Устройство для считывания изображений объектов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5î (. 06 к 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3383407/18-24 ,(22) 15.01 82 (46) 23.04.83. Бюл. )г 15 (72) M.À. Гладштейн и В.И. Комаров (71) Рыбинский авиационный технологи. ческий институт (53) 681.327.12(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

) 587475, кл. G 06 К 11/00, 1974.

2. Патент Япойии М 53-46062, кл. 97 (7) В 622, опублик. 19/8 (прототип). (54)(57). УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ

ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЬЕКТОВ,:содержащее матрицу фотоприемных элементов, оптически связанных с фокусирующим элементом и соединенных с.дешифратором и коммутатором, первую группу цифроаналоговых преобразователей, подключенных к соответствующим регистрам группы, входы которых являются одними входами устройства, генератор импульсов, соединенный с одним цифроаналоговым преобразователем первой группы, индикатор., входы которого подключены к цифро-аналоговым преоб" разователям второй группы, первый счетчик, соединенный с дешифратором, с блоком памяти, входы которого явля" ются другими входами устройства, и с одним цифро-аналоговым преобразователем второй группы, и регистр сдви- га, выход которого является одним выходом устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содер,жит информационный регистр, соединенный с генератором импульсов и с бло" ком памяти, выходы которого, являются другими выходами устройства, компаратор, входы которого подключены к другому цифро-аналоговому преобразователю первой группы и к коммутатору, а выход соединен с регистром сдвига и с индикатором, второй счетчик, подключенный к блоку памяти, к первому счетчику, к коммутатору и к другому цифро-аналоговому преобразова- С телю второй группы, группу дешифра. торов, соединенных с блоком памяти и с соответствующими счетчиками, одноаибратор, подключенный к генерато- 4Р . ру импульсов и к фотоприемным элемен- ь там матрицы, и элемент.И, входы ко- ф„ ) торого соединены с блоком памяти и (© с генератором импульсов, а выход под- 00 » ключен к регистру сдвига и к входу первого счетчика.

10139

Изобретение относится к рцбототехнике и может быть использовано для считывания иэображений< объектов, находящихся в рабочей зоне адаптивного промышленного робота, в его систему управления при автоматизации производственных процессов, Известно устройство для считывания изображений объектов, содержащее объектив, основную и дополнительную фотоприемные матрицы, коммутирующий излучатель, источник питания и элемент нагрузкиД I ).

Недостатком устройства являются узкие функциональные возможности, заключающиеся в отсутствии возможности восприятия достоверных изображений в условиях изменяющихся .освещенности рабочей зоны, коэффициентов отражения деталей и фоновой поверхности. Это требует необходимости обеспе20 чеНия постоянного значения освещенности рабочей зоны, что усложняет организацию технологического процесса с использованием адаптивных промыш ленных роботов, и ручной подстройки

25 известного устройства оператором при изменении коэффициентов отражения деталей и фоновой поверхности, что существенно ограничивает производительность технологического участка при большой номенклатуре изготавливаемых деталей.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее матрицу фотоприемных элементов, соединенных с дешифратором и с коммутатором, блок памяти, группу регистров цифроаналоговые преобразователи, счетчик, индикатор и логический блок 1, 2

Однако устройство характеризуется 4р недостаточно высокой точностью.

Цель изобретения состоит в повышении точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее матрицу 45 фотоприемных элементов, оптически связанных с фокусирующим элементом и соединенных с дешифратором и коммутатором, первую группу цифро-аналоговых преобразователей, подключенных к соответствующим регистрам группы, входы которых являются овними вхоаами устройства, генератор импульсов, соединенный с одним цифро-аналоговым преобразователем первой группы, индикатор. входы которого поДключены к

55 цифро-аналоговым преобразователям второй группы, первый счетчик, соединенный с дешифратором, с блоком памяти, 88 входы которого являются другими входа-,. ми устройства, и с одним .цифра-аналоговым преобразователем второй группы, и регистр сдвига, выход которого является одним выходом устройства, введены информационный регистр, соединенный с генератором импульсов и с блоком .памяти, выходы которого являются другими выходами устройства, компаратор, входы которого подключены к одному цифро-аналоговому преобразователю первой группы и к коммутатору, а выход соединен с регистром сдвига и с индикатором, второй счетчик, подключенный к блоку памяти, к первому счетчику, к коммутатору и к другому цифро-аналоговому преобразо- вателю второй группы, группу дешифраторов, соединенных с блоком памяти и с соответствующими счетчиками, одновибратор, подключенный к генератору импульсов и к фотоприемным элементам матрицы, и элемент И, входы которого соединены с .блоком памяти, и с генератором импульсов, а выход подключен к регистру сдвига и к входу первого счетчика.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Схема включает фокусирующий, элемент 1, например объектив, матрицу 2 фотоприемных элементов, дешифратор 3, группу регистров 4, 5, первую 6 и вторую 7 группы цифра-аналоговых преобразователей, информационный регистр 8, блок 9 памяти, элемент И 10, первый 11 и второй 12 счетчики, коммутатор 13, компаратор 14, регистр 15 сдвига, генератор 16 импульсов, дешифраторы 17 и

18 группы, индикатор 19 и одновибраTîð 20.

Устройство работает следующим образом.

На фоточувствительное поле матрицы 2 с помощью объектива 1 г,роектируется изображение выбранного участка рабочей зоны. При использовании матрицы 2 в качестве чувствительного элемента применяется режим ее работы с накоплением, характеризующийся тем, что энергия излучения, падающая на фоточувствительную область, накапливается в течение некоторого интервала времени, а затем значение оптической информации считывается по выбранному адресу. формирование дискретного изображения зоны обзора осуществляется путем сравнения выходных на3 10139 пряжений ячеек фотоприемной матрицы с некоторым уровнем кс.1парирования.

При этом формирование достоверных изображений возможно лишь при строгом соответствии освещенности рабо5 чей зоны, коэффициентов отражения деталей и фоновой поверхности, выбранных значений интервала времени накопления и уровня компарирования. В связи с этим для обеспечения ввода достоверных изображений в реальных производственных условиях, характеризующихся изменлющимися значениями освещенности, коэффициентов отражения деталей и Фона, используется автоматическая настройка интервала времени накопления и уровня компариро- вания. Для этого перед началом работы устройства в регистры 4 и 5 загружаются числа, соответствующие минимальным значениям интервала времени накопления и уровня,компарирования.

После преобразования этих чисел цифро-аналоговыми преобразователями б на входах управляемого генератора 16 импульсов и компаратора 14 устанавливаются соответствующие значения сигналов. В результате этого на выходе управляемого. генератора 16 импуль" сов устанавливается тактовый сигнал зо с периодом, соответствующим минимальному времени накопления оптической информации, а компаратор 14 подготавливается для ее оценки по заданному уровню..

Процесс работы устройства состоит иэ ряда последовательных операций, определяемых кодом, хранящимся в регистре 8. В исходном состоянии на информационный вход регистра 8 с выхода блока 9 поступает код, идентичный ко- в ду, находящемуся в это время в регистре 8. Это обеспечивает постоянство выходного кода регистра 8 и устойчивое нахождение устройства s исходном состоянии. При этом выходные сигналы 45 блока 9 обеспечивают запирание элемента И 10 и потенциальное удержание счетчиков 11 и 12 в нулевом состоянии °

Момент начала работы устройства оп50 ределяется сигналом, поступающим на адресный вход блока 9 и приводит к изменению команды управления, считываемой из него, В результате этого на информационный вход регистра 8 поступает код новой операции, записываемый в него по сигналу с выхода управляемого генератора 16 импульсов. При изменении выходного кода ре88 4 гистра 8 и извлечении из блока 9 очередного спова входной код регистра 8 не изменяется, что обеспечивает устойчивое нахождение устройства в режиме накопления фрагмента иэображения.

При этом выходными сигналами блока 9 открывается элемент И -1О, а также снимается сигнал сброса со счетчиков 11 и 12, что обеспечивает возможность их счета. Код, находящийся в первом счетчике 11, однозначно определяет адрес столбца информационного поля матрицы 2, а во втором счетчике 12 - адрес строки.

Таким образом, в результате после.довательного счета первого 11 и второго 12 счетчиков прд воздействием импульсов, поступающих с выхода управляемого генератора 16 импульсов через открытый элемент И 10, осущест" вляется последовательное формирование адресов всех ячеек фотоприемной матрицы 2. Обращение к некоторой ячейке фотоприемной матрицы -2 для считывания оптической информации осуществляется с помощью адресного дешифратора 3 и аналогового коммутатора 13. Адресный дешифратор 3 декодирует код, поступающий с первого счетчика 11, что обеспечивает появление на выходе матрицы 2 аналоговых сигналов, отображающих оптическую информацию, воздействующую на ячейки соответствующего столбца ее информационного поля. При этом на выходе аналогового .коммутатора 13 появляется лишь сигнал ячеики, лежащей в строке

I информационного поля, задаваемой. состоянием второго счетчика 12. Этот сигнал поступает на вход компаратора 14. Компаратор 14 осуществляет сравнение этого сигнала с уровнем ком. парирования, поступающим с выхода соответствующего цифро-аналогового преобразователя в первой группе 6.

В результате этого на выходе компаратора 14 формируется дискретное значение видеосигнала, соответствующее оптическому воздействию на выбранную ячейку. По сигналу с выхода генератора l6, поступающему через открытый элемент И 10, осуществляется запись этого значения видеосигнала в регистр 15. Одновременно переключается первый счетчик 11 и выбирается следующая ячейка информационного поля для считывания оптической ( информации. Запись дискретных значе" ний оптической информации всех яче"

S 10139 ек в регистр 15 осуществляется ана- логично рассмотренному. Одновремен но со сменой адресов, т.е. выбором для считывания очередной ячейки матрицы 2, одновибратор 20 формирует импульс стирания, осуществляющий стирание оптической информации во всех ячейках информационного поля, что по» зволяет воспринимать достоверные изображения движущихся деталей. Дли- 1о тельность импульса, генерируемого одновибратором 20, должна быть много меньше минимального периода следованиа выходных импульсов генератора 1б.

<5 .После накопления в сдвигающем регистре 15 полного фрагмента дискретного изображения устройство переходит в режим ох<иданил считывания накопленной информации. Момент накопления <о изображения полной строки определяется выходным сигналом дешифратора 17, декодирующим максимальное число в счетчике ll. Этот сигнал поступает: на адресный вход блока 9 и обеспечи" вает извлечение новой команды управления из него. В, результате выходными сигналами блока 9 запирается элемент И 10, обеспечивается запись в регистр 8 кода, соответствующего новой операции, и выдается единичный сигнал на выход устройства. По этому сигналу мо1хет считываться накопленный массив информации. При этом устройство находится в режиме охП<дания

: считывания до его осуществления..Счй-з тываниеинформации сопровоидаетсяоигналом, поступающим на адресный вход блока 9, вызывает появление на его выходе новой команды,.которал открывает элемент И 10,обеспечивает запись в регистр 8 кода операции накопления фрагмента изображения и снимает сиг- нал готовности данных. В результате этого начинается накопление нового

)фрагмента изображения, осуществляе мое аналогично рассмотренному и т.д.

88 6

Формирование полного изображенил зоны обзора определлется одновременным присутствием выходных сигналов дешифраторов 17 и 18, декодирующих максимальные числа в счетчиках 11 и 12 соответственно. Выходные сигналы этих дешифраторов поступают на адресные входы блока 9 и обеспечивают считыва-ние из него новой команды управления.

В результате этого запирается элемент И 10, на шину готовности данных выдается сигнал полной готовности данных и устройство переходит в рех<им ожидания считывания последнего фрагмента изображения путем записи в ре" гистр 8 кода, соответствующего этой операции. После считывания последнего фрагмента изобрах<ения, устройство аналогично рассмотренному переходит в исходное состояние. Кроме ввода изоб" ражений, предложенное устройство обеспечивает оперативный контроль вводимого изображения. Для этого цифровые преобразователи 7 второй группы преобразуют адресные коды, поступающие со счетчиков 11 и 12 и формируют сигналы горизонтального и вертикального отклонения луча индикатора 19, в качестве которо о может использоваться осциллограф. В результате этого на индикаторе 19 выбирается точка, соответствующая опрашиваемой ячейке матри«ы 2. В соответствии с логическими значениями оптической информации в выбранных элементах фоточувствительного поля, формируемыми компаратором 14, осуществляется яркостная отметка выбранной точки. Это обеспечивает формирование изображения на экране индикатора в виде сово. купносТи яркостных отметок и позволяет контролировать вводимое изобрах<ение.

Введение новых узлов и блоков, а также новых конструктивных связей, позволило существенно повысить точность устройства.

1613988

ВНИИПИ Заказ 3019/59 Тираж 704 Подписное ч ве р «ему ю

° Ю Ю

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4