Телевизионный способ измерения геометрических размеров объектов кольцевой формы Советский патент 1991 года по МПК G01B21/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах технического зрения, в частности в аппаратуре контроля геометрических размеров объектов кольцевой формы.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет предельного увеличения изображения по ширине измеряемого кольца и вычисления координат суммированием постоянной и переменной составляющих радиуса-вектора .

На фиг. 1 - измерительная плоскость, проекция изображения объекта кольцевой формы и полярная система

координат, в которой определяются координаты измерительных точек, относящихся к объекту измерения; на фиг. 2 - структурная схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ.

Для осуществления предлагаемого способа телевизионную камеру размещают над сегментом внешнего и внутреннего контура объекта, а объектив фокусируют так, чтобы увеличенный по ширине сегмент кольца своим внутренним контуром сблизился с начальной границей поля зрения, который является окружность радиуса г0 (постоянная составляющая), а внешний контур сегмента

СЛ СС

31657%

кольца должен приблизиться к оконечной границе поля зрения, которой является окружность радиуса R-r0+d (Фиг. 1).

Сканирование изображения объекта производят только по одном строке. Количество N сканирований в одном цикле измерений определяется из соотношенияJQ

N-p./ДС,(1)

где 0 - периметр внешнего контура

изображения объекта измерений;

&{ - заданная абсолютная ошибка

измерений.)5

La г сканирования равен

ч Цг- «

Циклическая частота вращения объекта измерении определяется из COOT- g ношения

(3)

где Т - период сканирования.

Величина d ширины плоскости анали- за телевизионной камеры может быть получена экспериментально или теоретически по соотношению

d-k.L,(4)

где k - коэффициент -тропорционапьнос- ти между L длиной линии строки теге- визионного растра и d шириной плоскости анализа телевизионной камеры.

Необходимое количество измерительных точек по линии сканирования поверхности объекта для обеспечения за- данной точности измерения получает из соотношения

,(5)

где ДЈ - абсолютная ошибка измерения геометрически размеров объ екта.

Активная длительность v телевизионного сигнала строки, по которой осуществляется сканирование изображения объекта, определяют из соотношения

Ъ йЈ-п,(в)

где п - количество точек по линии

сканирования изображения объекта; полученное по форму- ле (5);

ft С - длительность, которой соответствует одна измерительная точка строки.

При шаге развертки телевизионного сигнала изображения &Ц) в течение цикла измерений радиус-вектор г,1 полярной системы координат описывает

5

g

на измерительной плоскости полный растр, формируемый при круговом обзоре изображения объекта измерения.

Величина полярного радиуса и угла, соответствующего измерительной точке A(i,j j, равна

rij r0+Јr ,(7)

ьч.1, J(3)

величина постоянной состав5

С

5

0

0

5

5

где г о ляклцей,

а urv - величина переменной составляющей полярного радиуса-вектора .

Устройство, осуществляющее данный способ (фиг. 2), содержит блок 1, включаюпцчй прозрачную измерительную платформу с источником подсвета и электропривод со схемой управления, блок /. датчик телевизионных сигналов, представляющий собой линейный преобразователь, впл-хчченный на приборе с зарядовой сватью, и схему рач- лертьи сигнала изображения по строке, блок 3 обработки телевизионных сигналов, блок 4 - буферное запоминающее устройство, блок 5 - электронно-вычислительную машину, блок 6 - дешифратор .

Устройство работает следующим образом ,

При подаче питающих напряжений с таймера блока 5 в схему развертки строки блока / в блок 3 и в блок 4 поступают тактовые импульсы, по которым осуцествляется синхронизация ра- Ссты этих блоков. Управление процессом измерения идет от блока 5, работающего по заданной программе. По команде программы Пуск от блока 5 ня дешифратор 6 поступает код1, преобразуемый дешифратором 6 в импульс, по которому запускается электродвигатель, и измерительная платформа с рчзмощеиным на ней объектом измерения приводится во вращательное движение. Но команде Измерение от блока 5 в блок 2. датчика телевизионных сигналов ч в блок 4 буферного запоминающего устройства поступает с дешифратора 6 импульс, сформированный по коду, поступающему на вход дешифратора 6 с устройства вывода блока 5 и соответствующему команде Измерение. По поступившему импульсу все счетные элементы указанных блоков переводятся в исходное нулевое состояние и после этого начинается автоматическое измерение изображения объекта.

Ь16

Б блоке телевизионного датчика формируется видеосигнал строки и видеосигнал, соответствующий изображению объекта измерения. Эти сигналы поступают в блок 3 обработки телевизионных сигналов, где они преобрп (уюч с в стробирующии импульс сигналов прямого хода строки, интервал-импульс, соответствующий изображении объекта измерения, и измерительные импульсы, которые выдаются схемой совпадения при подаче на нее стробирунчцгго импульса сигналов прямого хода строки и тактовых импульсов с таймера бто- ка 5. Измерительны 1 импульсы просчитываются в устройстве кодировать, размеренном в блоке 3, и по переднему фронту интервал-импутьоа устройство кодирования выдает код координаты переменной составляющей полярного радиуса, соответствующей, например, точке Л (фиг. 1), а по заднему фронту - код координаты, соответствующий переменной составляющей полярного радиуса в точке В. С выхода блока 3 обработки телевизионных сигналов коды координат переменной составляющей полярного радиуса данного сканирования поступают в буферное запоминающее устройство блока 4.

По последнему измерительному импульсу сигнала строки в блоке 3 обработки телевизионных сигналов формируется код, который поступает в блок 5 и приводит к считыванию содержимого блока 4 буферного запоминающего устройства в оперативную память б юка S. Временной интервал t, в течение

0

5

0

5

0

5

сумме всех предыдущех сканировании изображения объекта, включая и текущее сканирование. Тлительность б| выпот нения команды записи единицы вместе с временным интервалом t записи кодов, соответствующих переменной составляющей полярного радиуса, и вместе с активной длительностью строки с составляет период Т сканирования изобраления объекта

, + L + Ј.(9)

На этом заканчивается сбор данных по одной строке сканирования изображения объекта измерений, и тут же снова следует команда Измерение, по которой работа измерительной системы повторяется с той разницей, что также выполняется программа по расчету полярного радиуса по формуле (7) и полярного угла по формуле (8) для радиуса вектора, измеренного при предыдущем сканировании.

Определение геометрических размеров кольца так же, как и расчет полярных координат, осуществляется программным способом, при котором ширина кольца определяется в результате вычитания координат внутреннего контура из соответствующих координат внешнего контура.

Общее количество сканирований изоб- ражетгия объекта измерений задается по формуле (1) и заносится в память блока 5. Тогда, когда в- процессе выполнения программы текущее число сканирований становится равным заданному общему чипу сканирований блок 5 выдает команду Стоп, в результате

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах технического зрения. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет предельного увеличения изображения по ширине измеряемого кольца и вычисления координат суммированием постоянной и переменной состатшяюг х радиуса- вектора. Предельно увеличенные изображения сегментов объекта кольцевой формы, размеренного на прозрачной вращающейся платформе, поступают в плоскость анализа телевизионной камеры. Размеры плоскости анализа определяют величину переменной составляющей, постоянная составляющая определяется как расстояния от геометрического центра объекта до плоскости анализа телевизионной камеры. Сканирование объекта ведется по одной строке телевизионной камеры при вращении объекта вместе с прозрачной измерительной платформой. Количество сканирований определяется величиной периметра внешнего контура объекта измерений и абсолютной ошибкой измерений. 2 ил. SS О С

которого происходит запись кодов пере-40 которой импульсом с дешифратора 6 менной составляющей полярного радиуса в оперативную память блока 5, выбирается постоянной и одинаковой величины для каждого сканирования в цикле измерев блоке 3 обработки видеосигналов прекращается обработка сигналов из ражения, а в блоке 1 срабатывает схема управления электропривода и танавлчвается электродвигатель с и мерительной платформой и размещенн на ней объектом измерений.

нии, а вместе с длительностью г, выполнения команды записи единицы этот временной интервал t соответствует длительности обратного хода сигнала развертки строки.

После выполнения команды записи данных в блок 5 из блока 4 выполняется команда записи единицы в ячейку памяти блока 5, предназначенную для формирования кода числа сканирований Единица, соответствующая каждому текущему сканированию, складывается с содержимым ячейки памяти для кодов числа сканирований, в результате чего формируется код, соответствующий

которой импульсом с дешифратора 6

в блоке 3 обработки видеосигналов прекращается обработка сигналов изображения, а в блоке 1 срабатывает схема управления электропривода и ос - танавлчвается электродвигатель с измерительной платформой и размещенным на ней объектом измерений.

Формула изобретения

Телевизионный способ измерения геометрических размеров объектов кольцевой формы, заключающейся в том, что формируют изображение объекта измерения в плоскости анализа телевизионной камеры, совмещают полюс полярной системы координат с геометрическим центром изображения объекта, поочередно однострочно сканируют

и поворачивают изображение объекта вокруг геометрического центра, вычисляют полярные координаты по величине радиуса-вектора и угла поворота изображения объекта, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью попы- шения точности измерение, предельно увеличенное изображение объекта формируют из сегментов, постоянная сос

тавляющая радиуса-вектора определяется до начала измерений как расстояние от геометрического центра до плоскости анализа телевизионной камеры, переменная составляющая радиуса-вектора определяется шириной плоскости анализа тепевизионной камеры, а радиус-вектор рапен сумме постоянной и переменной составляющих.

Фиг.1