Устройство для обнаружения дефектов полотна Советский патент 1991 года по МПК D06H3/08 

Изобретение относится к промышленности средств связи (телевидению).

Известно устройство для обнаружения дефектов полотна (телевизионный дефектоскоп), содержащее фотоприемник, оптически сопояженный посредством объектива с контролируемым участком полотна, размещенным на подающем транспортере, кинематически связанном с чувствительным элементом, датчик положения участков полотна, блок обработки информации, включа- ющий формирователь управляющих сигналов, и регистратор. Однако известное устройство не обеспечивает требуемой точности обнаружения дефектов.

Цель изобретения - повышение точности обнаружения дефектов.

Для этого в устройство для обнаружения дефектов полотна введены дополнительный фотоприемник, формирователь апертур,.элемент задержки, схема выделения и формирования разностного сигнала, зеркало, установленное с наклоном к плоскости движения полотна между объективом и фотоприемником. При этом плоскость, в которой лежит зеркало, перпендикулярна направлению движения материала и пересекает продольную ось объектива, а дополнительный фотоприемник оптически сопряжен с контролируемым участком полотна посредством зеркала и объектива. Кроме того, фотоприемник электрическим выходом связан с первым и через элемент задержки - с вторым входами схемы выделения и формирования разностного сигнала, третий вход которой соединен с выходом дополнительного фотоприемника, а четвертый объединен с первым входом

ON Ю V|

4 СЛ

формирователя апертур и связан с первым выходом формирователя управляющих сигналов. При этом выходы схемы выделения и формирования разностного сигнала соединены с соответствующими входами регистратора, вход формирователя управляющих сигналов соединен с выходом датчика положения участков полотна, второй и третий его выходы связаны соответственно с вторым и третьим входами формирователя апертур, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими фотоприемниками,

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для обнаружения дефектов полотна; на фиг.2 - функциональная схема схемы выделения и формирования видеосигнала; на фиг.З - функциональная схема формирователя апертур.

Устройство содержит объектив 1. Поле зрения этого объектива должно быть , сопряжено с наблюдаемым участком 2 контролируемой поверхности. Участок 2 контролируемой поверхности, представляющей собой поверхность полотна, имеет возможность перемещения в поле зрения объектива 1, так как упомянутое полотно установлено на транспортере 3, имеющем возможность продольного перемещения. Транспортер 3 содержит несколько валиков 4. Один из валиков 4 связан с датчиком 5 положения объекта. Датчик 5 содержит преобразователь б перемещений, счетчик 7 импульсов, компаратор 8 и датчик 9 кода. При этом преобразователь б соединен с валиком 4 через схему 10 кинематической связи. Схема 10 может представлять из себя редуктор, входной вал которого соединен с одним из валиков 4, а выходной - с преобразователем 6. В свою очередь преобразователь 6 может быть выполнен в виде непрозрачного диска с расположенными по концентрической окружности отверстиями круглой формы. Ось этого диска соединена с выходным валом редуктора, а соосно с одним из упомянутых отверстий диска по обе стороны от него установлена оптически связанная пара светодиод - фотодиод, выход которого через усилитель соединен с выходом преобразователя 6. Выход преобразователя 6 присоединен к счетному входу счетчика 7. Счетчик 7 выходами поразрядно подключен к одним входам компаратора 8. Компаратор 8 подсоединен другими входами к выходам датчика 9. Выход компаратора 8 соединен с входом установки счетчика 7 и выходом датчика 5. В свою очередь выход датчика 5 подключен к входу формирователя 11 управляющих сигналов. Формирователь 1J

может быть выполнен в виде формирователя фазных импульсов, импульсов прямого хода и синхроимпульсов При этом формирователь фазных импульсов соединен входом с входом формирователя 11, а выходами фазных импульсов - с одноименными выходами формирователя 11. Кроме того, выход импульсов первой фазы формирователя фазных импульсов под0 ключей к одноименным входам формирователя импульсов прямого хода и формирователя синхроимпульсов, соединенного входом с входом формирователя 11, а выходами импульсов строчной и кадро5 вой частоты - к одноименным выходам формирователя 11. Выход же импульсов прямого хода формирователя импульсов прямого хода присоединен к одноименному выходу формирователя 11.

0В формирователе 11 выходы импульсов

прямого хода, фазных импульсов и синхроимпульсов подсоединены к одноименным входам формирователя 12 апертур. Формирователь 12 выходами сгруппированных

5 фазных импульсов соединен с соответствующими входами линейных многоэлементных фотоприемников 13 и 14, а выходами импульсов управления выходного устройства - с одноименными входами фотопри0 емников 13 и 14 (на фиг.1 отдельно не показаны).

В качестве фотоприемников 13 и 14 могут быть использованы серийные ФПЗС линейки. При этом фоточувствительная

5 поверхность фотоприемников 13 и 14 должна быть совмещена с фокал ьной плоскостью объектива 1, в сходящемся пучке которого наклонно к его оптической оси установлено отражающее зеркало 15. Зеркало 15 разде0 ляет линейное поле зрения объектива 1 на две части, в каждой из которых установлены упомянутые фотоприемники 13 и 14. При этом фотоприемники 13 и 14 должны быть расположены параллельно и симметрично

5 друг с другом. Причем фотоприемник 13 должен быть установлен неподвижно, а фотоприемник 14 - с возможностью параллельного перемещения относительно фотоприемника 13. Зеркало 15 должно

0 быть плоскопараллельным и иметь высокий коэффициент отражения. Выходные транзисторы фотоприемников 13 и 14 подключены к сигнальным входам схемы 16 выделения и формирования разностного

5 сигнала. Кроме того, выход фотоприемника 13 через линию 17 задержки соединен с входом задержанного сигнала схемы 16. При этом линия 17 должна иметь регулируемое время задержки, примерно равное времени прямого хода {времени строки).

Вход синхроимпульсов схемы 16 подсоединен к одноименному выходу формирователя 11. Выходы схемы 16 присоединены к соответствующим входам регистратора 18 который содержит средства счета выделенных дефектов, индикатор и видеоконтрольное устройство (ВКУ).

Схема 16 выполнена в виде дифференциальных усилителей 19 и 20, фильтра 21 нижних частот, компаратора 22, формирователя 23 видеосигнала, а также переключателей 24 и 25. При этом входы усилителя 19 соединены с сигнальными входами схемы, а у усилителя 20 один вход подключен к сигнальному входу схемы 16, вход задержанного сигнала которой присоединен к другому входу усилителя 20. Выходы усилителей 19 и 20 через переключатель 24 подсоединены к входу фильтра 21, присоединенного выходом к одному из входов компаратора 22, другой вход которого подсоединен к источнику опорного напряжения. Выход компаратора 22 служит выходом выделенного сигнала схемы 16 и через переключатель 25 подключен к сигнальному входу формирователя 23, выход которого служит выходом сигнала полного ТВ сигнала схемы 16. Кроме того, формирователь 23 соединен сигнальным входом через переключатель 25 с двумя сигнальными входами и входом задержанного сигнала схемы 16, а входом сигнала синхронизации - с входом импульсов строчной и кадровой частот схемы 16

Формирователь 12 апертур содержит первый управляемый делитель 26, три логических схемы И 27 - 29, а также три электронных ключа 30 - 32. Причем счетный вход делителя 26 соединен с входом импульсов прямого хода формирователя 12, а его вход импульсов кадровой частоты подключен к входу установки делителя 26, выход которого присоединен к одним входам схем 27 - 29, другие входы которых подсоединены к соответствующим входам фазных импульсов формирователя 12. Выходы схем 27 - 29 соответственно соединены с входами управления ключей 30-32, выходы которых служат выходами сгруппированных фазных импульсов формирователя 12. В свою очередь второй управляемый делитель 33 счетным входом соединен с выходом схемы 29, а его вход установки - с входом импульсов строчной частоты формирователя 12. Выход делителя 33 присоединен к входу четвертого ключа 34, выход которого служит выходом импульсов управления выходными устройствами формирователя 12.

Устройство работает следующим образом.

Наблюдаемый участок 2 контролируемой поверхности проецируют с помощью объектива 1 на фоточувствительнучэ поверхность линейных фотоприемникоч 13 и 14. Причем проекция всех элементов фотоприемника 13 или 14 на контролируемую поверхность соответствует одной строке разложения. Движение транспортера 3 обеспечивает контроль всей поверхности

0 ткани, пленки и т.д. Поэтому проекция фотоприемников 13 и 14 на контролируемую поверхность соответствует двум строкам разложения, сдвинутым на заданную величину. При этом в процессе настройки вели5 чину сдвига изменяют перемещением подвижного фотоприемника 14 относительно неподвижного 13 и устанавливают равной периоду повторения сюжета на контролируемой поверхности. Например,

0 при контроле поверхности набивных тканей этот период определяется размером раппорты, наносимого на печатающий валик рисунка, В результате фотоэлектрического преобразования светового потока, попада5 ющего на фотоприемник 14 непосредственно, а на фотоприемник 13 - после отражения от зеркала 15, на выходе этих фотоприемников получают видеосигнал, который подают на сигнальные входы схемы 16. Кроме того,

0 на отдельный вход схемы 16 подают задержанный видеосигнал При этом время задержки выбирают таким, чтобы совместить во времени видеосигналы в начале и в конце одного из фотоприемников, например фо5 топриемника 13. Схемл 16 осуществляет выделение из видеосигнала дефектов, имеющихся на контролируемой поверхности, и формирует видеосигнал для наблюдения дефектов на контролируемой

0 поверхности с помощью ВКУ. Импульсный сигнал от выделенных дефектов, а также полный ТВ сигнал подают на регистратор 18, который считает дефекты, отображает их число на индикаторе, а также воспроизво5 дит наблюдаемое изображение или только дефекты на видеоконтрольном устройстве (ВКУ).

Для синхронизации работы фотоприемников 13 и 14 со скоростью движения транс0 портера и тем самым с положением наблюдаемого объекта импульсный сигнал с выхода преобразователя 6, кинематически связанного с одним из валиков транспортера 3 (например, с валиком 4), подают на счетчик

5 7. При этом в датчике 9 устанавливают кодовую комбинацию, соответствующую числу повторяющихся сюжетов (например, числу раппорт при анализе дефектов ткани), В момент совпадения этой кодовой комбинации с выходным кодом счетчика 7 на выходе

компаратора 8 образуется сигнал синхронизации 7 на выходе компаратора 8 образуется сигнал синхронизации, осуществляющий сброс счетчика 7 и синхронизацию формирователя 11. Формирователь 11 создает фазные импульсы для управления регистрами сдвига фотоприемников 13 и 14, импульсы прямого хода для выделения числа светочувствительных ячеек, используемых при фотоэлектрическом преобразовании в фотоприемниках 13 и 14, а также импульсы строчной и кадровой частоты, необходимые для управления формирователем 12 и формирования полного телевизионного сигнала в схеме 16. Все эти импульсы благодаря сигналу синхронизации, создаваемому датчиком 5, синхронны и синфазны с движением транспортера.

Формирователь 12 из поступающих на его входы импульсных сигналов создает импульсы, обеспечивающие изменение разрешающей способности фотоприемников 13 и 14 по вертикали (вдоль направления движения транспортера) и по горизонтали (вдоль фотоприемника, т.е. поперек направления движения транспортера), т.е. изменение апертур разложения изображения. Это позволяет увеличить чувствительность фотоприемника в обмен на уменьшение его разрешающей способности. Для выделения импульсного сигнала от дефектов и формирования видеосигнала для В КУ (находится в регистраторе 18) в схеме 16 на сигнальные входы дифференциальных усилителей 19 и 20 подают сигналы, создаваемые фотоприемниками 13 и 14. В связи с тем, что при настройке предлагаемого устройства сдвиг между проекциями фотоприемников 13 и 14 на транспортер 3 устанавливают равным периоду повторения контролируемого изображения, видеосигналы на выходе этих фотоприемников должны быть синхронны и синфазны между собой. Поэтому при установке одинаковых размахов сигнала на входе усилителя 19 в разностном видеосигнале на его выходе будут только сигналы дефектов. Эти сигналы дефектов очищают от помех с помощью фильтра 21 и в том случае, когда их размах превышает заданный порог, пропускают на выход схемы 16. Кроме того, с помощью усилителя 20 выделяют разностный сигнал от двух краев контролируемого изображения. Для этого вычитают задержанный видеосигнал на время прохождения заряда через фотоприемник 13 из незадержанного. При разных контрастах изображения на краях контролируемого материала на выходе усилителя 20 получают разностный сигнал, который после фильтрации с помощью фильтра 21 и пороговой обработки в компараторе 22 подают на выход схемы 16.

В схеме 16 осуществляют также формирование полного телевизионного сигнала

для наблюдения на ВКУ. Для этого в формирователе 23 замешивают в видеосигнал синхроимпульсы кадровой и строчной частоты. Для изменения формы апертур фотоприемников 13 и 14 в формирователе 12

0 импульсы прямого хода подают на счетный вход первого делителя 26. Изменяя коэффициент деления этого делителя, регулируют частоту и длительность сигналов на его выходе. Длительность этих сигналов в свою

5 очередь определяет число фазных импульсов, проходящих через схемы И. Это число, названное сгруппированными фазными импульсами, соответствует размеру апертуры фотоприемника по вертикали (т.е. в на0 правлении движения транспортера). Путем дальнейшего деления частоты фазных импульсов третьей фазы вторым делителем 33 получают фазные импульсы увеличенной длительности, которые, закрывая

5 выходные устройства фотоприемников 13 или 14, уменьшают их разрешающую способность в горизонтальном направлении. Таким образом, в предлагаемом устройстве при движении транспортера 3 с конт0 ролируемок тканью, пленкой и т.п., сравнивают видеосигналы, создаваемые двумя многоэлементыми линейными фотоприемниками 13 и 14, проекции фоточувствительных поверхностей которых сдвинуты

5 в плоскости контролируемого объекта на расстоянии, равном периоду повторения наблюдаемого изображения. В результате сравнения этих видеосигналов выделяют дефекты, имеющиеся на контролируемой

0 ткани, пленке и т.п. Количество этих дефектов определяют с помощью регистратора 18. Для повышения контрастной чувствительности предлагаемого устройства в нем используют формирователь 12 апертур, уве5 личивающий размер элемента разложения по горизонтали и вертикали. Это позволяет определять разность тона (контраста) изображения на контролируемом обьекте. Синхронизацию работы фотоприемников 13 и

0 14 со скоростью движения контролируемой поверхности осуществляют с помощью датчика 5 положения участка полотна. Формула изобретения 1. Устройство для обнаружения дефек5 тов полотна, содержащее фотоприемник, оптически сопряженный посредством объектива с контролируемым участком полотна, размещенным на подающем транспортере, кинематически связанным с чувствительным элементом датчика положения участков полотна, блок обработки информации, имеющий формирователь управляющих сигналов, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обнаружения дефектов, оно имеет дополнительный фотоприемник, формирователь апертур, элемент задержки, схему выделения и формирования разностного сигнала, зеркало, установленое наклонно к плоскости движения полотна между объективом и фотоприемником, причем плоскость, в которой лежит зеркало, перпендикулярна направлению движения материала и пересекает продольную ось объектива, а дополнительный фотоприемник оптически сопряжен с контролируемым участком полотна посредством зеркала и объектива, при этом дополнительный фотоприемник электрическим выходом связан с первым и через элемент задержки - с вторым входами схемы выделения и формирования разностного сигнала, третий вход которого соединен с выходом фотоприемника, а четвертый объединен с первым входом формирователя апертур и связан с первым выходом формирвателя управляющих сигналов, при этом выходы схемы выделения и формирования разностного сигнала соединены с соответствующими входами регистратора, вход формирователя управляющих сигналов соединен с выходом датчика положения участков полотна, а второй и третий его выходы связаны соответственно с вторым и третьим входами формирователя апертур, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими фотоприемниками.

2.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что один из фотоприемников установлен с возможностью параллельного перемещения относительно другого фотоприемника.

3.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что схема выделения и формирования разностного сигнала содержит дифференциальные усилители, формирователь сигнала, источник опорного напряжения, переключатели и последовательно соединенные электрический фильтр и компаратор, причем первый вход первого дифференциального усилителя объединен с первым входом первого переключателя и

является первым входом схемы выделения и формирования разностного сигнала, вторым входом которой является первый вход второго дифференциального усилителя и объединенный с ним второй вход первого

переключателя, третьим входом - объединенные между собой вторые входы дифференциальных усилителей и третий вход первого переключателя, а четвертым входом - вход формирователя сигнала, первый

выход которого соединен с четвертым входом первого переключателя, выходы диффе- ренциальных усилителей связаны с соответствующими входами второго переключателя, выход которого соединен с входом электрического фильтра, при этом управляющий вход компаратора соединен с источником опорного напряжения, э его выход объединен с выходом первого переключателя и совместно с вторым выходом

формирователя сигнала являются выходами схемы выделения и формирования разностного сигнала.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что формирователь апертур содержит первый делитель, логические элементы И, выходами связанные соответственно с первым, вторым и третьим электронными ключами, и второй делитель, выходом соединенный с четвертым электронным ключом, причем первые входы делителей объединены между собой и являются первым входом формирователя апертур, вторым входом которого является второй вход первого делителя, выход которого связан с

объединенными между собой первыми входами логических элементов И, а вторые их входы являются третьими входами формирователя апертур, при этом вход третьего электронного ключа объединен с вторым

входом второго делителя, а выходы электронных ключей сгруппированы между собой и соответственно являются выходами формирователя апертур.

Фиг.Ъ

Изобретение относится к средствам контроля. Цель изобретения - повышение точности обнаружения дефектов. Для этого при движении транспортера с контролируемым полотном сравнивают видеосигналы, создаваемые двумя многоэлементными линейными фотоприемниками, проекции фоточувствительных поверхностей которых сдвинуты в плоскости контролируемого объекта на расстоянии, равном периоду повторения наблюдаемого изображения. В результате сравнения этих видеосигналов выделяют дефекты, имеющиеся на контролируемом полотне. Количество дефектов определяют с помощью счетчика, показания которого отображают на индикаторе. Для повышения контрастной чувствительности устройства используют формирователь апертур, увеличивающий размер элемента разложения по горизонтали и вертикали. Это позволяет определять разность тона (контраста) изображения на контролируемом объекте. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С