Измеритель скорости движения

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ, содержащий объектив, линейный светочувс .твительный прибор зарядовой связи (ПЗС), генератор тактовых импульсов , подключенный к управляемому входу ПЗС и схему корреляционной обработки сигналов, выполненной в виде последовательно соединенных усилителя , подключенного входом к выходу ПЗС, первого коммутатора, схемы клиппирования сигналов, второго коммутатора , схемы перемножения, интегратора и экстремального регулятора, выход которого соединен с управляемым входом генератора тактовых импульсов, а также дифференциатор, вход которого соединен с вторым выходом первого коммутатора, а выход - со схемой клиппирования сигналов, и вычислитель скорости, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений в сторону малых скоростей , линейньй светочувствительный ПЗС выполнен с раздельными .секциями накопления и переноса заряда с базовым расстоянием равным половине длине секции накопления ПЗС, а в схему корреляционной обработки сигналов введены запоминающее устройство и i схема выбора N -и полустроки, при этом вход запоминающего устройства (Л соединен с вторым выходом второго коммутатора, выход - с вторым входом схемы перемножения, а управляемый вход - с управляемым входом второго коммутатора и выходом схемы выбора N-й полустроки,, выходы которой подключены также к управляемому входу QO первого коммутатора и вычислителю, скорости,. а управляемый вход - к выхо 00 ;& ду генератора тактовых импульсов. -J 00

„.Я0„, 1093973

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3 G 01 P 3/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ Vi ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHENVIV СВИДЕТЕЛЬСТВ ъ ." Alg

I (21) 3572765/18-10 (22) 01. 04. 83 (46) 23.05.84. Бюл. Ф 19 (72) IO.H.Ñàëèè и С.В.Фискович (71) Новосибирский институт геодезии, аэрофотосъемки и картографии (53) 531.5(088 ° 8) (56) 1. Козубовский С.Ф. Корреляционные измерительные системы. Киев, "Наукова думка", 1973, с. 91-93.

2. Авторское свидетельство СССР

У 650010, кл. G 01 P 3/54, 1978 (прототип). (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ, содержащий объектив, линейный светочувствительный прибор зарядовой связи (ПЗС), генератор тактовых импульсов,. подключенный к управляемому входу ПЗС,и схему корреляционной обра-. ботки сигналов, выполненной в виде последовательно соединенных усилителя, подключенного входом к выходу

ПЗС, первого коммутатора, схемы клиппирования сигналов, второго коммутатора, схемы перемножения, интегратора и экстремального регулятора, выход которого соединен с управляемым входом генератора тактовых импульсов, а также дифференциатор, вход которого соединен с вторым выходом первого коммутатора, а выход — со схемой клиппирования сигналов, и вычислитель скорости, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений в сторону малых скоростей, линейный светочувствительный

ПЗС выполнен с раздельными .секциями накопления и переноса заряда с базовым расстоянием равным половине длине секции накопления ПЗС, а в схему корреляционной обработки сигналов введены запоминающее устройство и. схема выбора М -й полустроки, при Я этом вход запоминающего устройства соединен с. вторым выходом второго коммутатора, выход — с вторым входом ю схемы перемножения, а управляемый вход — с управляемым входом второго коммутатора и выходом схемы выбора

М-й полустроки,. выходы которой подключены также к управляемому входу (,,"; первого коммутатора и вычислителю, Я") скорости,. а управляемый вход - к выходу генератора тактовых импульсов. ©

93973

1 1О

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейной скорости движения изображения поверхности в различных устройствах автоматики, например в компенсаторах скоростного смаза при аэрофотографировании.

Известен измеритель скорости движения, основанный на способе полярной корреляции и использовании дифференциальной схемы (1 3.

Недостатком корреляционного измерителя является его громоздкость и малая чувствительность.

Наиболее близким к предлагаемому является измеритель скорости движения, содержащий объектив, линейный светочувствительный ПЗС, генератор тактовых импульсов, подключенный к управляемому входу ПЗС, схему корреляционной обработки сигналов, вычислитель скорости, а также второй не-. светочувствительный ПЗС. При этом схема корреляционной обработки сигналов может быть выполнена в виде последовательно соединенного усилителя, подключенного входом к выходу

ПЗС, первого коммутатора, схемы клиппирования сигналов, второго коммутатора, схемы перемножения, интегратора и экстремального регулятора; выход которого соединен с управляемым входом генератора тактовых импульсов, а также дифференциатор, вход которого соединен с вторым выходом первого коммутатора, а выход — со схемой клиппирования сигналов (2 3.

Светочувствительный ПЗС известного измерителя работает в режиме временной задержки и интегрирования.

При малых скоростях движения изображения этот режим приводит к насьпцению ПЗС и большому накоплению паразитного заряда под электродами ПЗС, что приводит к искажениям аналоговой информации, заложенной в потенциальном рельефе под электродами ПЗС, а это в свою очередь — к большим погрешностям при измерении малых скоростей или полной потере работоспособности измерителя.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений в сторону малых скоростей.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель скорости движения, содержащий объектив, линейный светочувствительный прибор зарядовой связи ПЗС, генератор тактовых импульсов подключенный к управляемому входу ПЗС, и схему корреляционной обработки сигналов, выполненной в виде последовательно соединенных усилителя, подключенного входом к выходу ПЗС, пер-. вого коммутатора, схемы клиппирования сигналов, второго коммутатора, схемы перемножения, интегратора и экстремального регулятора, выход кото10 рого соединен с управляемым входом генератора тактовых импульсов, а также дифференциатор, вход которого соединен с вторым выходом первого комму» татора, а выход. — со схемой клиппиро15 вання сигналов, и вычислитель скорости, введены запоминающее устройство и схема выбора H -й полустроки, при этом вход запоминающего устройства соединен с вторым выходом второго

20 коммутатора, выход — с вторым входом схемы перемножения, а управляемый вход — с управляемым входом второго коммутатора и выходом схемы выбора

М-й полустроки, выходы которой подклв25 чены также к управляемому входу первого коммутатора и вычислителю ско" рости, а управляемый вход — к выходу генератора .тактовых импульсов, причем линейный светочувствительный ПЗС выполнен с раздельными секциями накопления и переноса заряда с базовым расстоянием равным половине длины секции накопления ПЗС.

На чертеже представлена структурная схема корреляционного измерителя скорости.

Измеритель скорости движения содержит объектив 1, через который изображение движущейся поверхности 2

40 проецируется на линейный ПЗС 3, расположенный вдоль линии движения изображения. ПЗС имеет раздельные между собой секцию 4 накопления заряда длиной L,, предназначенную для пре45 образования светового потока в зарядовые пакеты, и секцию 5 переноса заряда, предназначенную для вывода зарядов из ПЗС. Секции 4 и 5 ПЗС выполнены на одной полупроводниковой подложке. Функцию эквивалентного базового расстояния корреляционного измерителя выполняет половина длины секции накопления ПЗС L/2. Выход ПЗС соединен с усилителем 6. Последний

55 через коммутатор 7 соединен с дифференциатором 8 и схемой 9 клиппирования сигналов. о

Выход схемы клиппнрования сигналов соединен через коммутатор 10 со схеления. Схема выбора М-й строки задает временной интервал для вычислителя 17 скорости. В вычислителе скорое3 10939 .мой 11 перемножения и схемой 12 запоминающего устройства, предназначенного для запоминания сигнала от первого считанной ПЗС строки в одном цикле измерения и тблько от полови5 ны элементов секции накопления, расположенных в правой ее части, Выход схемы перемножения соединен с интегратором 13. Схемы 6, 8, 9, 12 и 13 ,являются элементами полярного корре- 1О лятора. Далее интегратор соединен с входом, экстремального регулятора 14, который соединен с генератором 15 тактовых импульсов, служащим для управления работой ПЗС. Выход генера- 5 тора тактовых импульсов соединен с входом ПЗС и схемой 16 выбора М -й полустроки, а ее выход соединен с входами коммутаторов 7 и 10 и запоминающего устройства 11. Схема 16 выбора 1Ч -й полустроки управляет работой коммутаторов 7 и 10 и позволяет выбрать для сравнения правую половину первой с начала одного цикла измерения строки и левую половину 1-й с начала одного цикла измерения строки, а именно такую, изображение на которой через некоторое время Т будет то же, что и на правой половине первой строки..Выход 16 соединен 30 также с входом вычислителя 17 скорости.

Измеритель скорости движения работает следующим образом.

Поверхность 2 движется слева направо и проецируется через объектив 1 15 на светочувствительную поверхность секции 4 накопления ПЗС 3. При этом изображение поверхности перемещается справа налево и через некоторое время Т изображение, находящееся на пра о вой половине секции накопления, полностью переместится на ее левую половину. Скорость движения изображе- " ния при этом I„/2 . По тако45 му алгоритму и работает корреляционный измеритель скорости.

Секция 4 накопления в течение времени накопления 1 „ воспринимает изображение поверхности,при этом время накопления 1н вьюирается таким, что смещением изображения за время

1„ можно пренебречь. Затем зарядовые пакеты из секции накопления переводятся в Секцию переноса заряда и вы- 55 водятся из нее на выход ПЗС, а секция накопления в это время вновь воспринимает свет. Время переноса эаря73 4 дов из секции накопления в секции ! переноса много меньше времени на,,копления kp . Время вывода зарядов из секции переноса равно времени накопления. Видеосигнал с выхода ПЗС проходит усилитель 6, коммутатор 7, дифференциатор 8, схему 9 клилпирования, коммутатор 10 и записывается в запоминающее устройство 11. При записи первой строки схема 16 выбора М-й строки так управляет коммутаторами

7 и 10 и запоминающим устройством 11, что в запоминающее. устройство записывается только первая половина всей первой строки, считанной с ПЗС. После первой строки с ПЗС выводится вторая строка, затем третья и т.д. для очистки ПЗС, но ни одна из них не проходит через коммутатор 7, а информация о первой полустроке по-прежнему находится в запоминающем устройстве. Изображение непрерывно перемещается сграва налево. Далее, в зависимости .от диапазона измерения скоростей, устанавливаемого предварительно в схеме

16 выбора К -й строки, эта схема разрешает прохождение через коммутаторы

7 и 10 левой половины Ч -й по счету строки в том момент, когда изображение, бывшее в момент накопления первой строки на правой половине секции накопления, переместится на ее левую половину. Далее видеосигнал выбранной

М-й строки с коммутатора 7 идет прямо на схему 9 клиппирования, коммутатор

10 и на схему 12 перемножения. Сюда же одновременно поступает сигнал с запоминающего устройства, считывание которого разрешает схема 16. Перемноженные сигналы первой и М -й полустрок интегрируются в интеграторе 13 °

Сигнал с выхода интегратора поступает на экстремальный регулятор 14, на выходе которого появляется.знакоперемениый управляющий сигнал, Этим сигналом производится плавная подстройка частоты генератора 15 тактовых имj пульсов, с изменением которой происходит плавное изменение интервала времени между моментами считывания первой и Я-й строк. Таким образом, перестройка генератора тактовых импульсов производится так, чтобы момент выборки М -й строки совпадал с моментом смещения изображения справа налево точно на половину длины секции накоп10939 73

Составитель Ю.Власов

Техред И.Метелева Корректор 0.Билак с

Редактор А. Козориз

Заказ 3416/36 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ти временной интервал заполняется импульсами с калиброванным .периодом повторения и производится вычисление

L/2 скорости как Ч = — с ее цифроl. 5 ной индикацией.

Введение в корреляционный измеритель скорости линейного ПЗС с раздельными секциями накопления и переноса заряда, а также использование 10 обработки сигналов по схеме полярного коррелятора с введением в нее запоминающего устройства и схему выбора 4 -й полустроки позволяет понизить практически,до нуля нижний предел измерения скорости движения изображения с сохранением точносги измерения на нижнем пределе измерения, заменить два линейных ПЗС одним, тем самым упростить устройство и выполнить его на цифровых микросхемах одной серии.г