Устройство для бесконтактного измерения скорости движущейся поверхности Советский патент 1992 года по МПК G01P3/36 G01P13/00 

подключен тактовый выход блока 5 развертки и синхронизации, синхронизирующий выход которого подключен по шине 12 ко второму входу блока 9 вычисления скорости; ВЫХОДЫ 13 и 14 блока 9 вычисления скорости являются выходами устройства.

Блок 8 выделения экстремумов содержит (фиг. 2 а) последовательно подключенные блок 15 выборки-хранения, блок 16 дифференцирования и компаратор 17,

Блок 9 вычисления скЪрости может содержать (фиг. 2 б) регистр 18 сдвига, три схемы И 19, 20, 1, два счетчика 22, 23, триггер 24, два интегратора 25,26, компаратор 27, две схемы ИЛИ 28, 29, инвертор 30 и делитель 31 числа импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Ось оптической системы 2 устанавливают перпендикулярно движущейся со скоростью поверхности таким образом, чтобы получить движущееся изображение в 11лоскости развертывающего фотоприемника с требуемым оптическим масштабом К. Тогда

V K-VM3o6p, -

где Уизобр AI/T (Д1 - смещение изображения на развертывающем фотоприемнике 3 на период развертки Т).

Движущуюся поверхность подсвечивают с помощью дополнительного источника света 1, если она не светится сами, как например, раскаленный прокат или ее собственного излучения недостаточно для получения изображения. Развертывающий фотоприемник 3 может иметь фоточувствительную поверхность с длиной по координате, равной L. На выходе развертывающего фотоприемника 3 получают электрический сигнал при его развертке с заданным периодом Т, который устанавливают исходя из априорной информации о характере движения поверхности и диапазона скорости (фиг. 3 а). При этом скорость развертки постоянна и равна отношению длины фотоприемника к периоду Т(Уразв L/T). Дальше выходной сигнал развертывающего фотоприемника 3 подают на функциональный преобразователь 7. В блоке 8 выделение экстремумов выделяют М локальных экстремумов сигнала, соответствующих неоднородностям поверхности в течение периода Т. Для этого, например, дифференцируют сигнал. Моменты перехода через ноль производной сигнала будут соответствовать положениям локальных экстремумов, исходного сигнала, то есть максимумам и минимумам (фиг. 3 г). То же самое производят в течение следующего периода Т. За период развертки происходит

временной сдвиг локальных неоднородностей видеосигнала (экстремумов), равный At Al/Vpa3B.

В блоке 9 вычисления скорости сигнал подают в виде импульсной последовательности, положение фронтов которой соответствует экстремумам сигнала (фиг. 3 ж). Затем эту импульсную последовательность задерживают на период опроса Т, например, с помощью регистра 18 сдвига (фиг. 3 з).

В следующий период развертки с фотоприемника подают в блок 8 выделения экстремумов и блок 9 вычисления скорости текущий сигнал, который обрабатывается аналогично предыдущему. Полученная последовательность подается в блок 9 вычисления скорости, В блоке 9 вычисления скорости измеряют величины временных интервалов сдвига между импульсными последогательностями при одновременном сравн( НИИ задержанной и текущей импульсной г -следовательностей-соседних периодов развертки с периодом Ттакт. и определяют направление движения по временному сдвигу фронтов последовательностей, которые соответствуют экстремумам исходного сигнала относительно начала развертки.

Затем в триггере 24 выделяют величины временных интервалов сдвига между импульсными последовательностями (фиг. 3 и) и с помощью схемы И 21 заполняют их импульсами с периодом Ттакт. (А ti МгТтакт.) (фиг. 3 к) количеству импульсов в i-ом временном интервале Ni суммируют по всем временным интервалам периода развертки Т

м

ср X i 1

At,

Nj.Ттакт. m

С помощью счетчика 22 определяют общее количество импульсов в импульсной последовательности каждого периода развертки и с помощью делителя 31 числа импульсов определяют значение скорости

.2- I Ni м -г

Направление скорости получают с помощью интеграторов 25, 26 (фиг. 3 и) путем определения постоянных составляющих импульсов, получаемых с триггера 24. Компаратор 27 производит сравнение постоянных составляющих и формирует на выходе единицу, когда скорость совпадает и ноль, когда скорость движения поверхности

противоположна скорости развертки. Этот сигнал выдается на выход устройства, а также используется для переключения сигналов с выхода триггера 24 схемами И 19 и 20, ИЛИ 28.

Направление вектора скорости движения поверхности определяется из соотношения:

tj tj + Т - направление скорости движения поверхности совпадает с направлением развертки,

tj tj + Т - направление скорости движения поверхности противоположно направлению скорости развертки, где tj, tj -н т - интервалы времени от начала развертки до j-ro моментов, соответствующих положению локальных экстремумов в соседние периоды развертки соответственно.

Таким образом, определяется направление вектора скорости.

Развертывающий фотоприемник 3 может быть одно- и двухкоординатным и может быть выполнен на фотолинейке и матрице ПЗС, интегральный МДП-фотодиодной линейке и матрице, сканистора.

При использовании фотоматриц со строчной и кадровой разверткой устройство позволяет определять направление вектора скорости в плоскости, т.е. по двум координатам. Для этого необходимо определять смещение оптических неоднородностей отдельно по строкам и отдельно между строками.

Ц

Формула изобретения Устройство для бесконтактного измерения скорости движущейся поверхности, содержащее оптически связанные источник света и развертывающий фотоприемник с оптической системой, расположенные таким образом, чтобы их оптические оси пересекались на движущейся поверхности, блок синхронизации, управляющие выходы которого подключены к развертывающему фотоприемнику, функциональный преобразователь, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, функциональный преобразователь подключен к выходу развертывающего приемника и выполнен в виде последовательно соединенных блока вь 1деления экстремумов и блока определения скорости, тактовые входы блока выделения эестремумов и блоке) определения скорости подключены к тактовому выходу блока синхронизации, выход синхронизации которого подключен к входу синхронизации блока определения скорости, выходы которого являются выходами устройства.

2. Устройство по п. 1,отличающееся тем, что блок выделения экстремумов содержит последовательно установленные блок выборки-хранения, дифференциатор и компаратор, причем управляющий вход блока выборки-хранения является тактовым входом блока выделения экстремумов.

Н

(7

ср , ,(р

5

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости движения протяженных объектов: колонки, проката, ленточных изделий в ходе технологического процесса, транспортных и робототехнических средств. Цель - расширение функциональных возможностей. Движущаяся поверхность подсвечивается с помощьюдополнительного источника света 1. На выходе развертывающего фотоприемника 3 сигнал изменяется пропорционально нео- днородностям поверхности. В блоке 8 выделения экстремумов выделяют М локальных экстремумов сигнала, соответствующих неоднородностям поверхности в течение периода разверткИ", для этого сигнал дифференцируют и подают на компаратор. На вход блока 9 вычисления скорости сигнал подают в виде импульсной последовательности, положение фронтов которой соответствует экстремумам сигнала. В блоке 9 вычисления скорости измеряют величины временных интервалов сдвига между импульсными последовательностями при одновременном сравнении задержанной на период развертки и текущей импульсной последовательности соседних периодов развертки и определяют скорость и направление движения по временному сдвигу фронтов Последовательностей. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.слGИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости движения таких протяженных объектов, как полотна проката, ленточных изделий в ходе технологического процесса, транспортных и робототехнических средств.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет определения направления движения поверхности. ,На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2а - функциональная схема блока выделения экстремумов; на фиг. 2 б - функциональная схема блока вычисления скорости; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит (фиг. 1) источник света 1, оптическую систему 2, развёртывающий фртоприемник 3, управляющие входы которого по шине 4 соединены с блоком 5 развертки и синхронизации, а его выход подключен к сигнальному входу по шине 6 ко входу функционального преобразователя 7, содержащий блок 8 выделения экстремумов и блок 9 вычисления скорости, связанные между собой шиной 10, к тактовым входам блока 8 выделения экстремумов и блока 9 вычисления скорости по шине 11VIiJ^ >&