Устройство определения параметров движения изображения поверхности

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (ю4 G )Р336 374

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

4 ! -.:,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

И ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Рд, / (21) 3529810/24-)0 (22) 28.12.82 (46) 15,01.86.Бюл. № 2 (71) Куйбьппевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический ин. ститут им.В.В.Куйбьппева (72) Е.M.Êàðïîâ, В.В.Сбродов и О.Г.Корганова (53) 621.317.39:531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 336836, кл. Н 04 N 7/021, 1970.

Авторское свидетельство СССР № 585443, кл. С О1 P 3/74, 1976. (54)(57) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПА—

РАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПО—

ВЕРХНОСТИ, содержащее линейный прибор с зарядовой связью, расположенный в фокальной плоскости объектива и генератор тактовой частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью определения направления движения вектора скорости изображения поверхности, в него введены второй, третий и четвертый линейные приборы с зарядовой связью, расположенные в фокальной плоскости объектива под углом 90 друг к другу и к первому

0 прибору, второй, третий и четвертый генераторы тактовой частоты, синхрогенератор, четыре нормально открытых ключа и восемь нормально закрытых ключей, восемь частотных детекторов, два блока вычитания, два распределительных блока, четыре блока определения максимума, блок определения квадранта и блок вычисления модуля вектора скорости движения иэображения поверхности и направляющего угла, при этом синхрогенератор первым выходом соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого генераторов, тактовой частоты, выходы которых подключены к входам второго, третьего, четвертого и первого линейных приборов с зарядовой связью соответственно второй выход синхрогенератора соединен с первыми входами первого и второго нормально открытых ключей, с первыми входами первого и второго нормально закрытых ключей и с первыми входами пятого и шестого нормально закрытых ключей третий выход синхрогенератора подключен к первым входам третьего и четвертого нормально открытых ключей, к первым входам третьего и четвертого нормально закрытых ключей и к первым входам седьмого и восьмого нормально закрытых ключей выходы первого, второго, третьего и четвертого линейных приборов с зарядовой связью соединены с вторыми входами четвертого, первого, третьего и второго нормально открытых ключей соответственно, а также с вторыми входами восьмого, шестого, седьмого и пятого нормально закрытых ключей соответственно, выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого нормально закрытых ключей соответственно подключены к входам пятого, шестого, седьмого и восьмого частотных детекторов, выходы которых соответственно через первый, второй, третий и четвертый блоки определения максимума соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока вычисления модуля вектора скорости движения иэображения поверхности и на 205017 частоты. правляющего угла, выходы первого и второго нормально открытых ключей соответственно через первый и второй частотные детекторы подключены к первому и второму входам первого бло— ка вычитания, выходы третьего и четвертого нормально открытых ключей соответственно через третий и четвертый частотные детекторы соединены с первым и вторым входами второго блока вычитания, выход первого блока вычитания подключен к первому входу блока определения квадранта, а через первый распределительный блок к первому и второму входам синхрогеИзобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения скорости движения изображения подстилающей поверхности например, при аэрофотографировании в компенсаторах скоростного смаза изображения.

Цель изобретения — определение направления движения вектора скорости изображения поверхности„

На фиг.1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 схема блока вычисления модуля вектора скорости движения изображения по верхности и направляющего угла; ча фиг.3 — прямоугольная система координат, реализуемая четырьмя приборами с зарядовой связью и действие вектора скорости движения изображения подстилающей поверхности в этой системе.

Устройство определения параметров движения изображения поверхности содержит линейные приборы 1-4 с зарядовой связью, синхрогенератор

5, первый, второй, третий и четвертый генераторы тактовой частоты б-9 соответственно, первый, второй, третий и четвертый нормально открытые ключи 10-13 соответственно, первый, второй, третий и четвертый частотные детекторы 14-1? соответственно, первый 18 и второй 19 блоки вычитания, блок 20 определения квадранта, первый 21 и второй 22 распренератора и к вторым входам первого и второго нормально закрытых ключей, выход второго блока вычитания соединен с вторым входом блока определения квадранта, а через второй рас пределительный блок — с третьим и четвертым входами синхрогенератора и с вторыми входами третьего и четвертого нормально закрытых ключей, выходы первого, второго, третьего и четвертого нормально закрытых ключей подключены соответственно к вторым входам первого, второго, третьего и четвертого генераторов тактовой делительные блоки, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой нормально закрытые ключи 23-30 соответственно, пя5 тый, шестой, седьмой и восьмой частотные детекторы 31-34 соответственно, первый, второй, третий и четвертый блоки 35 — 38 определения максимума соответственно, блок 39 вычисления модуля вектора скорости движения изображения поверхности и направляющего угла, включающий квадраторы 40 и 41, сумматор 42, блок 43 извлечения квадратного корня, блок

44 определения тангенса, блок 45 реализующий функцию arcing.

Четыре линейных прибора 1-4 с зарядовой связью расположены ортогонально друг другу так, что их

20 оси совпадают с осями прямоугольной системы координат, расположены они в фокальной плоскости объектива (не показана) и на них проектируется изображение подстилающей поверхности. Синхрогенератор 5(фиг.1) своим первым выходом соединен с первыми входами первого б,.второго 7, третьего 8 и четвертого 9 генераторов тактовой частоты, выходы кото30 рых соединены с входами второго 2, третьего 3, четвертого 4 и первого

l линейных приборов с зарядовой связью соответственно. Второй выход синхрогенератора 5 соединен с первыми входами первого 10 и второ1205

45 го ll нормально открытых ключей, с первым входом первого 23 и второго

24 нормально закрытых ключей и с первыми входами пятого 27 и шестого 28 нормально закрытых ключей.

Третий выход синхрогенератора 5 соединен с первыми входами третьего 12 и четвертого 13 нормально. открытых ключей, с первыми входами третьего

25 и четвертого 26 нормально закры- 10 тых ключей и с первыми входами седьмого 29 и восьмого 30 нормально закрытых ключей. Выходы первого 1, второго 2, третьего 3 и четвертого 4 линейных приборов с зарядовой связью 15 присоединены к вторым входам четвертого 13, первого 10 третьего 12 и второго 11 нормально открытых ключей соответственно, а также к вторым входам восьмого 30, шестого 28, 20 седьмого 29 и пятого 27 нормально зак рытых ключей соответственно, выходы пятого 27, шестого 28, седьмого 29 и восьмого 30 нормально закрытых ключей соответственно соединены с

25 входами пятого 31, шестого 32, седьмого 33 и восьмого 34 частотных детекторов, выходы которых соответственно через первый 35, второй 36, третий 37 и четвертый 38 блоки оп— . ределения максимума соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока 39 вычисления модуля вектора скорости движения изображения подстилающей поверхности и направляющего угла.. Выходы первого )О и второго 11 нормально открытых ключей через первый 14 и второй 15 частотные детекторы соединены с первым и вторым входами первого 18 блока 40 вычитания, а выходы третьего 12 и четвертого 13 нормально открытых ключей через третий !6 и четвертый 17 частотные детекторы соединены с пер— вым и вторым входами второго блока

19 вычитания, выходы первого 18 и второго 19 блоков вычитания присоединены к блоку 20 определения квадранта непосредственно, а также через первый распределительный блок 21 вы- 50 ход первого блока 18 вычитания сое— динен с первым и вторым входами син— хрогенератора 5 и вторыми входами первого 23 и второго 24 нормально закрытых ключей. Через второй рас- 55 пределительный блок 22 выход второго вычитающего блока 19 соединен с третьим и четвертым входами синхрогенеО!7 4 ратора 5 и с вторыми входами третьего 25 и четвертого 26 нормально закрытых ключей. Выходы первого 23, второго 24, третьего 25 и четвертого 26 нормально закрытых ключей соединены с вторыми входами первого 6, третье- . го 8, второго 7 и четвертого 9 гене)раторбв тактовой частоты соответст)венно. Определитель квадрантов состоит из логических схем И и ИЛИ, а вычислитель модуля вектора скорости движения изображения поверхности и направляющего угла представляет собой специализированный вычислитель, в котором выходы блоков 35 — 38 определения максимума подключены к блоку 44 определения тангенса (фиг З) для вычисления направляющего угла и, соответственно, попарно соединены с первым 40 и вторым 41 квадраторами для вычисления модуля. Выходы квадраторов 40 и 41 через сумматор 42 подключены к блоку 43 извлечения квадратного корня, а выход блока 44 определения тангенса соединен с входом блока 45, реализующего функцию arctg.

Устройство работает следующим образом.

В момент измерения синхрогенератор 5 вырабатывает первый управляющий импульс, который одновременно запускает генераторы тактовой частоты 6,7,8,9, которые начинают проталкивать заряды в линейных приборах с зарядовой связью 2,3,4,) соответственно, причем в первом цикле измерения генераторы 6-9 работают в режиме постоянной частоты и проталкивают заряды в каждом линейном приборе 1-4 с зарядовой связью с постоянной скоростью в направлениях от центра прямоугольной системы координат ХОУ. Выходные сигналы с линейных приборов 1-4 с зарядовой связью поступают через нормально от крытые ключи 13, 10 12 и ll на частотные детекторы 17, 14, )6, 15 соответственно.

Частотный спектр выходного сигнала каждого прибора с зарядовой связью зависит от соотношения скорости и направления движения изображения подстилающей поверхности, с одной стороны, и скорости проталкивания зарядов, с другой стороны.

Так, если вектор скорости движения изображения подстилающей поверхнос3 1205 ти имеет направление Ч (фиг.2), то по линейным приборам с зарядовой связью, расположенным ортогонально, изображение перемещается со скоростью V и V соответственно. Максимальная ширина спектра выхоцного сигнала линейных приборов с зарядовой связью имеет место в том случае, если направление проталкива— ния зарядов по линейному прибору, расположенному вдоль оси Х, совпадает с направлением V и скорость проталкивания по модулю Ч„, а направление проталкивания зарядов по линейному прибору, расположенному вдоль оси У, совпадает с направле— нием 7„ и скорость проталкивания по модулю I 7 (. Если модуль скорости проталкивания больше или мень— ше lV„I и )V<(соответственно, то

20 ширина спектра сужается. Аналогичная картина имеет мест о, если направление проталкивания зарядов изменяется на противоположное. Если частота проталкивания зарядов одинакова, что имеет место в первом цикл измерения, то ширина спектра выходного сигнала зависит только от направления проталкивания.

На выходе частотных детекторов имеют место напряжения, величина которых пропорциональна ширина спектра сигнала, снимаемого с ""îîòâåòствующих приборов с зарядовой связью, Эти напряжения попарно подаются на два вычитающих блока 18 и 19, при— чем на каждый из них поступают на— пряжения, пропорциональные ширине спектров сигналов, снимаемых с двух приборов с зарядовой связью, расположенных соосно. При постоянной скорости проталкивания зарядов по линейным приборам и направлении проталкивания от центра прямоугольной системы координат знак разностного напряжения на выходе каждого из вычитающих блоков 18 и 19 зависит от того, в какой полуплоскости расположен вектор скорости движения изображения подстилающей поверхности. Комбинация знаков указывает квадрант расположения этого вектора. Напряжения с блоков 18 и 19 подаются на блок 20 определения квадранта, а так— же на распределительные блоки 2! и

22 соответственно. В зависимости от знака напряжения вычитающего блока

18 распределительный блок 2) |зключает

017 б ключи 23 или 24. Одновременно на вход синхрогенератора 5 поступает сигнал, под влиянием которого первый управляющий импульс снимается и вырабатывается второй управляющий импульс, который проходит через один из открытых ключей 23 и 24 и приводит в работу генераторы б или 8 тактовой частоты.

В зависимости от знака напряже— ния вычитающего блока 19 распределительный блок 22 включает ключи 25 или 26. Одновременно на вход синхрогенератора 5 поступает сигнал, под влиянием которого первый управляю- щий импульс снимается (в случае, если на выходе блока 18 имеется О ) и вырабатывается третий управляющий импульс, который проходит через один из открытых ключей 25 или 2б и приводит в работу генераторы 7 или 9 тактовой частоты. Одновременно второй и третий управляющий импульс 3акрывают нормально открытые ключи

10-13 и открывают нормально закрытые ключи 27-30. На этом первый цикл работы устройства завершен. В результате определен квадрант расположения вектора скорости движения подстилающей поверхности и включены два из четырех генераторов тактовой частоты, которые управляют линейками, расположенными ортогонально и по осям именно этого квадранта.

Начинается второй цикл работы.

Под влиянием второго и третьего управляющих импульсов синхрогенератора

5 генераторы тактовой частоты б или 8 и 7 или 9 работают в режиме переменной частоты, при котором час— тота их выходного сигнала изменяется от некоторого минимума до максимума, определяемого верхней границей измеряемых скоростей. В работе принимают участие два прибора с зарядовой связью, расположенные по осям выбранного в предыдущем цикле работы квадранта расположения вектора скорости движения изображения подстилающей поверхности. Это могут быть пары 1-2, или 2-3, или 3-4 или 1-4 приборов с зарядовой связью.

Выходные сигналы этих пар через ключи 27-30 поступают на частотные детекторы 31-34, выходные сигналы которых под влиянием изменения частоты генераторов тактовой частоты ме— няются и достигают максимума в тот момент, когда частота проталкивания зарядов по линейным приборам с зарядовой связью соответствует составляющим скорости движения изображения подстилающей поверхности по соответствующим линейным приборам.

Выходные напряжения частотных детекторов 31-34 поступают на блоки

35-38 определения максимумов соответственно. В момент максимума одной пары этих напряжений срабатыI

12050 I 7 вают два из четырех блоков 35-38, выходные сигналы которых поступают в блок 39, который вычисляет модуль скорости и направляющий угол (фиг.?)

Выходные сигналы блоков 20 и 39 поступают в систему индикации или управления. Когда частота двух из четырех работающих генераторов 6-9 достигает максимума, они отключаютtð ся и автоматически прекращается ра,бота всего устройства. Процесс измерения закончен.

1205017

Составитель М.Хаустов

Редактор С.Лисина Техред А.Ач Корректор Е.Рошко

Закаэ 8521/45 Тираж 896 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