Датчик скорости движения изображения поверхности Советский патент 1991 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости движения изображения поверхности.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Датчик скорости движения изображения поверхности содержит объектив 1, размещенный между подстилающей поверхностью 2 и светорасщепительным элементом 3, оптически совмещенным с первым 4 и вторым 5 линейными приборами с зарядовой связью (ПЗС), первый 6 и второй 7 усилители, первый 8 и второй 9 аналого-цифровые преобразователи (АЦП), первый 10 и второй 11 регистры сдвига, первый 12 и второй 13 блоки сравнения, первый 14, второй 15, третий 16 и четвертый 17 ключи, первый 18 и второй 19 сумматоры,

первый 20, второй 21, третий 22 и четвертый 23 вычитатели, первый 24 и второй 25 мультиплексоры, первый 26 и второй 27 цифроа- налоговые преобразователи, первый 28 и второй 29 генераторы импульсов, схему 30 сравнения, регулятор 31 частоты и регистратор 32.

Работает устройство следующим образом.

Изображение подстилающей поверхности 2 объективом 1 проецируется через све- торасщепительный элемент 3 на светочувствительную поверхность линейных приборов 4 и 5 с зарядовой связью. Продвижение зарядовых пакетов в линейных ПЗС 4 и 5 осуществляется непрерывно с помощью поступающих с выходов генераторов 28 и 29 сдвиговых импульсов. Направ- ление движения изображения по

XI

О О

00

светочувствительной поверхности линейных ПЗС 4 и 5 совпадает с направлением продвижения зарядовых пакетов в них. В соответствии с частотой синхронизации видеосигнал с линейных ПЗС 4 и 5 поступает через усилители 6 и 7 в соответствующие АЦП 8 и 9. Тактируемые цифровые видеосигналы с выхода АЦП 8 и 9 последовательно заполняют регистры сдвига соответственно 10 и 11. Одновременно с заполнением регистров 10 и 11 происходит параллельное считывание записанных ранее значений видеосигналов из ячеек каждого регистра 10 или 11 сдвига в соответствующий сумматор 18 или 19. На выходе каждого сумматора 18 и 19 появляется сигнал, пропорциональный оценкам математического ожидания видеосигнала с выхода соответствующего ПЗС 4 или 5 за количество тактов синхронизации, равное числу ячеек каждого регистра 10 и 11 сдвига, доступных для параллельного считывания. Каждый блок сравнения 12 или 13 определяет, какой из поступивших на его информационные входы сигналов больше, и в зависимости от этого формирует на выходе логический адресный сигнал О или 1. Если значение видеосигнала с выхода соответствующего АЦП 8 или 9 больше сигнала с выхода сумматора соответственно 18 или 19, пропорционального оценке математического ожидания видеосигнала, то на выходе соответствующего блока сравнения 12 или 13 устанавливается адресный сигнал Г. Зтот сигнал управляет работой ключей соответственно 14 и 15 или 16 и 17 и коммутирует выход соответственно сумматора 18 или 19 и выход АЦП 8 или 9 с входами соответственно блоков 20 или 22 вычитания. Поэтому на выходе каждого блока 20 и 22 вычитания действует сигнал, пропорциональный разности между текущим значением видеосиг- нала с выхода соответствующего ПЗС 4 или 5 и его математическим ожиданием. Если же значение видеосигнала с АЦП 8 или 9 меньше сигнала с выхода соответствующего сумматора 18 или 19, то на выходе блоков сравнения 12 и 13 формируется адресный сигнал О, который, управляя ключами 14 и 15 или 16 и 17, соединит выходы соответствующего АЦП 8 или 9 и сумматора 18 или 19 с входами соответственно блока 21 или 23 вычитания. В этом случае на выходе каждого блока вычитания 21 и 23 будет действовать разностный сигнал между оценкой среднего значения видеосигнала с выхода соответствующего ПЗС и его текущим значением. Таким образом, в каждый такт синхронизации на выходе одного из блоков вычитания 20 или 21 и на выходе одного из

блоков вычитания 22 или 23 действует цифровой сигнал, пропорциональный абсолютной разности между видеосигналом изображения и его математическим ожиданием, а на другом выходе блоков вычитания 20 или 21 и 22 или 23 действует нулевой цифровой сигнал. Мультиплексоры 24 и 25 адресными сигналами с выхода блоков сравнения 18 и 19 соответственно переклю0 чаются в положение коммутации своего выхода с одним из двух информационных входов, на каждом находится в данный момент времени разностный сигнал от блоков вычитания 20 или 21 и 22 или 23 в другом

5 канале. С выходов мультиплексоров 24 и 25 сигналы поступают на входы цифроаналого- вых преобразователей 26 и 27 соответственно, а с выхода цифроаналоговых преобразователей 26 и 27 в блок 30 сравне0 ния. Если скорость изображения на поверхности линейных ПЗС 4 и 5 такова, что отличается на одну и ту же величину (с разным знаком) от скорости продвижения зарядовых пакетов по ячейкам ПЗС, то

5 видеосигнал изображения подстилающей поверхности на выходах этих приборов 4 и 5 будет искажен примерно в одинаковой степени и сигнал на выходе блока 30 сравнения минимален. Если же абсолютная раз0 ность скоростей движения изображения и продвижения зарядовых пакетов по линейным ПЗС 4 и 5 будет различна, то скоростной смз по каналам будет различен, причем большим в том канале, где рассмат5 риваемая разность выше. Поэтому разность между текущим значением сигнала и его математическим ожиданием в этом канале будет меньше, чем в другом канале. Сигналы, пропорциональные оценке разности ви0 деосигнала и его математического ожидания в каждом канале тактируются разными частотами. Цифроаналоговые преобразователи 26 и 27 устраняют неидентичность каналов из-за влияния тактирования с

5 различной частотой. Блок 30 сравнения сравнивает входные сигналы и определяет, какой из них больше, т.е. в каком из каналов рассогласование скоростей движения изображения и скорости движения

0 зарядовых пакетов больше. На основании сравнения разностных сигналов регулятор 31 частоты изменяет частоту генераторов 28 и 29 сдвиговых импульсов таким образом, чтобы оценки значений разностных

5 сигналов в обоих каналах были равны. По частоте сдвиговых импульсов одного из генераторов регистратор 32 определяет скорость движения изображения поверхности 2 и представляет ее в любой требуемой форме.

Формула изобретения Датчик скорости движения изображения поверхности, содержащий объектив со светорасщепительным элементом, в задней плоскости которого размещены два свето- чувствительных линейных прибора с зарядовой связью, ориентированных вдоль направления движения, первый и второй усилители, первый и второй генераторы сдвиговых импульсов, регулятор частоты, и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первый и второй регистры сдвига, первый и второй суммато- ры, первый и второй блок сравнения, первый и второй, третий и четвертый ключи, первый, второй, третий и четвертый вычи- татели, первый и второй мультиплексоры, первый и второй цифроаналоговые преоб- разователи и схема сравнения, причем первый зход первого прибора с зарядовой связью подключен к первому выходу свето- расщепителя объектива, второй вход соеди- нен с первым входом первого анапого-цифрового преобразователя, первым входом первого регистра сдвига, первым входом первого сумматора, первым входом первого блока сравнения, первыми входами первого и второго ключей, входом регистратора и выходом первого генератора, выход первого прибора с зарядовой связью соединен с входом первого усилителя, выход которого соединен с вторым входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, вторым входом первого блока сравнения и вторым входом первого регистра сдвига, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выход которого соединен с третьим входом первого блока сравнения и вторым входом второго ключа, выход первого блока сравнения соединен с третьими входами первого и второго ключей и первым входом первого мультиплексора, первый выход первого ключа подключен к первому входу первого вычитателя, а второй выход - к первому входу второго вычитателя, первый выход второго ключа подключен к вто- рому входу первого вычитателя, а второй

выход - к второму входу второго вычитателя, выход первого вычитателя соединен с вторым входом первого мультиплексора, а выход второго вычитателя - с третьим входом первого мультиплексора, выход которого подключен к входу первого цифрозналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, к второму входу которой подключен выход второго цифроаналогового преобразователя, а выход схемы сравнения подключен к входу регулятора частоты, выход которого соединен с входами первого и второго генераторов импульсов, первый вход второго прибора с зарядовой связью подключен к второму выходу светорасщепи- тельного объектива, второй вход соединен с первым входом второго аналого-цифрового преобразователя, первым входом второго регистра сдвига, первым входом второго сумматора, первым входом второго блока сравнения, первыми входами третьего и четвертого ключей и выходом второго генератора, выход второго прибора с зарядовой связью соединен с входом второго усилителя, выход которого соединен с вторым входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом третьего ключа, вторым входом второго блока сравнения и вторым входом второго регистра сдвига, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, выход которого соединен с третьим входом второго блока сравнения и вторым входом четвертого ключа, выход второго блока сравнения соединен с третьими входами третьего и четвертого ключей и первым входом второго мультиплексора, первый выход третьего ключа подключен к первому входу третьего вычитателя, а второй выход - к первому входу четвертого вычитателя, первый выход чёт- вертого ключа подключен к второму входу третьего вычитателя, а второй выход - к второму входу четвертого вычитателя, выход третьего вычитателя соединен с вторым входом второго мультиплексора, а выход четвертого вычитателя-с третьим входом второго мультиплексора выход которого подключен к входу второго цифроаналогового преобразователя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости движения изображения поверхности. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит два линейных прибора с зарядовой связью, ориентированных вдоль направления движения изображения в фокальной плоскости объектива таким образом, что продвижение зарядовых пакетов в них совпадает по направлению с движением изображения объекта. Перенос зарадо- вых пакетов в каждом линейном пЗС управляется сигналом синхронизации от отдельных генераторов сдвиговых импульсов. Видеосигнал с каждого ПЗС сравнивается со статическим математическим ожиданием, вычисленным из суммы предыдущих сигналов, и находится их разность. Блок сравнения определяет, в каком линейном ПЗС величина скоростного смаза больше и изменяет частоту генераторов таким образом, чтобы устранить разницу в значениях смаза сигнала. 1 ил. ы W Ё