Способ слежения за перемещением на стенде изделия с контрастной границей

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах исследования движущихся тел. / 2 Цель изобретения - повышение точности за счет измерения перемещения изделия, первоначально не расположенного в поле зрения регистратора.В исходном состоянии ось сканирования камеры регистрирующего устройства фиксирована на контрастной метке , лицевой поверхности преграды или крае освещаемого поля. В поле зрения устройства вводятся контрастно черно-белые метки, не связанные с изделием, ориентированные одинаковым образом с контрастной чернобелой границей изделия, входящего в поле зрения, и расположенные за или перед траекторией его движения. В качестве метки используют расположенную на траектории лицевую поверхность преграды, с которой изделие взаимодействует в процессе регистрации , или край освещаемого поля от осветителя размером меньше поля зрения регистратора. 3 з,п.ф-лы, 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

» ! а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4873639/08 (22) 13.09.90 (46) 23.09.92. Бюл. N 35 (71) Научно-исследовательский институт

"Геодезия" (72) B.À.Ïûðüåâ, С.В.Жигалкин, А,B.Êoðîòков и B.À.Ïîëèí (56) 1. S,Kageyama Т,Usus,Proc, 16тп Jnt, Cougr. on High Speed pnotography and

Photonics, 1984, Strasbourg„FRANCE, v.v.556 — 560.

2. Electro-optical displasement

transducer "Zimmer", Dynatest, BRD, 1989. (54) СПОСОБ СЛЕЖЕНИЯ 3А ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ НА СТЕНДЕ ИЗДЕЛИЙ С КОНТРАСТНОЙ ГРАНИЦЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах исследования движущихся тел.

Изобретение оТносится к автоматизации баллистических экспериментов и может быть использовано в системах исследования движущихся объектов, Известен способ слежения за перемещением изделия, заключающийся в том, что располагают зеркало перед объективом фоторегистратора с полем зрения меньше базы слежения, совмещают поле зрения фоторегистратора с изделием, поворачивают зеркало в соответствии с законом движения изделия и схемой слежения таким образом, чтобы изделие находилось в поле зрения регистратора (1).

Недостатком способа является низкая точность слежения из-за отсутствия обрат Ы., 1763883 А1

Цель изобретения — повышение точности за счет измерения перемещения изделия, первоначально не расположенного в поле зрения регистратора,В исходном состоянии ось сканирования камеры регистрирующего устройства фиксирована на контрастной метке, лицевой поверхности преграды или крае освещаемого поля. В поле зрения устройства вводятся контрастно черно-белые метки, не связанные с иэделием, ориентированные одинаковым образом с контрастной чернобелой границей иэделия, входящего в поле зрения, и расположенные за или перед траекторией его движения. В качестве метки используют расположенную на траектории лицевую поверхность преграды, с которой изделие взаимодействует в процессе регистрации, или край освещаемого поля от осветителя размером меньше поля зрения регистратора, 3 з,п,ф-лы, 4 ил. ной связи, необходимость предварительного задания закона поворота зеркала в узле сканирования, Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ слежения за перемещением изделий на стенде с контрастной границей, заключающийся в том, что совмещают ось сканирования электронно-оптического преобразователя перемещения (ЭОПП) с контрастной границей изделия, находящегося в поле зрения этого устройства (2).

Линза 1 (фиг,1) проектирует изображение контрастной границы 12 на фотокатод 2 камеры 3. Оптическое изображение преобразуется в электронное изображение 6 фоУ)

С: ,о ,Ы 00 00 Ы

1763883

10

25

35

55 токатодом 2. Затем оно проектируется на апертурную пластину 4. Отклоняющая катушка 5 между фотокатодом 2 и апертурной пластиной 4 обеспечивает быстрое, безинерционное отклонение электронного изображения 6. Отклоняющая катушка возбуждается генератором 7. Это приводит к тому, что и на выходе электронного умножителя 8 генерируются импульсы, которые находятся в фазе с генератором сигналов, если контрастная граница изделия 12 расположена на главной оптической оси 9. Фазовый демодулятор 10 преобразует разность фаз между обоими сигналами в аналоговое напряжение, которое равно нулю, если разность фаз равна нулю, Усилитель 11 связывает выход фазового демодулятора с контрольным сигналом отклоняющей катушки 5, Данная цепь обеспечивает обратную связь системы.

Электронное изображение всегда позиционируется; даже если контрастная граница изделия двигается в направлении перемещения 13. Корректирующий ток в отклоняющей катушке 5 пропорционален перемещению контрастности границы относительно его фиксированного начального положения. Преобразователь напряжения

14 с фильтром низких частот 15 генерирует на выходе сигнал, пропорциональный перемещению.

Неконтактный принцип измерения обеспечивает фиксацию перемещения с частотой от 0 до 400 кГц с разрешением

0,008 и погрешностью измерения не более 1 на базах от 0,2 до 200 м в зависимости от используемого объектива, Поле зрения объектива соответствует щели с длиной, определяемой базой измерения, и шириной, равной 7,5 от длины. Положение камеры ЭОПП строго ориентируется в зависимости от направления перемещения объектива и взаимного расположения черно-белых тонов контрастной границы объекта. Ось камеры регистрирующего устройства перпендикулярна направлению движения изделия.

Недостатком известного способа является то, что высокая точность регистрации перемещения реализуется. только в случае, когда контрастная граница изделия перед началом движения предварительно захватывается ЭОПП. Таким образом, высокоточное измерение перемещения изделия, входящего в поле зрения преобразователя, в данном способе слежения не предусмотрено;

Целью изобретения является повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе слежения за перемещением изделия, заключающемся в том, что совмещают ось сканирования камеры электронно оптического преобразователя перемещений с контрастной границей изделия при вхождении его в поле зрения преобразователя согласно изобретению, располагают в области вхождения изделия в поле зрения преобразователя черно-белую метку и совмещают с ней ось сканирования преобразователя в отсутствии изделия.

Поставленная цель достигается также тем, что в способе слежения за перемещением изделия метку устанавливают за или передтраекторией движения изделия и ориентируют ее одинаковым образом с контрастной границей объекта.

Указанная цель достигается также тем, что в качестве метки используют лицевую поверхность преграды стенда, с которой изделие взаимодействует в процессе регистрации.

Поставленная цель достигается тем, что, в качестве метки используют световое пятно, сформированное с размерами меньше, чем поле зрения преобразователя.

После перекрытия контрастной границы метки регистратор начинает сканировать вдоль поля зрения (вдоль щели), выискивая контрастную границу с подобным расположением черно-белых тонов.

После ее нахождения, а она связана теперь с перемещающимся изделием, он ее захватывает и сопровождает до тех пор,пока она не выйдет из его поля зрения. Затем он вновь производит сканирование и захватывает ближайшую подобную контрастную границу. Ею может являться другая граница, связанная с этим или иным изделием, или исходная контрастная метка, вновь появившаяся в поле зрения регистратора после прохождения иэделия. В случае отсутствия контрастной границы регистратор производит непрерывное сканирование и продолжает запись информации в память аналого-цифрового преобразователя (АЦП) вплоть до ее полного заполнения.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается тем, что в нем располагают в области вхождения изделия в поле зрения преобразователя контрастную черно-белую метку и совмещают в ней ось сканирования преобразователя в отсутствии изделия. Метку устанавливают за или перед траекторией движения изделия и ориентируют ее одинаковым образом с контрастной границей объекта, Причем в качестве метки может служить лицевая поверхность

1763883 преграды. стенда или световое пятно:сформированное с размерами меньше, чем поле зрения- преобразователя. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только r. пnр оoтTоoтTи п оoм, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях техники не позволило выявить в них признаки, сходные с существенными отличительными признаками в заявляемом способе, Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.2 показаны схема стенда, на котором реализован способ (фиг.2а) и и ри н цип сл ежен ия (посл едовател ь ность действий) с результатами — зависимостью перемещения Х от времени t (фиг.26) для измерения перемещения на траектории иэделия по его головной части, а на фиг.3 — по донной части изделия при его внедрении в преграду, На фиг,4 приведена схема стенда для реализации способа слежения, при котором контрастная метка создается краем светового пятна.

B верхней части каждой фигуры приведена ориентация черно-белой контрастной границы.

Способ реализован на стенде для регистрации перемещения изделия, который содержит камеру 1 модели 100 Д регистрирующего устройства фирмы

Zimmer, связанную кабельными линиями с блоком управления 2 модели 101Д, АЦП с блоком памяти 3, компьютером 4 модели HP

9000. Оптическая ось камеры перпендикулярна траектории движения 5 изделия 6, В поле зрения камеры 7 находится контрастная метка в виде вехи 8, размещенная за траекторией движения (фиг.2а), или в виде лицевой поверхности преграды 9 (фиг,3а) на траектории. Осветитель 10 освещает в плоскости объекта, перпендикулярной оптической оси камеры, поверхность, размер которой больше (фиг.2,3) или меньше (фиг,4) поля зрения камеры, В исходном состоянии ось сканирования 11 камеры 1 фиксирована на контрастной метке; границе вехи 8 (фиг.2а); лицевой поверхности преграды 9 (фиг,3а) или крае 12 освещаемого поля (фиг,4а). В случае регистрации перемещения на траектории изделия по головной части (фиг,2б) (например, после выхода из преграды) при пересечении контрастной границы метки головной частью, камера захватывает границу последней и сопровождает вплоть до выхода ее иэ поля зрения, После этого ось сканирования

55 перебрасывается вновь на контрастную границу метки.

Перемещение контрастной r„ аницы пропорционально напряжению, выделяемому регистрирующим устройством, Причем все поле зрения соответствует размаху напряжения в 10В, а центру поля зрения соответствует напряжение, равное нулю.

Полученный сигнал через блок управления

2 преобразуется в цифровой вид АЦП и записывается в блок памяти 3, В блоке управления предусмотрена процедура дифференцирования аналогового сигнала.

С ее помощью можно получить зависимости скорости и ускорения изделия от времени, После проведения эксперимента с помощью специального программного обеспечения информации, оперативно обрабатывается на компьютере 4.

В случае регистрации перемещения изделия в преграде по донной части (фиг.36) при пересечении контрастной границы метки головной частью (момент касания) камера захватывает границу донной части изделия. Сопровождение изделия осуществляется до момента пересечения донной частью контрастной метки, то есть лицевой поверхности преграды или в случае разрушения преграды при внедрении изделия— границы, потока лицевых фрагментов, В последнем случае камера захватывает границу потока фрагментов, движущихся в обратную от изделия сторону, и сопровождает вплоть до выхода из ее поля зрения камеры, После этого камера производит непрерывное сканирование темного фона поля зрения до полного заполнения памяти АЦП.

Дальнейшая работа стенда описана в предыдущем примере, Регистрация перемещения на траектории изделия по его головной части в случае, когда контрастная метка создана краем освещаемого поля (фиг.4б), аналогична работе стенда при наличии контрастной метки от границы вехи (фиг,2б), Использование данного способа слежения за перемещением на стенде изделий с контрастной границей обеспечивает по сравнению с существующими способами высокую точность измерения перемещения изделия, ранее не находящегося s поле зрения регистратора. Погрешность измерения не превышает одного процента.

Формула изобретения

1,Способ слежения за перемещением на стенде изделий с контрастной границей, заключающийся в том, что совмещают ось сканирования камеры электронно-оптического преобразователя перемещений с контрастной границей изделия при вхождении его в поле зрения преобразователя, о т1763883

10 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, располагают в области вхождения изделия в поле зрения преобразователя контрастную черно-белую метку и совмещают с ней ось сканирования 5 преобразователя в отсутствии изделия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что метку устанавливают за или перед траекторией движения изделия и ориентируют ее одинаковым образом с контрастной границей объекта.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве метки используют лицевую поверхность преграды стенда.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве метки используют световое пятно, сформированное с размерами меньше, чем поле зрения преобразователя.

1763883

Г I

1 J

Составитель В,Пырьев

Техред М,Моргентал Корректор А.Козориз

Редактор Т.Куркова

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

А 74

Заказ 3449 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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