Устройство для измерения расстояния между центрами интерференционных полос интерферограмм

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1677877 А Н 04 И 7/1 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ измерения расстояния между ц риодических структур, наприме рограмм. Целью изобретени повышение точности измерения между центрами интерферецио путем их поворота. Для этого содержит телевизионную камер дифференцирования, блоки 3 и 4 триггеры 5 и 19, блок 6 совпаде ратор 7, формирователь 8 стро ских импульсов, элементы И 9 и генератор 12 импульсов, блок реверсивный счетчик 14, блок ЦАП 16. блок 17 поворота из нуль-орган 18, ждущий мультив 2 з.п. ф-лы, 9 ил, 1 табл,точнои мехаССС 981,ЕНИЯ РАССТО- ТЕРФЕРЕНЦИОГРАММ технике обраайти применерой ствах для ГОСУДАРСТВЕ ННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЯНИЯ МЕЖДУ ЦЕНТРАМИ ИНОННЫХ ПОЛОС ИНТЕРФЕР(57) Изобретение относится кботки изображений и может нние в телевизионных уст ентрами пер интерфея является расстояния нных полос устройство у 1, блок 2 сравнения, ния, компа- боскопиче 10, ключ 11, 13 запрета, 15 памяти, ображения, ибратор 20.нены с первым и вторым входами блока 13 запрета, Выходы элементов И 9 и 10 соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика 14, подключенного информационными выходами через регистр 15 памяти к информационным входам цифроаналогового преобразователя16, выход которого соединен с входом блока17 поворота изображения и нуль-органом18,Нуль-орган 18 выходом соединен сосчетным входом второго триггера 19, первый вход которого соединен с вторым входом ключа 11, а второй выход - с третьимвходом блока запрета, Первый и второй входы последнего соединены с первым и вто 5 10 15 20 25 30 35 40 50 рым выходами формирователя 8 страбон, а пятый вход - с третьим выходом телевизионной передающей камеры 1, причем второй выход телевизионной передающей камеры 1 соединен с входом разрешения записи регистра 15 памяти и через ждущий мультивибратор 20 с третьим входом реверсивного счетчика 14.Временная диаграмма сигналов в характретных точках устройства приведена на диаграммах фиг,2. Формирователь 8 стробов содержит генератор 21 импульсов, инвертор 22 и два канала, включающие элементы НЕ 23 и 24, две группы по шесть двоична-десятичных счетчиков 25 - 30 в первом канале и 31 - 36 - во втором канале. Счетчики 25 - 27 и 31 - 33 осуществляют счет номера строки, а счетчики 28-30 и 34-36 определяют текущее значение положения стробов в зависимости от номера строки (фиг 2 б).Выходы переноса "9" первого 25 и второго 26 счетчиков первоо канала, а также первого 31 и второго 32 счетчиков второго канала соединены соответственно с суммирующими входами "+1" второго 26 и третьего 27 счетчиков первого канала и второго 32 и третьего 33 счетчиков второго канала. Информационные выходы 1,2,4,8 первого 25, второго 26 и третьего 27 счетчиков первого канала, а также первого 31, второго 32 и третьего 33 счетчиков второго канала соединены с соответствующими информационными входами 1,2,4,8 четвертого 28, пятого 39 и шестого 30 счетчиков первого канала и четвертого 34. пятого 35 и шестого 36 счетчиков второго канала соответственно. Выходы Ва первого 25 и второго 26 и третьего 21 счетчиков первого канала и первого 31, второго 32 и третьего 33 счетчиков второго канала соединены вместе и являются первым входом формирователя 8 стробов. Тактовые входы С четвертого 28, пятого 29 и шестого 30 счетчиков первого канала и четвертого 34, пятого 35 и шестого 36 счетчиков второго канала соединены вместе и подключены к выходу инвертора 22 и входу генератора 21 импульсов, а входы Во этих счетчиков соединены с общим проводом. Выходы переноса шестого счетчика 30 первого канала и выход "9" шестого счетчика 36 второго канала соединены через соответствующие элементы НЕ 23,24 соответственно с первым и вторым выходами формирователя 8 стробов. Выходы " 0" четвертого 28 и пятого 29 счетчика первого канала соединены с соответствующими входами пятого 29 и шестого 30 счетчиков, а выход "9" четвертого 34 и пятого 35 счетчиков второго канала соединен с соответствующими входами "1" пятого 351677877 50 55 и шестого 36 счетчиков. Входы "+1" первого счетчика 25 первого канала и первого счетчика 34 второго канала соединены с входом инвертора 22 и являются вторым входом формирователя 8 стробов. Вход "-1" четвертого счетчика 28 первого канала соединен с входом "+1" четвертого счетчика второго канала и выходом генератора 21 импульсов,Блок 13 запрета (фиг,4) выполнен из первого и второго каналов, каждый из которых включает три инвертора 37 - 39, два В - Я-триггера 40,41, двоичный счетчик 42, формирователь 43 коротких импульсов, и элемент И-НЕ 44. Первый вход элемента И-НЕ 44 соединен с входом "+1" двоичного счетчика 42 и является первым входом блока 13 запрета, Второй вход элемента И-НЕ 44 соединен с входом первого инвертора 38, входом Ро двоичного счетчика 42, а третий вход является третьим входом блока 13 запрета, Выход элемента 44 соединен с входом Я второго Б-Я-триггера 41. Выход первого инвертора 38 подключен к входу Я первого й - Я-триггера 40, вход В которого соединен с выходом третьего инвертора 37, вход которого является пятым входом блока 13 запрета, а выход первого й - Я-триггера 40 соединен с входом С двоичного счетчика 42. Входы "1", "2", "4", "8" последнего являются входами нулевого потенциала, выход двоичного счетчика 42 через второй инвертор 39 соединен с входом й второго В-Я- триггера 41, выход которого подключен к входу формирователя 43 коротких импульсов. Его выход является вторым выходом блока 13 запрета.Выход аналогичного формирователя коротких импульсов второго канала является первым выходом блока 13 запрета, второй и третий входы элемента 44 второго канала подключены соответственно к второму и третьему входам аналогичного элемента И - НЕ первого канала. Вход третьего инвертора 37 второго канала соединен с входом аналогичного третьего инвертора первого канала, а первый вход аналогичного элемента И - НЕ первого канала является вторым входом блока 13 запрета. 5 10 15 20 25 30 35 40 Устройство работает следующим образом.В плоскость фотокатода передающей трубки телевизионной камеры 1 проецируется иэображение интерференционных полос. С выхода телевизионной камеры 1 видеосигнал отделяется от постоянной составляющей в блоке 2 дифференцирования и поступает на входы первого и второго блоков 3 и 4 сравнения, где сравнивается с пороговыми напряжениями+О и -О противоположных полярностей,Импульсы с выходов блоков 3 и 4 сравнения поступают на входы первого триггера 5, формируя на его выходе импульс, пропорциональный ширинге полосы, Кроме того, с выхода блока 2 дифференцирования сигнал поступает на вход компаратора 7 на выходе которого формируется импульс, передний фронт которого соответствует переходу и родифферен ци рова нного видеосигнала через нулевой уровень. Таким образом, на выходе блока 6 совпадения формируется сигнал, несущий информацию о положении центра интерференционной полосы,Работа устройства протекает в двух режимах "Грубо" и "Точно", В режиме "Грубо" и по сигналу "Пуск" на первом выходе второго триггера 19 устанавливается низкий потенциал, а на втором выходе - высокий (фиг,2 г,д), при этом ключ 11 закрыт, а на третий вход блока 13 запрета подается высокий потенциал, Работа блока 13 запрета синхронизируется строчными синхроимпульсами, поступающими на пятый вход, а на первый и второй входы подаются стробы (фиг.2 б,в). В момент совпадения импульсов видеосигнала (фиг.2 а) с соответствующим стробом на выходе блока 13 запрета формируется счетный импульс (фиг.2 к), В течение одного полукадра от каждой интерференционной полосы при совпадении с соответствующим стробом формируется по одному счетному импульсу, При значительном наклоне интерференционных полос количество счетных импульсов на первом и втором выходах блока 13 запрета различно, Счетные импульсы через первую 9 и вторую 10 схемы И поступают на входы реверсивного счетчика 14, на выходе которого устанавливается в двоичном коде число, соответствующее разности счетных импульсов. Обнуление реверсивного счетчика 14 производится коротким импульсом, формируемым ждущим мультивибратором 20, запускаемым задним фронтом КСИ. Двоичный код хранится в регистре памяти от кадра к кадру, при этом запись информации с выхода реверсивного счетчика 14 производится КСИ,С выхода цифроаналогового преобразователя 16 постоянное напряжение той или иной полярности в зависимости от наклона интерференционных полос поступает на вход блока 17 поворота изображения, Поворот изображения отрабатывается до тех пор, пока количество счетных импульсов на входах реверсивного счетчика 14 не сравняется. В этот момент времени нулевое напряжение на выходе цифроаналоговогопреобразователя 16 запускает нуль-орган 18, на выходе которого формируется импульс, поступающий на первый вход (счетный) второго триггера 19. На третий вход блока 13 запрета подается низкий потенциал, а на второй вход ключа 11 - высокий,Устройство переходит в режим "Точно". Тактовые импульсы (фиг.2 ж) с выхода генератора 12 через ключ 11 поступают на вторые входы элементов И 9 и 10. На выходахэтих элементов формируются пачки импульсов (фиг,2 и,к), длина которых соответствует величине перекрытия импульсов видеосигнала со стробами б 1 и б 2 на соответствующих строках, На фиг,2 видно, что длярассматриваемого случая перекрытия видеосигнала со стробами 01 происходит на четырех строках 1 - 4, а со стробами б 2 - на двух строках 1-2, 1-1, Сигнал,рассогласования на выходе цифроаналогового преобразователя 16 через блок 17 поворота изображения доворачивает изображение до момента совпадения количества импульсов в пачках, При этом иэображение полос формируется в положении, перпендикуляр 101520 ном к строчной развертке, а импульс с выхода нуль-органа 18 переводит второй триггер 19 в режим "Грубо" для подготовки устройства к следующему циклу работы.Формирователь 8 стробов (фиг.З) рабо тает следующим образом. После обнуления верхнего ряда счетчиков обоих каналов импульсом КСИ двоичные коды номера текущей строки поступают на информационные входы 1,2,4,8 нижнего ряда счетчиков обоих 35 каналов соответственно, При этом нижний ряд счетчиков первого канала работает на вычитание, поэтому задержка импульса перекоса, т.е. строба б 1 на выходе "О" шестого счетчика 30 первого канала растет 40 пропорционально номеру строки (фиг.26), Нижний ряд счетчиков второго канала работает на сложение, поэтому задержка строба б 2 на выходе "9" шестого счетчика 36 второго канала уменьшается, пропорциональ но номеру строки (фиг,2 в).Генератор 21 импульсов фазируется импульсами ССИ с выхода инвертора 22, Частота повторения импульсов с выхода генератора 21 импульсов пропорциональна 50 и (где и - число полезных строк изображе 2ния).Работу блока 13 запрета рассмотрим для второго канала, на вход 1 которого поступает строб о 1. Стробы 01 поступают на 55 второй канал и наоборот для того, чтобы обеспечить одинаковый знак разности счетных импульсов на выходах элементов И 9 и 10 в режиме "Грубо" по отношению к режиму "Точно". В исходном положении на выходе второго Я - Я-триггера 41 установлен высокий потенциал (фиг.5 е). В момент совпадения строба д 1 и видеосигнала на выходе схемы И-НЕ 44 на входах Я второго триггера В - Я 41 подается импульс отрицательной полярности, формируя на его выходе отрицательный перепад, На выходе формирователя 43 коротких импульсов формируется счетный импульс отрицательной полярности (фиг.5 ж,и и фиг.8),Дальнейшие моменты совпадения строба б 1 и видеосигнала не приводят к срабатыванию двоичного счетчика 42, так как он сбрасывается видеосигналом по входу Во При двукратном и более пропадании видеосигнала в зоне действия строба (фиг.5 б) на выходе первого В - 3-триггера 40 (фиг.5 г) возникает высокий потенциал, который при отсутствии импульсов по входу "+1" разблокирует двоичный счетчик 42, считывающий до двух по входу "+1", и импульсом положительной полярности с выхода "2" через второй инвертор 39 переводит второй В - Я-триггер 41 в исходное состояние (фиг,5 ж). Первый импульс видеосигнала от следующей интерференционной полосы (фиг.5 б), совпавший со стробом б 1 (фиг.5 в), переводит второй В-триггер 41 в другое состояние, формируя следующий счетныйимпульс (фиг.5 ж),Аналогично работает первый канал б 1. На фиг.8 и 9 приведены дополнительные диаграммы, характеризующие работу устройства в режимах "Грубо" и "Точно".Конструктивно устройство выполнено в виде оптико-механического и электронного узлов, Оптико-механический узел состоит из блока 17 поворота иэображения, выполненного на основе электромеханического привода и оптической системы, включающий призму Дове.Использование изобретения позволяет повысить точность измерения расстояния между центрами интерференционных полос за счет учета их наклона относительно направления строчной развертки телевизионной передающей камеры 1, Данные по повышению точности измерения можно получить, сравнивая фиг,6 и 7. На этих фигурах схематически показана интерференционная полоса ширинойо, расположенная с углом наклона д относительно прямоугольника, образованного растром телевизионной трубки со сторонами, имеющими(2)1 д - проекции пересечения границ полосы 1 о с линиями стробов Ф и 02, причем е - угол2)между линиями стробов. На фиг.6 - 1 1 д 1проекция пересечения полосы 1 О с линиейвизирования, причем для данного случаяя = О, Как видно иэ фиг.6 - 1, относительнаявеличина1)(д) =Я С(д) =Р 1(д)л 1 =г 1(д) - г 1(о) =г 1(д) - 1. График функции Г 1(д) приведен на фиг.6-2, Аналогично можно получить функ. цию)2) 2)--ЯС(-М)- -Я С(д+62) =Г 2(д) иД 2 = Е 2(д) 2(0)График функции Рг( д ) приведен нафиг,7 - 2.Расчетные значения величин Ь 1 и Й приведены в таблице при е/2 = 36,87 О.Из таблицы видно, что при одинаковом управляющем сигнале, например Ь = 6 10 отн.ед., обеспечивается разная точность установки интерференционной полосы;д = 0,02 при Й = 6,54 10 отн,ед д =2,0 при Ь 1 =6,110 отн.ед, Формула изобретения 1, Устройство для измерения расстояния между центрами интерференционных полос, интерферограмм, содержащее передающую телевизионную камеру, первый вход которого соединен с входом блока дифференцирования, выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых являются входами пороговых напряжений, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами первого триггера и вторым входом блока совпадения, выход первого триггера соединен с первым входом блока совпадения, выход которого является выходом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем изменения положения интерферограммы, введены блок поворота интерферограммы, оптически связанного с телевизионной камерой, генератор импульсов, ключ, первый и второй элементы И, реверсивный счетчик, регистр памяти, ждущий мульти вибратор, цифроаналоговый преобразователь, нуль-орган, второй триггер, блок запрета, формирователь стробов, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами телевизионной камеры, являющимися выходами кадровых и строчных синхроимпульсов, причем первый выход формирователя стробов соединены спервыми входами первого элемента И и блока запрета, а второй выход - с первым вхо 5 дом второго элемента И и вторым входомблока запрета, вторые входы элементов Ичерез ключ соединены с выходом генератора импульсов, третьи входы элементов Исоединены с выходом первого блока сравне 10 ния, а четвертые входы элементов И - соответственно с первым и вторым выходамиблока запрета, выходы первого и второгоэлементов И соединены соответственно спервым и вторым входами реверсивного15 счетчика, выход которого через последовательно соединенные регистр памяти и цифроаналоговый преобразователь подключенк входам блока поворота изображения интерферограммы и нуль-органа, выход кото 20 рого соединен с первым входом второготриггера, первый выход которого соединенс вторым входом ключа, а второй выход - стретьим входом блока запрета, четвертыйвход которого соединен с выходом первого25 блока сравнения, а пятый - с третьим выходом передающей телевизионной камеры,причем второй вход второго триггера является входом пускового сигнала, а второйвыход телевизионной передающей камеры30 соединен с входом разрешения записи регистра памяти и через ждущий мультивибратор с третьим входом реверсивногосчетчика,2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е 35 с я тем, что блок запрета состоит из первогои второго каналов, каждый из которых включает первый, второй и третий инверторы, первый и второй В - Я-триггеры, двоичный счетчик, формирователь коротких импуль сов и элемент И, причем в каждом каналепервый вход элемента И соединен с входом "+1" двоичного счетчика и является первым входом блока запрета, второй вход соединен с входом первого инвертора и ВО-вхо дом двоичного счетчика, а третий входявляется третьим входом блока запрета, выход элемента И соединен с Я-входом второго В - Я-триггера, а выход первого инвертора подключен к Я-входу первого В-Я-триггера, 50 В-вход которого соединен с выходом третьего инвертора, вход которого является пятым входом блока запрета, а выход первого В - Я-триггера соединен с С-входом двоичного счетчика, причем входы "1", "2", "4", "8" 55 последнего являются входами нулевого потенциала, выход двоичного счетчика через второй инвертор соединен с В-входом второго В - Я-триггера. выход которого подключен к входу формирователя коротких импульсов, причем выход формирователякоротких импульсов второго канала является вторым выходом блока запрета, выходформирователя коротких импульсов первого канала является первым выводом блоказапрета; второй и третий входы элемента И 5второго канала подключены соответственнок второму и третьему входам элемента Ипервого канала, вход третьего инверторавторого канала соединен с входом третьегоинвертора первого канала, а первый вход 10элемента И первого канала является вторымвходом блока запрета,3, Устройство поп.1, отл ича ю щеес я тем, что формирователь стробов содержит генератор импульсов, инвертор и два 15канала, каждый из которых включает элемент НЕ и шесть двоична-десятичных счетчиков, причем в каждом канале выходы "9"первого и второго счетчиков соединены свходами "+1" второго и третьего счетчиков 20соответственно, выходы "1", "2", "4", "8"первого, второго и третьего счетчиков соединены с входами "1", "2", "4", "8" четвертого, пятого и шестого счетчиковсоответственно, Кс-входы первого, второго 25и третьего счетчиков соединены между собой и являются первым входом формирователя стробов, С-входы счетчиков четвертого,пятого и шесто;о соединены между собой, а их Вв-входы подключены к общему проводу, причем Во-входы первого, второго и третьего счетчиков соединены с одноименными входами аналогичных счетчиков второго канала, выводы "О" четвертого и пятого счетчиков первого канала соединены соответственно с входами "-1" пятого и шестого счетчика, а выход "О" шестого счетчика первого канала через элемент НЕ соединен с первым выходом формирователястробов, входы "+1" первых счетчиков обоих каналов соединены и являются вторым входом формирователя стробов, вход "-1" четвертого счетчика первого канала соединен с входом "+1" четвертого счетчика второго канала и выходом генератора импульсов, вход которого соединен с С-входами четвертого, пятого и шестого счетчиков обоих каналов и выходом инвертора, вход которого соединен с вторым входом формирователя стробов, еыходы "9" четвертого й пятого счетчиков выторого канала соединены с входами "+1" пятого и шестого счетчиков этого канала соответственно, а выход "ъ 9" шестого НЕ соединен с вторым выходом формирователя стробов,