Датчик скорости движения изображения поверхности

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости движения изображения поверхности. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит два линейных прибора с зарядовой связью, ориентированных вдоль направления движения изображения в фокальной плоскости объектива таким образом , что продвижение зарядовых пакетов в них совпадает по направлению с движением изображения объекта. Перенос зарадовых пакетов в каждом линейном пЗС управляется сигналом синхронизации от отдельных генераторов сдвиговых импульсов. Видеосигнал с каждого ПЗС сравнивается со статическим математическим ожиданием , вычисленным из суммы предыдущих сигналов, и находится их разность. Блок сравнения определяет, в каком линейном ПЗС величина скоростного смаза больше и изменяет частоту генераторов таким образом , чтобы устранить разницу в значениях смаза сигнала. 1 ил. ы W Ё

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) s G 01 Р 3/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

11 » р

1S l д (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4701834/10 (22) 05.06.89 (46) 23.12.91, Бюл. Кг 47 (72) А.В.Перминов и Е,И.Шабанов (53) 531.767(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 853545, кл. 6 01 Р 3/36, 1979. (54) ДАТЧИК СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости движения изображения поверхности. Цель изобретения — повышение точности измерения, Устройство содержит два линейных прибора с зарядовой связью, ориентированных вдоль наИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости движения изображения поверхности.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Датчик скорости движения изображения поверхности содержит объектив 1, размещенный между подстилающей поверхностью 2 и светорасщепительным элементом 3, оптически совмещенным с первым 4 и вторым 5 линейными приборами с зарядовой связью (ПЗС), первый 6 и второй 7 усилители, первый 8 и второй 9 аналого-цифровые преобразователи (АЦП), первый 10 и второй 11 регистры сдвига, первый 12 и второй 13 блоки сравнения, первый

14, второй 15, третий 16 и четвертый 17 ключи, первый 18 и второй 19 сумматоры, „„. Ж„„1700481 А1 правления движения изображения в фокальной плоскости объектива таким образом, что продвижение зарядовых пакетов в них совпадает по направлению с движением изображения объекта. Перенос зар довых пакетов в каждом линейном ЗС управляется сигналом синхронизации от отдельных генераторов сдвиговых импульсов, Видеосигнал с каждого ПЗС сравнивается со статическим математическим ожиданием, вычисленным из суммы предыдущих сигналов, и находится их разность. Блок сравнения определяет, в каком линейном

ПЗС величина скоростного смаза больше и изменяет частоту генераторов таким образом, чтобы устранить разницу в значениях смаза сигнала. 1 ил, первый 20, второй 21, третий 22 и четвертый

23 вычитатели, первый 24 и второй 25 мультиплексоры, первый 26 и второй 27 цифроаналоговые преобразователи, первый 28 и второй 29 генераторы импульсов, схему 30 сравнения, регулятор 31 частоты и регистратор 32.

Работает устройство следующим образом.

Изображение подстилающей поверхности 2 объективом 1 проецируется через светорасщепительный элемент 3 на светочувствительную поверхность линейных приборов 4 и 5 с зарядовой связью.

Продвижение зарядовых пакетов в линейных ПЗС 4 и 5 осуществляется непрерывно с помощью поступающих с выходов генераторов 28 и 29 сдвиговых импульсов. Направление движения изображения по

1700481

ПЗС 4 или 5 за количество тактов синхро-, низации, равное числу ячеек каждого реги- 20 стра 10 и 11 сдвита, доступных для

15 или 16 и 17, соединит выходы соответст- 50 вующего АЦП 8 или 9 и сумматора 18 или 19 с входами соответственно блока 21 или 23. светочувствительной поверхности линейных ПЗС 4 и 5 совпадает с направлением продвижения зарядовых пакетов в них. В соответствии с частотой синхронизации видеосигнал с линейных ПЗС 4 и 5 поступает через усилители 6 и 7 в соответствующие

АЦП 8 и 9. Тактируемые цифровые видеосигналы с выхода АЦП 8 и 9 последовательно заполняют регистры сдвига соответственно

10 и 11. Одновременно с заполнением регистров 10 и 11 происходит параллельное считывание записанных ранее значений видеосигналов из ячеек каждого регистра

10 или 11 сдвига в соответствующий сумматор 18 или 19. На выходе каждого сумматора

18 и 19 появляется сигнал, пропорциональный оценкам математического ожидания видеосигнала с выхода соответствующего параллельного считывания. Каждый блок сравнения 12 или 13 определяет, какой из поступивших на его информационные входы сигналов больше, и в зависимости от этого формирует на выходе логический адресный сигнал "О" или "1". Если значение видеосигнала с выхода соответствующего

АЦП 8 или 9 больше сигнала с выхода сумматора соответственно 18 или.19, пропорционального оценке математического ожидания видеосигнала, то на выходе соответствующего блока сравнения 12 или 13 устанавливается адресный сигнал "1". Этот сигнал управляет работой ключей соответственно 14 и 15 или 16 и 17 и коммутирует выход соответственно сумматора 18 или 19 и выход АЦП 8 или 9 с входами соответственно блоков 20 или 22 вычитания. Поэтому на выходе каждого блока 20 и 22 вычитания действует сигнал, пропорциональный разности между текущим значением видеосиг нала с выхода соответствующего ПЗС 4 или

5 и его математическим ожиданием. Если же значение видеосигнала с АЦП 8 или 9 меньше сигнала с выхода соответствующего сумматора 18 или 19, то на выходе блоков сравнения 12 и 13 формируется адресный сигнал "О", который, управляя ключами 14 и вычитания. В этом случае на выходе каждого блока вычитания 21 и 23 будет действовать раэностный сигнал между оценкой среднего значения видеосигнала с выхода соответствующего ПЗС и его текущим значением. Таким образом, в каждый такт синхронизации на выходе одного из блоков вычитания 20 или 21 и на выходе одного из

10

30 блоков вычитания 22 или 23 действует цифровой сигнал, пропорциональный абсолютной разности между видеосигналом изображения и его математическим ожиданием, а на другом выходе блоков вычитания

20 или 21 и 22 или 23 действует нулевой цифровой сигнал. Мультиплексоры 24 и 25 адресными сигналами с выхода блоков сравнения 18 и 19 соответственно переключаются в положение коммутации своего выхода с одним из двух информационных входов, на каждом находится в данный момент времени разностный сигнал от блоков вычитания 20 или 21 и 22 или 23 в другом канале. С выходов мультиплексоров 24 и 25 сигналы поступают на входы цифроаналоговых преобразователей 26 и 27 соответственно, а с выхода цифроаналоговых преобразователей 26 и 27 в блок 30 сравнения, Если скорость изображения на поверхности линейных ПЗС 4 и 5 такова, что отличается на одну и ту же величину (с разным знаком) от скорости продвижения зарядовых пакетов по ячейкам ПЗС, то видеосигнал изображения подстилающей поверхности на выходах этих приборов 4 и

5 будет искажен примерно в одинаковой степени и сигнал на выходе блока 30 сравнения минимален. Если же абсолютная разность скоростей движения изображения и продвижения зарядовых пакетов по линейным ПЗС 4 и 5 будет различна, то скоростной "смз" по каналам будет различен, причем большим в том канале, где рассматриваемая разность выше. Поэтому разность между текущим значением сигнала и Его математическим ожиданием в этом канале будет меньше, чем в другом канале. Сигналы, пропорциональные оценке разности видеосигнала и его математического ожидания в каждом канале тактируются разными частотами. Цифроаналоговые преобразователи 26 и 27 устраняют неидентичность каналов из-за влияния тактирования с различной частотой. Блок 30 сравнения сравнивает входные сигналы и определяет, какой из них больше, т.е. в каком из каналов рассогласование скоростей движения изображения и скорости движения зарядовых пакетов больше. На основании сравнения раэностных сигналов регулятор

31 частоты изменяет частоту генераторов

28 и 29 сдвиговых импульсов таким образом, чтобы оценки значений разностных сигналов в обоих каналах были равны. По частоте сдвиговых импульсов одного из генераторов регистратор 32 определяет скорость движения изображения поверхности 2 и представляет ее в любой требуемой форме.

1700481

10

25

35

45

Формула изобретения

Датчик скорости движения изображения поверхности, содержащий объектив со светорасщепительным злементом, в задней плоскости которого размещены два светочувствительных линейных прибора с зарядовой связью, ориентированных вдоль направления движения, первый и второй усилители, первый и второй генераторы сдвиговых импульсов, регулятор частоты, и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первый и второй регистры сдвига, первый и второй сумматоры, первый и второй блок сравнения, первый и второй, третий и четвертый ключи, первый, второй, третий и четвертый вычитатели, первый и второй мультиплексоры, первый и второй цифроаналоговые преобразователи и схема сравнения, причем первый вход первого прибора с зарядовой связью подключен к первому выходу светорасщепителя объектива, второй вход соединен с первым входом первого аналого-цифрового преобразователя, первым входом первого регистра сдвига, первым входом первого сумматора, первым входом первого блока сравнения, первыми входами первого и второго ключей, входом регистратора и выходом первого генератора, выход первого прибора с зарядовой связью соединен с входом первого усилителя, выход которого соединен с вторым входом первого аналого-цифоового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, вторым входом первого блока сравнения и вторым входом первого регистра сдвига, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выход которого соединен с третьим входом первого блока сравнения и вторым входом второго ключа, выход первого блока сравнения соединен с третьими входами первого и второго ключей и первым входом первого мультиплексора, первый выход первого ключа подключен к первому входу первого вычитателя, а второй выход— к первому входу второго вычитателя, пер вый выход второго ключа подключен к второму входу первого вычитателя, а второй выход — к второму входу второго вычитателя, выход первого вычитателя соединен с вторым входом первого мультиплексора, а выход второго вычитателя — с третьим входом первого мультиплексора, выход которого подключен к входу первого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, к второму входу которой подключен выход второго цифроаналогового преобразователя, а выход схемы сравнения подключен к входу регулятора частоты, выход которого соединен с входами первого и второго генераторов импульсов, первый вход второго прибора с зарядовой связью подключен к второму выходу светорасщепительного объектива, второй вход соединен с первым входом второго аналого-цифрового преобразователя, первым входом второго регистра сдвига, первым входом второго сумматора, первым входом второго блока сравнения, первыми входами третьего и четвертого ключей и выходом второго генератора, выход второго прибора с заряд вой связью соединен с входом второго усилителя, выход которого соединен с вторым входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом третьего ключа, вторым входом второго блока сравнения и вторым входом второго регистра сдвига, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, выход которого соединен с третьим входом второго блока сравнения и вторым входом четвертого ключа, выход второго блока сравнения соединен с третьими входами третьего и четвертого ключей и первым входом второго мультиплексора, первый выход третьего ключа подключен к первому входу третьего вычитателя, а второй выход — к первому входу четвертого вычитателя, первый выход чет- ° вертого ключа подключен к второму входу третьего вычитателя, а второй выход — к второму входу четвертого вычитателя, выход третьего вычитателя соединен с вторым входом второго мультиплексора, а выход четвертого вычитателя-с третьим входом. второго мультиплексора выход которого подключен к входу второго цифроаналогового преобразователя.

1700481

Составитель А. Беднов

Редактор Т. Куркова Техред M,Moðãåíòàë Корректор M. Демчик

Заказ 4464 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета пс изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101