Датчик скорости движения изображенияОб'ЕКТА Советский патент 1981 года по МПК G01P3/36 

(54) ДАТЧИК СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения скорости движения подстилающей поверхности, например в датчиках скорости компенсаторов скоростного смаза при аэрофотографировании.

Известны оптико-электронные .измерители скорости движения изображения Llj содержащие точечные фотопреобразователи и электронную схему, ,в состав которой вхйдит блок регулируемой задержки.

Недостатком известных датчиков является понижение точности определения скорости при существенной нестадионарности параметров подстилающей поверхности.

Наиболее близким по технической сущности является датчик скорости движения изображения объекта ( 2 , содержащий оптическую систему, светорасщепитель, две телевизионные камеры на линейных приборах с зарядовой связью, ориентированные вдоль направления движения изображения, выходы которых подключены через усилители к входам соответствующих пиковых детекторов, управляющие входы линейных приборов с зарядовой связью соединены с выходами генераторов сдвиговых импульсов; при этом один из генераторов вьтолнен регулируемым по частоте, вход его подключен к выходу экстремального

10

.регулятора частоты, а выход соединен с входом регистратора скорости.

Недостатком известного датчика является недостаточная точность измерения скорости движения изображения,

15

связанная с малой крутизной регулировочной характеристики экстремального регулятора.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расщирение

30 диапазона измеряемых скоростей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен блок вычитания, а второй генератор сдвиговых импульсов выполнен перестраиваемым. Частоты сдвиговых импульсов первого и второго генераторов сдвиговых импульсов отличаются друг от друга на некоторую величину, являющуюся базовой для испольуемого разностного метода формирования цепи обратной связи. Каждый из входов блока вычитания соединен с выходом соответствующего пикового детектора прототипа, а выход подключен через регулятор частоты к управляющим входам перестраиваемых генераторов сдвиговых импульсов.

На чертеже изображена структурная Электрическая схема устройства.

Датчик содержит оптическую систему I, светорасщепитель 2, получающие сигнал/j с подстилающей поверхности 3, линейные приборы с зарядовой связью 4 5, блок вычитания 6, усилители 7, 8, пиковые детекторы 9, 10, регулятор ча.стоты 1 I , перестраиваемые генераторы сдвиговых импульсов 12, 13, регистратор скорости 14.

Последовательно размещенные оптиче кая система 1 и светорасщепитель 2 оптически связаны с линейными при борами с зарядовой связью 4 и 5. Выход каждого линейного прибора подключен к входам блока вычитания 6 через соответствующие последовательно соединенные усилитель 7 или 8 и пиковый детектор 9 Ш1И 10. Выход блока вычитания б через регулятор частоты 1 I подключен к управляющим входам перестраиваемых генераторов сдвиговых импульсов 12 и 13. Выход каждого генератора сдвиговых импульсов подключен к уп равляющему входу соответствующего линейного прибора 4 и 5. Регистратор скорости 14, подключённый входом к выходу первого перестраиваемого генератора сдвиговых импульсов 12, вычиеляет скорость движения изображения объекта.

Работает устройство следующим образом. Изображение подстилающей поверхности 3 с помощью оптической системы проектируется на светорасщепитель 2, где расщепляется на два идентичных оптических сигнала изображения Эти сигналы попадают на светочувствительные поверхности линейных приборов с зарадовой связью 4 и 5, Под воздействием оптического сигнала в них накаплишаются зарядовые пакеты. С помощью сдвиговых импульсов перестраиваемых генераторов сдвиговых импульсов 12 и 13 зарядовые пакеты непрерывно продвигаются к выходу, прячем направление их движения совпадает с направлением движения изображения подстилающей поверхности 3. Частоты сдвиговых импульсов перестраиваемых генераторов 12 и 13 выбраны отличающимися друг от друга на постоянную величину. Поэтому скорости продвижения зарядовых пакетов в линейных приборах будут отличньми: например, в первом из них больще, чем во втором. Зарядовый пакет, переходят от предьщущего электрода каждого прибора к последующему, складывается с зарядовым пакетом, возникающим под этим электродом в результате накопления заряда под воздействием света в промежутке между очередными сдвиговыми импульсами. В результате под выходным электродом линейного прибора с зарядовой связью будет создаваться зарядовый пакет, равный сумме заряров, возникших во всех его накопительных ячейках по мере продвижения зарядового пакета, т.е. будет происходить интегрирование заряда. В том случае, когда скорость продвижения зарядовых пакетов равна скорости движения изображения, в накопительных ячейках будет пос-ледова- -ельно возникать заряд от одного участка подстилающей поверхности, и зарядовый пакет на выходе прибора будет определяться только яркостью этого участка, а напряжение Hai выходе соответствующего пикового детектора будет максимальным.

По мере отличия рассматриваемых скоростей в накопительных ячейках возникают заряды от разных участков подстилающей поверхности 3, а выходной зарядовый пакет определяется яркостью нескольких соседних участков подстилающей поверхности. Происходит скоростной смаз зарядовых пакетов. Поэтому напряжение на выходе пикового детектора 9 или 10 будет уменьшаться по мере отличия скорости движения зарядовых пакетов в соответствующем приборе 4 или 5 от скорости движения изображения. Напряжения с выхода каждого пикового детектора 9 и 10 поступают на входы блока вычитания 6. Напряжение на выходе блока вычитания будет равно нулю в случае, когда скорость движения изображения подстилающей поверхности равна средней арифметической скорости продвижения зарядовых пакетов в линейных приборах с зарядовой связью 4 и 5. В случае отличия указанных скоростей на выходе бло ка вычитания будет действовать напряжение, знак которого характеризует знак величины отклонения скорости дви жения изображения от средней арифмети ческой, а амплитуда показывает саму величину отклонения. Регулятор частоты и так управляет частотой сдвиговых импульсов перестраиваемых генераторов сдвиговых импульсов, чтобы на пряжение на его входе поддерживалось равным нулю. Регистратор скорости 14 по частоте сдвиговых импульсов на выходе перестраиваемого генератора сдви говых импульсов 12 и известной разности частот перестраиваемых генераторов сдвиговых импульсов 12 и 13 рассчитывает среднюю арифметическую скоростью продвижения зарядовых пакетов, равную искомой скорости движения изображения подстилающей поверхности. . Благодаря предложенному техническому решению из схемы устройства исключен экстремальный регулятор. За счет этого повышается точность измере ния скорости движения изображений. Отсутствие в схеме устройства опорно| го генератора сдвиговых импульсов, определявшего среднюю частоту диапазона измеряемых скоростей, приводит к расширению этого диапазона и обеспечению равной точности измерения ск рости по всему диапазону. Формула изобретения Датчик скорости движения изображения объекта, содержащий последовательно размещенные оптическую систему, свёторасщепитель на два выхода и две телевизионные камеры на линейных приборах с зарядовой связью, ориентированные вдоль направления движения изображения, выход каждого из указанных приборов подключен через усилитель к входу соответствующего пикового детектора, а управляющие входы каждого из линейных приборов соединены с выходами соответствукнцих генераторов сдвиговьрс импульсов, при этом первый генератор сдвиговых импульсов выполнен перестраиваемым по частоте, вход его подключен к выходу регулятора частоты, а выход соединен с входом регистратора скорости, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения скорости и расширения диапазона измеряемых скоростей движения изображения, в устройство дополнительно введен блок вычитания, второй генератор сдвиговых импульсов выполнен перестраиваемым по частоте, при этом выходы пиковых детекторов подключены к входам блока вычитания, выход которого соединен с входом регулятора частоты, выход регулятора частоты подключен к входу второго генератора сдвиговых импульсов, причем частоты перестраиваемых генераторов сдвиговых импульсов отличаются друг от друга на постоянную величину. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Козубовский С.Ф. Корреляционные экстремальные системы, Киев, Наукова думка, 1973. 2.Заявка № 2612555/J8-10, кл. G 01 Р 3/36, 05.05.78, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства (прототип).