Измеритель скорости движения

.80,1093973 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Р 3/ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(56) 1. Козубовский С.Ф. Корреляционные измерительные системы. Киев, "Наукова думка", 1973, с. 91-93.2. Авторское свидетельство СССР У 650010, кл. С 01 Р 3/54, 1978 (прототип).(54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ, содержащий объектив, линейный светочувствительный прибор зарядовой связи (ПЗС), генератор тактовых импульсов,. подключенный к управляемому входу ПЗС,и схему корреляционной обра-. ботки сигналов, выполненной в виде последовательно соединенных усилителя, подключенного входом к выходу ПЗС, первогокоммутатора, схемы клип- пирования сигналов, второго коммута-. тора, схемы перемножения, интегратора и экстремального регулятора, выход которого соединен с управляемым входом генератора тактовых импульсова также дифференциатор, вход которого соединен с вторым выходом первогокоммутатора, а выход - со схемой клиппирования сигналов, и вычислительскорости, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения диапазона измерений в сторону малых скоростей, линейный светочувствительныйПЗС выполнен с раздельными .секцияминакопления и переноса заряда с базовым расстоянием равным половине длине секции накопления ПЗС, а в схемукорреляционной обработки сигналоввведены запоминающее устройство исхема выбора М -й полустроки, приэтом вход запоминающего устройствасоединен с. вторым выходом второгокоммутатора, выход - с вторым входомсхемы перемножения, а управляемыйвход - с управляемым входом второгокоммутатора и выходом схемы выбораМ-й полустроки,. выходы которой подключены также к управляемому входупервого коммутатора и вычислителю,скорости,. а управляемый вход - к выходу генератора тактовых импульсов.10939Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейной скорости движения изображения поверхности в различных устройствах автоматики, например в компенсаторах скоростного смаза при аэрофотографировании.Известен измеритель скорости движения, основанный на способе полярной корреляции и использовании дифферен циальной схемы1 3.Недостатком корреляционного измерителя является его громоздкость и малая чувствительность.Наиболее близким к предлагаемому 15 является измеритель скорости движения, содержащий объектив, линейный светочувствительный ПЗС, генератор тактовых импульсов, подключенный к управляемому входу ПЗС, схему корре О ляционной обработки сигналов, вычислитель скорости, а также второй не-. светочувствительный ПЗС. При этом схема корреляционной обработки сигналов может быть выполнена в виде 25 последовательно соединенного усилителя, подключенного входом к выходу ПЗС, первого коммутатора, схемы клип- пирования сигналов, второго коммутатора, схемы перемножения, интегратора ЗО и экстремального регулятора; выход которого соединен с управляемым входом генератора тактовых импульсов, а также дифференциатор, вход которого соединен с вторым выходом первого коммутатора, а выход - со схемой клиппирования сигналов Г 2 3.Светочувствительный ПЗС известного измерителя работает в режиме временной задержки и интегрирования. При малых скоростях движения изображения этот режим приводит к насыщеению ПЗС и большому накоплению паразитного заряда под электродами ПЗС, что приводит к искажениям аналоговой информации, заложенной в потенциальном рельефе под электродами ПЗС, а это в свою очередь - к большим погрешностям при измерении малых скоростей или полной потере работоспо- собности измерителя.Цель изобретения - расширение диапазона измерений в сторону малых скоростей.Поставленная цель достигается тем, что в измеритель скорости движения, содержащий объектив, линейный светочувствительный прибор зарядовой связи ПЗС, генератор тактовых импуль 73 2сов, подключенный к управляемому входу ПЗС, и схему корреляционной обработки сигналов, выполненной в виде последовательно соединенных усилителя, подключенного входом к выходу ПЗС, пер" ного коммутатора, схемы клиппирования сигналов, второго коммутатора, схемы перемножения, интегратора и экстремального регулятора, выход которого соединен с управляемым входом генератора тактовых импульсов, а также дифференциатор, вход которого соединен с вторым выходом первого комму татора, а выход. - со схемой клиппировання сигналов, и вычислитель скорости, введены запоминающее устройство и схема выбора М -й полустроки, при этом вход запоминающего устройства соединен с вторым выходом второго коммутатора, выход - с вторым входом схемы перемножения, а управляемый вход - с управляемым входом второго коммутатора и выходом схемы выбора М-й полустроки, выходы которой подключены также к управляемому входу первого коммутатора и вычислителю скорости, а управляемый вход - к выходу генератора .тактовых импульсов, причем линейный светочувствительный ПЗС выполнен с раздельными секциями накопления и переноса заряда с базовым расстоянием равным половине длины секции накопления ПЗС.На чертеже представлена структурная схема корреляционного измерителя скорости.Измеритель скорости движения содержит объектив 1, через который изображение движущейся поверхности 2 проецируется на линейный ПЗС 3, расположенный вдоль линии движения изображения. ПЗС имеет раздельные между собой секцию 4 накопления заряда длиной , предназначенную для преобразования светового потока в зарядовые пакеты, и секцию 5 переноса заряда, предназначенную для вывода зарядов из ПЗС. Секции 4 и 5 ПЗС выполнены на одной полупроводниковой подложке. Функцию эквивалентного базового расстояния корреляционного измерителя выполняет половина длины секции накопления ПЗС 1./2. Выход ПЗС соединен с усилителем 6. Последний через коммутатор 7 соединен с дифференциатором 8 и схемой 9 клиппирования сигналов.оВыход схемы клиппнрования сигналов соединен через коммутатор 10 со схеления. Схема выбора М-й строки задает временной интервал для вычислителя 17 скорости, В вычислителе скороез 10939 мой 11 перемножения и схемой 12 запоминающего устройства, предназначенного для запоминания сигнала от первого считанной ПЗС строки в одном цикле измерения и тблько от полови 5 ны элементов секции накопления, расположенных в правой ее части, Выход схемы перемножения соединен с интегратором 13. Схемы 6, 8, 9, 12 и 13 ,являются элементами полярного корре лятора, Далее интегратор соединен с входом, экстремального регулятора 14, который соединен с генератором 15тактовых импульсов, служащим для управления работой ПЗС. Выход генера тора тактовых импульсов соединен с входом ПЗС и схемой 16 выбора М -й полустроки, а ее выход соединен с входами коммутаторов 7 и 10 и запоминающего устройства 11. Схема 16 выбора 1 Ч -й полустроки управляет работой коммутаторов 7 и 10 и позволяет выбрать для сравнения правую половину первой с начала одного цикла измерения строки и левую половину 1-й с начала одного цикла измерения строки, а именно такую, изображение на которой через некоторое время Т будет то же, что и на правой половине первой строкиВыход 16 соединен30 также с входом вычислителя 17 скорости.Измеритель скорости движения работает следующим образом.Поверхность 2 движется слева направо и проецируется через объектив 1 15 на светочувствительную поверхность секции 4 накопления ПЗС 3, При этом изображениеповерхности перемещается справа налево и через некоторое время Т изображение, находящееся на пра 10 вой половине секции накопления, полностью переместится на ее левую половину. Скорость движения изображе- " ния при этом ,/2 . По тако 45 му алгоритму и работает корреляционный измеритель скорости.Секция 4 накопления в течение времени накопления 1воспринимает изображение поверхности,при этом время накопления Фн выоираегся таким, что смещением изображения за время 1 можно пренебречь. Затем зарядовые пакеты из секции накопления переводятся в Секцию переноса заряда и вы водятся из нее на выход ПЗС, а секция накопления в это время вновь воспринимает свет. Время переноса эаря 73 4дов из секции накопления в секциипереноса много меньше времени накопления 1 . Время вывода зарядовиз секции переноса равно времени накопления, Видеосигнал с выхода ПЗСпроходит усилитель 6, коммутатор 7,дифференциатор 8, схему 9 клилпирования, коммутатор 10 и записывается взапоминающее устройство 11, При записи первой строки схема 16 выбора М-йстроки так управляет коммутаторами7 и 10 и запоминающим устройством 11,что в запоминающее. устройство записывается только первая половина всейпервой строки, считанной с ПЗС, Послепервой строки с ПЗС выводится втораястрока, затем третья и т.д. для очистки ПЗС, но ни одна из них не проходитчерез коммутатор 7, а информация опервой полустроке по-прежнему находится в запоминающем устройстве. Изображение непрерывно перемещается сграваналево. Далее, в зависимости .отдиапазона измерения скоростей, устанавливаемого предварительно в схеме16 выбора К -й строки, эта схема разрешает прохождение через коммутаторы7 и 10 левой половины Ч -й по счетустроки в том момент, когда изображение, бывшее в момент накопления первой строки на правой половине секциинакопления, переместится на ее левуюполовину. Далее видеосигнал выбраннойМ-й строки с коммутатора 7 идет прямона схему 9 клиппирования, коммутатор10 и на схему 12 перемножения. Сюдаже одновременно поступает сигнал сзапоминающего устройства, считываниекоторого разрешает схема 16. Перемноженные сигналы первой и М -й полустрок интегрируются в интеграторе 13Сигнал с выхода интегратора поступаетна экстремальный регулятор 14, навыходе которого появляется.знакоперемениый управляющий сигнал, Этим сигналом производится плавная подстройка частоты генератора 15 тактовых импульсов, с изменением которой происходит плавное изменение интервала времени между моментами считывания первой и М-й строк. Таким образом, перестройка генератора тактовых импульсовпроизводится так, чтобы момент выборки М -й строки совпадал с моментомсмещения изображения справа налевоточно на половину длины секции накоп1093973 сов Корректор О,Билак едакт Подписимитета СССоткрытийя наб д. каз 3416/ го ий 4/5 с П "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 лиа ти временной интервал заполняется импульсами с калиброванным периодом повторения и производится вычислениеЬ/2скорости как Ч = - с ее цифро 5 вой индикацией.Введение в корреляционный измеритель скорости линейного ПЗС с раздельными секциями накопления и переноса заряда, а также использование 10 обработки сигналов по схеме полярноСоставитель Ю Козориз Техред И.Мете6 Тираж 823 ВНИИПИ Государственнпо делам изобрете 3035, Москва, Ж, Р го коррелятора с введением в неезапоминающего устройства и схемувыбора М -й полустроки позволяетпонизить практически,до нуля нижнийпредел измерения скорости движенияизображения с сохранением точностиизмерения на нижнем пределе измерения, заменить два линейных ПЗС одним,тем самым упростить устройство ивыполнить его на цифровых микросхемаходной серии.