Бесконтактный способ определения положения кромки предмета

Номер патента: 1068702

Авторы: Аронов, Зельман

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН П 9) А 1(50 6 0 11 24 САНИ БРЕТЕН ВИДЕТЕЛЬСТВУ К ельман .Ленина науч- проектно-кон- еталлургичесОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Всесоюзный орденано-исследовательский иструкторский институт мкого машиностроения(56) 1. Илефельдт Ю, Копинен Г.-И., Гаппе В., Вреде В. Йепрерывные измерения ширины горячекатанной полосы на входе травильной установки.- 1 Чер ные металлыф, 1977,9 4, с.9-12.2. Патент США 9 3882302, кл. 235- 92, 1975.(54)(57) БЕСДЕЛЕНИЯ ПОЛОзаключающийспроекции пре КОНТАКТНЫЙ СПОСОБ ОПРЕЖЕНИЯ КРОМКИ ПРЕДМЕТА,я.в получении теневойдмета на расположенном в плоскости иэображения объектива сканирующем фотопреобразователе,например дискретном на приборе с зарядовой связью, преобразовании теневой проекции в видеоимпульс и определении измеряемого размера по положению фронта видеоимпульса, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и помехозащищенности измерения, видеоимпульсы интегрируют по,крайней мере в пределах его фронта, измеряют амплитуду видеоимпульса, определяют положение фронта относительно конца интервала по отношению величины полученного интеграла к амплитуде видеоимпульса, измеряемый размер определяют как сумму положения фронта .относительно конца интервала и оставшейся части видео-, импульса.Изобретение относится к измери.:тельной технике и может быть испольэовано, например, для бесконтактного измерения линейных размеров проката.Известен способ измерения .линейных размеров проката, основанный на создании с помощью объектива теневой проекции предмета в плоскости изображения и измерении координатпроеекции дискретным фотоэлектрическим.преобразователем (ДФП) 1).Недостатком данного способа является низкая точность и низкая помехо 10 защищенность.Наиболее близким по технической ) сущности к изобретению является способ, заключающийся в получении теневой проекции предмета на расположенном в плоскости изображения объектива сканирующем фотопреобразо вателе, например дискретном на приборе с зарядной связью (ПЗС), преобразовании теневой проекции. в видиоимпульс и определении изменяемого размера по положению Фронта видео- импульса, Положение фронта видеоимпульса определяют положением соответствующего засвеченного элемента, при этом засвеченным считается тот элемент, амплитуда которого превышает уровень, выбранный с учетом соотноше 5 строке, а также низкая помехоустойчи- З 5ния полезного и шумового сигналов 23. Недостатками .такого способа являются предельная точность, определяемая дискретным шагом элементов в вость к импульсным помехам по фронту видеоимпульса.Цель изобретения " повышение точности и помехозащищенности измерения.Поставленная цель достигается тем,40 что согласно бесконтактному способу определения положения кромки предмета, заключающемуся в получении теневой проекции предмета на расположенном в плоскости изображения объектива 45 На фиг. 1 изображена зависимость освещенности сканирующей линии сплошного фотопреобразователя 1 на Фиг. 2- зависимость освещенности вдоль ска сканирующем Фотопреобраэователе, на" пример дискретном на приборе с зарядовой связью, преобразовании теневой проекции в видеоимпульс и определении измеряемого размера по положению 50 Фронта видеоимпульса, видеоимпульсы интегрируют по крайней мере в пределах его фронта, измеряют амплитуду видеоимпульса, определяют положение Фронта относительно конца интервала интегрирования по отношению величины полученного интеграла к амплитуде видеоимпульса, измеряемый размер определяют как сумму положения фройта относительно конца интервала и оставшейся части видеокмпульса.(г) Величина интеграла в выражении (2) при неизменной форме и длительности Фронта - величина постоянная и, следовательно, смещение кромки на величину Д Х приведет к такому же смещению Х и Хф. Как видно кз уравнения (2), координата Хф не зависит от длительности интервала Т.При изменении освещенности все координаты Е(Х) изменяются в рараз, т.е. ,и (Х) = Е (Х), соответственно А 2=рА.Начало и конец фронта, а также длительность интервала Т остаются теми же. Тогда КК Хк1 (1) р ка(3) нирующей линии дискретного фотопреобраэователя; на фнг. 3 - блок-схемаустройства реализующего предлагаемыйспособ измерения,На фиг. 1 сплошной линией показана зависимость %(х) освещенностипредмета в плоскости изображениявдоль сканирующей линии преобразователя (осб Х). Если Фотопреобразова"тель сплошной, то этот же графикбудет изображать собой видеокмпульс(при линейном Фотопреобраэователе),А - амлитуда видеосигнала, Хн - начало фронта видеоимпульеа, ХК - конецфронта видеоимпульса.При интегральной оценке положениякоординаты на оси Х берется интервал,начало которого совпадает с началомФРонта Хн, а длительность Т несколько больше длительности) фронта, приэтом координата Хт = Хн+ Т ) Х. Проинтегрируем видеоймпульс в пределахдлительности интервала Т и возьмемотношение полученного интеграла 3к амплитуде А. Площадь интегрирования на Фиг. 1 показана штриховкой.Она равна площади прямоугольника свысотой Аи некоторой шириной (Х-Хф), которая может служить меройположения кромки предмета.Таким образом координата Хфне зависит от изменения освещенности и. амплитуды видеоимпульса.Как видно иэ уравнения.(1) получение интегральной сценки связано с определением координаты Хн начала фронта. Можно значение Хн выбрать ранее действительного начала фронта, так как значение Е(Х) до начала Фронта равно О. Можно начало интегирования определять по уровню отсечки например, уо(фиг. 1) в точке 0 ,т.е. Хн = Х . Если уровень отсечки брать пропорциональнь 1 м амплитуде А 1 , то приее изменении (кривая Е 2 (Х) пересечение уровня отсечки ус кривой12 (Х) в точке 0 будет на той же координате Х о . При этом все рассуждения и полученные формулы остаются справедливыми, только вместе Хн следует брать значение Хо и от него же следует отсчитывать интервал Т.В случае .сплошного фотопреобразователя интегральная оценка положения кромки обеспечивает те же метрологические характеристики, что и привязка на пропорциональном уровне. Учитывая, что схемная реализа- . ция интегральной щенки сложнее, чем привязка на пропорциональном уровне, интегральную оценку длясплошных преобразователей следуетиспользовать в случаях наличия высокочастотных помех на фронте, так как при интегрировании высокочастотной помехи ее влияние на точность измерения существенно уменьшается.Преимущество интегральной сценки положения кромки предмета выявляется при использовании дискретных Фотопреобразователей. На Фиг. 2,а показано распределение освещенности вдоль линии измерения на предмете при трех различных положения( кромки А,В,С. Расстояние между положениями А и С равно одному дискрету ДФП ( с учетом масштаба объектива), положение В является промежуточным. На фиг. 2,6 для .этих положений показано распределение освещенности (наклонные линии а,в,с в плоскости изображения вдоль сканирукщей линии ДФП) . На фиг. 2,в для каждого положения показано распределение амплитуд видеоимпульса с соответствующих номеров ямеек.При интегральной оценке каждому промежуточному положению кромки соответствует свое значение интеграла, которое, будучи отнесено к амплитуде А видеоимпульса, может служить мерой положения кромки предмета. Длительность интервала интегрирования Т здесь удобно определять путем отсчета .заданного количества ячеек, например пяти ячеек на фнг. 2,6. Значение интеграла меняет ся от своего минимального до максймального значения постепенно при движенин кромки в пределах одного дискрета из положения А в положение С,при этом начало интегрирования при ходится на третью ячейку. При дальнейшем смещении кромки эа положениеС появляется сигнал во второй ячейке, интегрирование начинается совторой ячейки и значение интеграла 10 скачком изменяется с максимальногоа минимальное.При обратном движении кромки награницах дискретов интеграл скачкомменяется с максимального значения 15 до минимального.Устройство для .осуществленияпредлагаемого способа (фиг. 3). измеряет положение кромки предмета1. Оио содержит объектив 2, проеци РУ 1 ощий предмет 1 в плоскость изображения, где расположен сканирующий Фотопреобразователь 3, напримерДФП на ПЗС. Генератор 4 тактовыхимпульсов обеспечивает синхронизацию работы устройства. Устройствоснабжено блоком .5 вндеоимпульсаи подключенными к нему и связаннымы друг с другом блоком 6 определения амплитуды видеоимпульса,блоком 7 Формирования интервалаинтегрирования и вычислительнымблоком 8, состоящим из интегратора9, запоминакщего устройства 10,счетчика 11, делителя 12 и сумматора 13. знаку или иному признаку),. В част 50 ности, этот импульс может проходить вообще по отдельному каналу. Нуле-. вым импульсом устройство приводится в исходное состояние.Блок .5 выделения видеоимпульса выдает импульсы прямоугольной формы с амплитудой, пропорциональной освещенности ячейки с соответствующим номером дискрета фотопреобразователя. Положение Фронта видеоимпульса несет информацию об измеряемом размере. Амплитуда вндеоимпульса А определяется и запоминается блоком 6 (например, пнк-детектороьг или схемой 55 60 выборки и хранения) . 65 Устройство работает следующимобразом..Объектив 2 проецирует предмет 1в плоскость изображения на фотопре обраэователь 3, при этом диапазонперемещения кромки уменьшается (сучетом масштаба) на длине фотопреобраэователя. Сннхрониэирующий тактовый генератор 4 выдает по,о +1 импуль 45 сов основной ностоянной частоты втакте, где о - число дискретов фото преобразоватеЛя. Каждый нулевой импульс в такте отличается от остальных (например, по амлитуде, Форме, 106 8702Блок 7 формирования интервала интегрирования определяет начало интегрирования (например, по появлению первого импульса) и задает длительность интервала интегрирования. Длительность интервала интегрирования 5 закладывается (или выбирается) на основании данных о характере видеосигнала для конкоетного объекта.Вычислительный, блок В своим интегратором 9 ведет интегрирование им пульсов фронта, получаемых из блока 5, при этом интегратор управляется импульсами из блока 7,По окончании ивтегрирования величина запоминается в запоминающем 15 устройстве 10.После окончания интегрирования последнего импульса в интервале интегрирования счетчик 11 подсчитывает все последующие импульсы до конца такта от генератора 4. управление ведется блоком 7 по второму . выходу. В последующем такте делитель 12 определяет отношение Э/А, которое является мерой положения кромки по отношению к концу интервала интегрирования. Величина отношения 3/А добавляется в определенном масштабе к подсчитанному числу импульсов от генератора 4. Полученная сумма в сумматоре 13 определяет положение кромки относительно крайней ячейки.Работа устройства описана применительно к дискретному фотопреобразо вателю, но его схема может быть использована идля сплошного фото- преобразователя.Предлагаемый способ выгодно отличается от,известных способов определения положения кромки предмета,так как позволяет повысить точностЬ измерения за счет уменьшения влияния помех,а при использовании ДФП, кроме того,определять положение кромки внутри дискре та;1068702 44/33 Тираж 591 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/ аказ 1 5 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель С.НиколаевРедактор Н.Лазаренко Техред В.далекорей КорректорИ,Эрдей

Смотреть

Заявка

3222726, 12.12.1980

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

АРОНОВ ИОСИФ АБРАМОВИЧ, ЗЕЛЬМАН ЭДУАРД ШМУЙЛОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01B 11/02, G01S 17/06

Метки: бесконтактный, кромки, положения, предмета

Опубликовано: 23.01.1984

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1068702-beskontaktnyjj-sposob-opredeleniya-polozheniya-kromki-predmeta.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Бесконтактный способ определения положения кромки предмета</a>

Похожие патенты