по п. отличающееся тем, что блок формирования горизонтальной координаты содержит счетчик и триггер, Б-вход которого подключен к информационным выходам счетчика, счетный вход которого является входом строчной синхронизации блока, а обнуляющий вход счетчика соединен с обнуляющим входом триггера и является входом кадровой синхронизации блока, С-вход триггера является тактовым входом блока, а информационные выходы - выходом блока.

4.Устройство по п.15 о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что блок формирования вертикальной координаты содержит

с первого по четвертый счетчики, D-триггер, с первого по четвертую схемы сравнения, сепектор переднего фронта импульса, характеризующего наличие дефекта, селектор заднего фронта импульса, характеризующего наличие дефекта, с первого по пятый RS-триггеры с первого по десятый элементы И и с первого по десятый элементы ИЛ выход десятого элемента И является стробируюшим выходом блока, а первый вход соединен с прямым выходом пятого RS-триггера, S-вход которого подключен к выходу третьей схемы сравнения, первые информационные входы которой и первые информационные входы чертвертой схемы сравнения соединены с информационным выходом третьего счетчика, счетный вход которого соединен с выходом восьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом восьмого элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом третьего RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого и первый вход девятого элемента И соединены с выходом пятого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам Больше и Равно второй схемы сравнения, первые информационные входы которой подключены к информационным выходам второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого и первые входы первого и второго элементов И соединены с выходом первого RS-триггера, S-вх которого соединен с выходом первой схемы сравнения, первые информационные входы которой соединены с информационными выходами D-триггера и являются выходом данных блока, второй информационный вход первой схемы сравнения и D-вход D-триггера подключены к информационному выходу первого счетчика С-вход D-триггера, первый вход седьмого элемента И, первые входы четвертого и шестого элементов ИЛИ соединены с выходом шестого элемента И, первый вход которого соединен с выходом четвертого RS-триггера5 S-вход которого соединен с выходом пятого элемента И, первый вход которого соединен с выходом Меньше третьей схемы сравнения а второй вход пятого элемента И, второй вход четвертого элемента И, S-вхо второго RS-триггера соединены с выходом первого элемента И, инверсный выход второго RS-триггера соединен с вторым входом девятого элемента И, выход которого соединен с первым входом восьмого элемента ИЛИ, обнуляющий вход D-триггера соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого и первый вход девятого элемента ИЛИ соединены с выходом четвертой схемы сравнения и являются тактовым выходом блока, вторые информационные входы четвертой схемы сравнения подключены к информационны выходам четвертого счетчика, обнуляю щий вход которого и обнуляющий вход третьего счетчика соединены с выходом девятого элемента ИЛИ, второй вход которого, R-вход пятого RS-триг гера, первый вход седьмого элемента ИЛИ, второй вход четвертого элемента ИЛИ, второй вход шестого элемента ИЛИ, первый вход третьего элемента ИЛИ,

первые входы первого и второй вход второго элементов ИЛИ являются синхровходом блока, R-вход второго RS-триггера соединен с выходом седьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом шестого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу третьего RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, второй вход шестого элемента И соединен с выходом второго элемента-И, второй вход которого подключен к выходу селектора заднего фронта импульса, характеризующего наличие дефекта,вход -которого является первым информационным входом блока и подключен к входу

,. Q

0

5

0

5

селектора выделения переднего фронта импульса, характеризующего наличие дефекта, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, второй вход третьего элемента И является шестым входом блока и подключен к t. счетному входу первого счетчика, обнуляющий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого, второй вход третьего, третьи входы четвертого, шестого и седьмого элементов ИЛИ являются вторым входом строчных сихроимпульсов блока, R-РХОД первого RS-триггера соединен с выходом десятого элемента ИЛИ, первый вход которого, счетный вход четвертого счетчика, третий вход девятого элемента И и второй вход восьмого элемента И являются синхровходом блока, вторые входы десятого элемента И и десятого элемента ИЛИ являю ся вторым входом блока кадровой синхронизации, обнуляющий вход второго счетчика соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, R-вход четвертого триггера соединен с выходом шестого элемента ИЛИ, вторые информационные входы второй и третьей схем сравнения являются соответственно вторым и третьим информационными входами блока, третьи входы первого, второго и третьего элементов И подключены к инверсному выходу пятого RS-триггера, выход восьмого элемента И соединен с вторым входом восьмого элемента ИЛИ.

Изобретение относится к области контроля характеристик изображения объекта путем анализа его изображения. Целью изобретения является рас- ширение области применения устройства. Устройство содержит блок подсвета 1, координатный стол 2, микроскоп 3 и передающую телевизионную камеру 4, три элемента задержки 6-8, первый, второй и третий регистры сдвига 9-11, генератор тактовых импульсов 5, селектор 12 контура дефекта, блок формирования горизонтальной координаты 14, блок формирования вертикальной координаты 15, блок разрешения счета 13. Изобретение может найти применение в приборостроительных отраслях промышленности и в отраслях, связанных с точным машиностроением. з.п. ф-лы, 7 ил. « tf с

я

к

;

„W

Jeaf

jt

ecu

Q

17

Ј

1

28

Q

Выход

Ф«аЗ

Ш/

кси

нем

CO/J «fcJl

ОСИ

1

7

,J4JUUlШШJlЛJlЛJlJL ЛЛЛЛJ

I II

&/Х05 четЬер/гюго К$- mpuKЈpr f- ,

Выход шестого : мента и р{

Выход 8&1 М& MHjff|

1 F Ii

Arf-ю 5 °ts-mpuszepa hnaSV k

эленечта и

Г

JL

аемь fee

чь

п

-it-it-ft-ff

П

Дефект

0 / 2i 3 4 5 ff.... М столбец

Н строка

а) Размещение участка заданных геометрических размеров на годном yvacmxe поверхности

ИнфЗ

б) Участок заданных геометрических размеров

ФигЛ

Мнф.2