Устройство для считывания изображений объектов Советский патент 1992 года по МПК G06K9/46 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в системах технического зрения промышленных роботов.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство для считывания изображений объектов содержит оптико-электронный преобразователь 1 и блок управления 2, первая группа выходов которого соединена с первой группой входов оптико-электронного преобразователя 1 (ОЭП). а второй, третий и четвертый выходы раздельно соединены со вторым, третьим и четвертым входами ОЭП; генератор 3, два элемента И 4, 5, элемент ИЛИ 6, одновибратор 7, счетчик 8, блок памяти 9 в виде ОЗУ, коммутатор кодов 10, кодоуправляемый усилитель и компаратор 12, причем первый вход первого элемента И 4 соединен с выходом генератора 3, второй вход - соединен с первым

входом второго элемента И 5, инверсным входом элемента ИЛИ 6.

Оптико-электронный преобразователь 1 содержит обьектив 13, фотодиодную матрицу 14, дешифратор 15, вдммутаюр 16 и компенсатор нулевых уровней 17, Блок управления 2 содержит два счетчика 18, 19, задающий генератор 20, одновибратор 21 сброса и формирователь импульсов управления 22,

Устройство работает следующим образом. Изображение объекта с помощью обь- ектива 13 формируется на светочувствительной поверхности фотодиодной матрицы 14. Поочередное считывание информации со всех ячеек фотодиодной матрицы 14 осуществляется посредством дешифратора 15 и коммутатора 16, которые управляются адресными кодами, поступающими с выходов первого и второго счетчиков 18, 19 (первая группа выходов блока управления 2). При этом на выходе коммута - тора 16 появляется лишь сигнал ячейки с заданным адресом. Одновременно со сме(Л

™i

х|

Ю

оо

«п&

ной адресных кодов одновибратор 21 сброса формирует импульс сброса, осуществляющий стирание информации во всех ячейках рабочей поверхности матрицы 14. При этом сигнал на выходе каждой ячейки будет иметь определенное значение Ху. Значения Хц для различных ячеек могут существенно изменяться. Компенсацию на- чалоных уровней отдельных ячеек осуществляет компенсатор нулевых уровней 17, управляемый сигналами формирователя импульсов управления 22 (второй и третий выходы блока управления 2). Задающий генератор 20 задает частоту работы счетчиков 18, 19, одновибратора 21 сброса и формирователя импульсов управления 22.

Устройство работает в двух режимах - Коррекция и Работа.

В режиме Коррекция для каждого элемента матрицы 14 при считывании изображения молочно-белой пластины (эталона), обеспечивающей равномерную освещенность Ее всех элементов матрицы 14, формируются в виде кода и запоминаются коэффициенты усиления . необходимые для достижения выходными сигналами Xij элементов матрицы 14 опорного уровня Oori

В режиме Коррекция на вход задания режима устройства и, следовательно, на второй вход первого элемента И 4, первый вход второго элемента И В. и управляющий вход коммутатора кодов 10 поступает потенциал логической единицы, а перед объективом помещается равномерно освещенная молочно-белая пластина (эталон). При этом первый же импульс частотой fi с пятого выхода блока управления 2 (первый выход задающего генератора 20) (фиг. 2, а) осуществляет через элемент ИЛИ б обнуление счетчика 8. Одновременно разрешается прохождение через первый элемент И 4 на вход счетчика 8 импульсов заполнения частотой f2 с выхода генератора 3 (фиг, 2, в). Счетчик 8 начинает заполняться. Его увеличивающийся выходной код (фиг. 2, г) поступает на информационные входы блока памяти 9, а также; через коммутатор кодов 10, на управляющий вход кодоуправляемого усилителя 11, на информационном входе которого в течение време1ни Т -j- присутствует напряжение Ху с

выхода оптико-электронного преобразователя 1 (фиг, 2, 6). Когда выходное напряжение усилителя 11, линейно возрастая, достигает опорного уровня U0n (фиг, 2, д), заданного на опорном входе устройства. срабатывает компаратор 12 (фиг. 2, е), устанавливая нулевой потенциал на соответствующих входах элементов И 4, 5. При этом запрещается заполнение счетчика 8, и его выходной код соответствующий коэффициенту усиления для Ij - того элемента матрицы 14, по приходу импульса с выхода одновибратора 7 (фиг. 2, ж), переписывается в ячейку блока памяти 9, адрес которой определяется выходными кодами

блока управления 2. При этом напряжение на выходе усилителя 11 определяется выражение

Uij XijN ij TCE0SijN M Don, (1) где Т - время накопления сигнала на ij - элементе матрицы;

С - площадь элемента; Ео - освещенность элемента; Sij - крутизна характеристики элемента; М - коэффициент передачи усилителя

11 при управляющем коде, равном 1. Из выражения (1) следует:

5

SijIMip

Uc

const.

(2)

ТСЕоМ

По приходу следующего импульса f, с пятого выхода блока управления 2 счетчик 8 опять устанавливается в нулевое состояние и происходит опрос следующего элемента

0 матрицы.

В результате, по окончании опроса всего кадра фотодиодной матрицы 14, в блок памяти 9 записаны коды ,.... соответствующие коэффициентам усиления

5 ,... каждого элемента матрицы 14 при считывании изображения эталона.

При считывании изображения какого- либо объекта устройство переключается в режим работа. При этом на его вход зада0 ния режима и, следовательно, на входы первого и второго элементов И 4, 5, а также на управляющий вход коммутатора кодов 10 поступает нулевой уровень, запрещающий работу счетчика 8 и разрешающий прохож5 дение на выход коммутатора кодов 10 информации с его второго информационного входа. Поочередный опрос элементов матрицы 14 и их подключение к информационному входу усилителя 11 осуществляется в

0 соответствии с адресными кодами, выбрасываемыми в блоке управления 2. При этом на управляющий вход усилителя 11 также поочередно, в соответствии с изменениями адресных кодов, с выходов блока памяти 9

5 через второй информационный вход коммутатора кодов 10, поступают коды . Усилитель 11 осуществляет преобразование значения напряжения Xij в выходное напряжение Uij пропорциональное коду

Uij-TCEijMSijNij.

С учетом выражения (2) получим:

U.j

Т С Е i j М U оп U оп р ТСЕоМ Ёо Ь

откуда видно, что напряжение Uij на выходе устройства не зависит от значений коэффициентов Si, а определяется лишь яркостью изображения объекта.

Формула изобретения Устройство для считывания изображений объектов, содержащее оптико-электронный преобразователь и блок управления, первая группа выходов которого соединена с первой группой входов опти- ко-электронного преобразователя, а второй, третий и четвертый выходы соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым входами оптико-электронного преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены генератор импульсов, два элемента И, элемент ИЛИ, одновибратор, счетчик, блок памяти, коммутатор кодов, ко- доуправляемый усилитель и компаратор, первый вход первого элемента И соединен с выходом генератора импульсов, второй вход соединен с первым входом второго

элемента И, инверсным входом элемента ИЛИ, управляющим входом коммутатора кодов и является входом задания режима устройства, третий вход первого элемента И

соединен с вторым входом второго элемента И и подключен к выходу компаратора, первый вход которого является входом опорного уровня устройства, а второй вход соединен с выходом кодоуправляемого усилителя, являющимся выходом устройства, счетный вход счетчика подключен к выходу первого элемента И, а установочный вход - к выходу элемента ИЛИ прямой вход которого соединен с пятым выходом блока управления, выход второго элемента И через одновибратор соединен с управляющим входом блока памяти, адресные входы которого подключены к первой группе выходов блока управления, информационные входы

блока памяти соединены с первой группой информационных входов коммутатора кодов и подключены к выходам сметчика, выходы блока памяти связаны со второй группой информационных входов коммутатопа кодов, выходы которого подключены к управляющим входам кодоуправляемого усилителя, информационный вход которого соединен с выходом оптико-электронного преобразователя.

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в системах технического зрения. Цель изобретения - повышение точности устройства. За счет выравнивания передаточной функции фотоприемной матрицы путем коррекции коэффициентов усиления для сигнала каждого элемента фотоприемной матр-цы, достигается повышение точности считывания изображения, 2 ил.

Выход

Ш

1

Фиг. 7

&оЗ опорного урооня

Коррекция

7

О

П

в

fa,

а

ж

т

т

о

о

Фиг 2