Способ измерения положения объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено при измерении перемещений объектов . Целью изобретения является увеличение точности измерения за счет увеличения информативности способа путем восстановления огибающей дискретного видеосигнала, полученного с линейно-матричного фотоприемника, и вычисления координаты знергетического центра огибающей, дискретизированной с частотой большей частоты дискретизации первичного видеосигнала. Устройство , реализующее способ, содержит источник 1 света, диафрагму 2, блок 3 формирования изображения диафрагмы, линейно-матричный фотоприемник А, блок 5 управления фотоприемником, блок 6 выборки, блок 7 восстановления огибающей видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь 8, генератор 9, блок 10 вычисления координаты, регистратор 11. Вычисление координаты осуществляется в блоке 10 в соответствии к .1 ч с формулой R N - ZI и ,- , J--1 1 1 ,м где и5 - дискретные значения огибающей видеосигнала , R - координата положения объекта, вьфаженная в количестве тактов обработки; N - длительность цикла обработки, выраженная в количестве тактов обработки; k - количество тактов обработки в огибающей. 1 ил. (Л о:) 4 00 Oi 4 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECIlYEifIHH

„„SU„„1348644 A 1 (59 4 С 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITVM (21) 3999448/24-28 (22) 02.01.86 (46) 30.10.87. Бюл. М- 40 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Института технической механики АН УССР (72) А.Н.Давидчук, Ю.Н.Баклушин и А.И.Суханов (53) 53 1.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1067352, кл. G 01 В 21/00, 1984. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено при измерении перемещений объектов. Целью изобретения является увеличение точности измерения за счет увеличения информативности способа путем восстановления огибающей дискретного видеосигнала, полученного с линейно-матричного фотоприемника, и вычисления координаты энергетического центра огибающей, дискретиэированной с частотой большей частоты дискретизации первичного видеосигнала. Устройство, реализующее способ, содержит источник 1 света, диафрагму 2, блок 3 формирования изображения диафрагмы, линейно-матричный фотоприемник 4, блок 5 управления фотоприемником, блок

6 выборки, блок 7 восстановления огибающей видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь 8, генератор 9, блок

10 вычисления координаты, регистратор 11. Вычисление координаты осуществляется в блоке 10 в соответствии к К с формулой R = N — U, /P U;, a=1 1=1 1=1 где U; — дискретные значения огибающей видеосигнала, R — координата положения объекта, выраженная в количестве тактов обработки; N — - длительность цикла обработки, выраженная в количестве тактов обработки; k — - количество тактов обработки в огибающей.

1 ил, 1348644

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено при измерении перемещений объектов.

Цель изобретения — увеличение точности измерения эа счет увеличения информативности способа путем восстановления огибающей дискретного видеосигнала, полученного с линейно-мат- 10 ричного фотоприемника, и вычисления координаты энергетического центра огибающей, дискретизированной с частотой большей частоты дискретизации первичного видеосигнала. 15

На чертеже представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит оптически связанные источник 1 света, диафрагму 2, 2р блок 3 формирования изображения диафрагмы и линейно-матричный фотоприемник 4, блок 5 управления фотоприемником, первый выход Которого соединен с управляющим входом фотоприемника, 25 а второй выход — с управляющим входом блока 6 выборки, информационный вход котордго соединен с выходом фотоприемника 4, а выход — с входом блока 7 восстановления огибающей, последова- 3р тельно соединенного с аналого-цифровым преобразователем 8, генератор 9, синхронизирующий вход которого соединен с третьим выходом блока 5 управления фотоприемником, а выход — с тактовым входом блока 10 вычисления координаты, информационный вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 8, а вход начальной установки — с третьим выходом 40 блока 5 управления фотоприемником, информационный выход блока 1О соединен с информационным входом регистратора 11, вход записи которого соединен с управляющим выходом блока 10 вычисления координаты. Блок 10 вычисления координаты содержит первый сумматор 10.1, второй сумматор 10.2, блок 10.3 деления, блок 10.4 вычитания, дискриминатор 10.5, блок 10.6 управления сумматорами, блок 10.7 управления счетчиком, счетчик 10.8, первый элемент 10.9 задержки, второй элемент 10.10 задержки, формирователь 10.11. Способ измерения положе55 ния объекта заключается в том, что формируют оптический сигнал, пространственно связанный с положением объекта, преобразуют его с помощью линейно-матричного фотоприемника В дискретный видеосигнал с периодом дискретизации Т,, восстанавливают огибающую дискретного видеосигнала, дискретиэируют огибающую с периодом дискретизации Т, с Т,, преобразуют дискретные значения U огибающей в двоичный код, измеряют с дискретом Т временной интервал N, начало которого совпадает с началом опроса фотоприемника, а конец — с последним импульсом дискретного видеосигнала, вычисляют координату R энергетического центра огибающей относительно начала временного интервала N в соответствии с формулой к 1

DEU, R=N

U; где k — количество импульсов дискре- : тизации огибающей.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Источник 1 света освещает диафрагму 2, изображение которой, отраженное от объекта 12, переносится блоком 3 формирования иэображения диафрагмы с помощью светоделительного элемента 1 и объектива 2 на поверхность фотоприемника 4. При изменении положения объекта происходит перемещение иэображения диафрагмы 2 на поверхности фотоприемника 4, В начале цикла опроса фотоприемника 4 блок 5 управления фотоприемником формирует сигнал сброса который с третьего выхода блока

5 управления фотоприемником поступает на входы сброса первого 10.1 и второго 10.2 накапливающих сумматоров блока 10 вычисления координаты, на входы начальной установки счетчика 10.8 и блока 10.7 управления счетчиком и на синхронизирующий вход генератора 9.

При этом первый 10.1 и второй 10.2 накапливающие сумматоры обнуляются, в счетчик 10.8 записывается единица, генератор 9 синхрониэируется и вырабатывает импульсы, период которых меньше периода опроса фотоприемника.

Эти импульсы поступают на тактовые входы блока 10.6 управления сумматором и блока 10.7 управления счетчиком. Блок 10.7 управления счетчиком разрешает прохождение импульсов, поступающих на его тактовый вход, на счетный вход счетчика 10.8 °

Блок 5 управления фотоприемником периодически опрашивает фотоприемник

1348644

4 на выходе которого формируются видеосигналы, огибающая которых пропорциональна распределению освещенности в иэображении диафрагмы 2.

Сигналы, снимаемые с фотоприемника 4, поступают на вход блока 6 выборки, осуществляющего синхронную выборку видеоимпульсов, снимаемых с фотоприемника. Частота выборки равна частоте опроса фотоприемника, Сигналы с выхода блока 6 выборки поступают на вход блока 7 восстановления огибающей видеосигнала, с выхода которого видеосигнал поступает 15 на вход аналого-цифрового преобразова. теля 8. С выходов аналого-цифрового преобразователя 8 коды, соответствующие мгновенным значениям уровня видеосигнала, поступают на информационные 20 входы первого накапливающего сумматора 10. 1 и дискриминатора 10.5. При превьппении мгновенного значения видеосигнала некоторого порога на выходе дискриминатора 10.5 формируется перед-25 ний фронт импульса. Величина порога срабатывания дискриминатора устанавливается, исходя из априорной информации об уровне помех в устройстве.

Импульс с выхода дискриминатора

10.5 поступает на управляющий вход блока 10.6 управления сумматором и вход формирователя 10. 11. По переднему фронту этого импульса блок 10.6

35 управления сумматором разрешает прохождение импульсов, поступающих на его тактовый, вход с выхода генератора 9, на тактовый вход первого накапливающего сумматора 10.1 и на вход второго элемента 10.10 задержки, с выхода которого задержанные импульсы поступают на тактовый вход второго накапливающего сумматора 10.2. Элементы 10.9 и 10. 10 задержки служат

45 для компенсации временных сдвигов в узлах устройства.

На информационные входы первого накапливающего сумматора 10.1 подают50 ся коды мгновенных значений уровня видеосигнала. В момент прихода импульса на тактовые входы накапливающие сумматоры прибавляют к ранее накопленным суммам коды, поступающие

55 на их информационные входы, следовательно, после прихода и импульсов в первом и втором накапливающих сумматорах накопятся суммы, соответствен!! !! но U, и

П;, где U. — код !!

= !- !-.1 мгновенного значения уровня видеоимпульса в момент прихода на тактовый вход первого накапливающего сумматора i-го импульса. Если после прихода

k-го импульса мгновенное значение уровня видеосигнала становится меньше порога срабатывания, дискриминатор 10.5 формирует на выходе задний фронт импульса, блок 10.6 управления сумматором запрещает прохождение импульсов, поступающих на его тактовый вход, на тактовые входы накапливающих сумматоров. В первом и втором накапливающих сумматорах будут накоплеК ны результаты, соответственно 5 Б !

К ) 1 и U . Код суммы, накопленной .!:1 .-1 первым накапливающим сумматором 10. 1, поступает на вход делителя блока 10.3 деления, а код суммы, накопленной вторым накапливающим сумматором 10.2, поступает на вход делимого блока 10.3 деления. При этом на выходе блока

10 ° 3 деления формируется код част ного.

По заднему фронту импульса, сформированного дискриминатором 10.5, формирователь 10.11 формирует импульс, поступающий на вход первого элемента 10.9 задержки и управляющий вход блока 10.7 управления счетчиком, который запрещает прохождение импульсов, поступающих на его тактовый вход, на счетный вход счетчика 10.8. Код, соответствующий числу импульсов, подсчитанных счетчиком 10 ° 8, поступает на входы уменьшаемого блока 10.4 вычитания, на входы вычита которого поступают коды с выхода блока 10.3 деления. Код результата вычитания поступает на информационные входы регистратора 11, который его регистрирует по переднему фронту импульса, поступающего на его вход записи с выхода первого элемента задержки.

3а один цикл опроса фотоприемника

4 в регистраторе 11 будет зарегистрирован код результата, соответствующий координате энергетического центра огибающей к 0;

R = N к Ф

1348644

Формула изобретения

Составитель В,Становов

Техред М.Ходанич

Корректор Н.Король

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 5178/39

Тираж 676

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где R — код, зарегистрированный реги- стратором;

N — количество импульсов, накопленных счетчиком за цикл об5 работки.

Способ измерения положения объекта,10 заключающийся в том, что формируют пространственно связанный с положением объекта оптический сигнал, преобразуют его с помощью линейно-матричного фотоприемника в дискретный видео-1r„ сигнал с периодом дискретизации Т

1 отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, восстанавливают огибающую дискретного видеосигнала, осуществляют дискретизацию огибающей с периодом дискретизации Т < Т,, преобразуют дискретные значения U огибающей в двоичный код, измеряют с дискретом Т временной интервал N, начало которого совпадает с началом опроса фотоприемника, а конец — с последним импульсом дискретного видеосигнала, а положение объекта определяют по координате R энергетического центра огибающей относительно начала временного интервала N, которую вычисляют по формуле П;

U; где k — количество импульсов дискретизации огибающей.