Устройство определения параметров движения изображения поверхности

(46) 15,ч и пятого норм соответственн ого ектственн и четимумаретьимислен УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 9810/24-102.8201.86.Бюл. 9 2(71) Куибьппевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический ин ститут им.В.В.Куйбьппева(53) 621,317.39:531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Ф 336836, кл. Н 04 Б 7/021, 1970.Авторское свидетельство СССР 9 585443, кл. С О 1 Р 3/74, 1976.(54)(57) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПО - ВЕРХНОСТИ, содержащее линейный прибор с зарядовой связью, расположенный в фокальной плоскости объектива и генератор тактовой частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью определения направления движения вектора скорости изображения поверхности, в него введены второй, третий и четвертый линейные приборы с зарядовой связью, расположенные в фокальной плоскости объектива под углом 90 друг к другу и к первому0прибору, второй, третий и четвертый генераторы тактовой частоты, синхрогенератор, четыре нормально открытых ключа и восемь нормально закрытых ключей, восемь частотных детекторов, два блока вычитания, два распределительных блока, четыре блока определения максимума, блок определения квадранта и блок вычисления модуля вектора скорости движения иэображения поверхности и направляющего угла, при этом синхрогенератор первым выходом соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого генераторов, тактовой частоты, выходы которых подключены к входам второго, третьего, четвертого и первого линейных приборов с зарядовой связью соответственно второй выход синхрогенератора соединен с первыми входами первого и второго нормально открытых ключей, с первыми входами первого и второго нормально закрытых ключей и с первыми входами пятого и шестого нормально закрытых ключей третий выход синхрогенератора подключен к первым входам третьего и четвертого нормально открытых ключей, к первым входам третьего и четвертого нормально закрытых ключей и к первым входам седьмого и восьмого нормально закрытых ключей выходы первого, второго, третьего и четвертого линейных приборов с зарядовой связью соединены с вторыми входами четвертого, первого, третьего и второго нормально открытых ключей соответственно, а также с вторыми входами восьмого, шестого, седьмогоально закрытых ключейо, выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого нормально ытых ключеи соответственно под ключены к входам пятого, шес седьмого и восьмого частотных торов, выходы которых соотв через первый, второй, третий вертый блоки определения ма соединены с первым, вторым, и четвертым входами блока в ния модуля вектора скорости ния иэображения поверхности205017 частоты,иравляющего угла, выходы первогои второго нормально открытых ключейсоответственно через первый и второйчастотные детекторы подключены кпервому и второму входам первого блока вычитания, выходы третьего и четвертого нормально открытых ключейсоответственно через третий и четвертый частотные детекторы соединеныс первым и вторым входами второгоблока вычитания, выход первого блока вычитания подключен к первому входу блока определения квадранта, ачерез первый распределительный блокк первому и второму входам синхрогеИзобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения скорости движения изображения подстилающей поверхности например, при аэрофотографировании в компенсаторах скоростного смаза изображения.Цель изобретения - определение направления движения вектора скорости изображения поверхностиНа фиг.1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 схема блока вычисления модуля вектора скорости движения изображения по верхности и направляющего угла; ча фиг.3 - прямоугольная система координат, реализуемая четырьмя приборами с зарядовой связью и действие вектора скорости движения изображения подстилающей поверхности в этой системе.Устройство определения параметров движения изображения поверхности содержит линейные приборы 1-4 с зарядовой связью, синхрогенератор 5, первый, второй, третий и четвертый генераторы тактовой частоты бсоответственно, первый, второй, третий и четвертый нормально открытые ключи 1 Осоответственно, первый, второй, третий и четвертый частотные детекторы 14-1 соответственно, первый 18 и второй 19 блоки вычитания, блок 20 определения квадранта, первый 21 и второй 22 распреЬ нератора и к вторым входам первого ивторого нормально закрытых ключей,выход второго блока вычитания соединен с вторым входом блока определения квадранта, а через второй распределительный блок - с третьим ичетвертым входами синхрогенератораи с вторыми входами третьего и четвертого нормально закрытых ключей,выходы первого, второго, третьегои четвертого нормально закрытых ключей подключены соответственно к вторым входам первого, второго, третьего и четвертого генераторов тактовой делительные блоки, первый, второй,третий, четвертый, пятый, шестой,седьмой и восьмой нормально закрытые ключи 23-30 соответственно, пя 5 тый, шестой, седьмой и восьмой частотные детекторы 31-34 соответственно, первый, второй, третий и четвертый блоки 35-38 определения максимума соответственно, блок 39 вычисления модуля вектора скоростидвижения изображения поверхности инаправляющего угла, включающий квадраторы 40 и 41, сумматор 42, блок 43извлечения квадратного корня, блок15 44 определения тангенса, блок 45реализующий функцию агс 8,Четыре линейных прибора 1-4 сзарядовой связью расположены ортогонально друг другу так, что их20 оси совпадают с осями прямоугольной системы координат, расположеныони в фокальной плоскости объектива не показана) и на них проектируется изображениеподстилающей поверхности. Синхрогенератор 5 фиг.1)своим первым выходом соединен с первыми входами первого 6 второго 7,третьего 8 и четвертого 9 генераторов тактовой частоты, выходы кото 30 рых соединены с входами второго 2,третьего 3, четвертого 4 и первоголинейных приборов с зарядовойсвязью соответственно. Второй выход синхрогенератора 5 соединен спервыми входами первого 10 и второ1205 35 45 го 11 нормально открытых ключей, с первым входом первого 23 и второго 24 нормально закрытых ключей и с первыми входами пятого 27 и шестого 28 нормально закрытых ключей. Третий выход синхрогенератора 5 соединен с первыми входами третьего 12 и четвертого 13 нормально. открытых ключей, с первыми входами третьего 25 и четвертого 26 нормально закры О тых ключей и с первыми входами седьмого 29 и восьмого 30 нормально закрытых ключей, Выходы первого 1, второго 2, третьего 3 и четвертого 4 линейных приборов с зарядовой связью 15 присоединены к вторым входам четвертого 13, первого 1 О, третьего 12 и второго 11 нормально открытых ключей соответственно, а также к вторым входам восьмого 30, шестого 28, 20 седьмого 29 и пятого 27 нормально зак рытых ключей соответственно, выходы пятого 27, шестого 28, седьмого 29 и восьмого 30 нормально закрытых ключей соответственно соединены с25 входами пятого 31, шестого 32, седьмого 33 и восьмого 34 частотных детекторов, выходы которых соответственно через первый 35, второй 36, третий 37 и четвертый 38 блоки оп- З 0 . ределения максимума соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока 39 вычисления модуля вектора скорости движения изображения подстилающей поверхности и направляющего угла Выходы первого 10 и второго 11 нормально открытых ключей через первый 14 и второй 15 частотные детекторы соединены с первым и вторым входами первого 18 блока 40 вычитания, а выходы третьего 12 и четвертого 13 нормально открытых ключей через третий 6 и четвертый 17 частотные детекторы соединены с пер - вым и вторым входами второго блока 19 вычитания, выходы первого 18 и второго 19 блоков вычитания присоединены к блоку 20 определения квадранта непосредственно, а также через первый распределительный блок 21 вы ход первого блока 18 вычитания соединен с первым и вторым входами синхрогенератора 5 и вторыми входами первого 23 и второго 24 нормально закрытых ключей. Через второй рас пределительный блок 22 выход второго вычитающего блока 19 соединен с третьим и четвертым входами синхрогенеО 7 4ратора 5 и с вторыми входами третьего 25 и четвертого 26 нормально закрытых ключей. Выходы первого 23, второго 24, третьего 25 и четвертого 26 нормально закрытых ключей соединены ф с вторыми входами первого 6, третье- . го 8, второго 7 и четвертого 9 гене 1 раторов тактовой частоты соответст 1 венно. Определитель квадрантов состоит из логических схем И и ИЛИ, а вычислитель модуля вектора скорости движения изображения поверхности и направляющего угла представляет собой специализированный вычислитель, в котором выходы блоков 35-38 определения максимума подключены к блоку 44 определения тангенса (фиг 3) для вычисления направляющего угла и, соответственно, попарно соединены с первым 40 и вторым 41 квадраторами для вычисления модуля. Выходы квадраторов 40 и 41 через сумматор 42 подключены к блоку 43 извлечения квадратного корня, а выход блока 44 определения тангенса соединен с входом блока 45, реализующего функцию агс 1 р.1Устройство работает следующим образом.В момент измерения синхрогенератор 5 вырабатывает первый управляющий импульс, который одновременно запускает генераторы тактовой частоты 6,7,8,9, которые начинают проталкивать заряды в линейных приборах с зарядовой связью 2,3,4,1 соответственно, причем в первом цикле измерения генераторы 6-9 работают в режиме постоянной частоты и проталкивают заряды в каждом линейном приборе 1-4 с зарядовой связью с постоянной скоростью в направлениях от центра прямоугольной системы координат ХОУ. Выходные сигналы с линейных приборов 1-4 с зарядовой связью поступают через нормально от крытые ключи 13, 10, 12 и 11 на час. тотные детекторы 17, 14, 16, 15 соответственно.Частотный спектр выходного сигнала каждого прибора с зарядовой связью зависит от соотношения скорости и направления движения изображения подстилающей поверхности, с одной стороны, и скорости проталкивания зарядов, с другой стороны. Так, если вектор скорости движения изображения подстилающей поверхнос 5 1205 ти имеет направление Ч (фиг,2), то по линейным приборам с зарядовой связью, расположенным ортогонально, изображение перемещается со скоростью Ч и Ч соответственно, Максимальная ширина спектра выхоцного сигнала линейных приборов с зарядовой связью имеет место в том случае, если направление проталкивания зарядов по линейному прибору, расположенному вдоль оси Х, совпадает с направлением Ч и скорость проталкивания по модулю Ч, а направление проталкивания зарядов по линейному прибору, расположенному вдоль оси У, совпадает с направлением Ч и скорость проталкивания по модулю Ч . Если модуль скорости проталкивания больше или меньше )Ч) и 1 Ч,11 соответственно, то20 ширина спектра сужается, Аналогичная картина имеет место, если направление проталкивания зарядов изменяется на противоположное. Если частота проталкивания зарядов одинакова, что д имеет место в первом цикл измерения, то ширина спектра выходного сигнала зависит только от направления проталкивания.На выходе частотных детекторовимеют место напряжения, величинакоторых пропорциональна ширина спектра сигнала, снимаемого с соответствующих приборов с зарядовой связью, Эти напряжения попарно подаются на З 5 два вычитающих блока 18 и 19, при - чем на каждый из них поступают напряжения, пропорциональные ширине спектров сигналов, снимаемых с двух приборов с зарядовой связью, расположенных соосно. При постоянной скорости проталкивания зарядов по линейным приборам и направлении проталкивания от центра прямоугольной системы координат знак разностного напряжения на выходе каждого из вычитающих блоков 18 и 19 зависит от того, в какой полуплоскости расположен вектор скорости движения изображения подстилающей поверхности. Комбинация знаков указывает квадрант расположения этого вектора. Напряжения с блоков 18 и 19 подаются на блок 20 определения квадранта, а так - же на распределительные блоки 21 и 22 соответственно. В зависимости от знака напряжения вычитающего блока 18 распределительный блок 21 включает 017 бключи 23 или 24. Одновременно на вход синхрогенератора 5 поступает сигнал, под влиянием которого первый управляющий импульс снимается и вырабатывается второй управляющий импульс, который проходит через один из открытых ключей 23 и 24 и приводит в работу генераторы б или 8 тактовой частоты.В зависимости от знака напряже - ния вычитающего блока 19 распределительный блок 22 включает ключи 25 или 2 б. Одновременно на вход синхрогенератора 5 поступает сигнал, под влиянием которого первый управляю- щий импульс снимается (в случае, если на выходе блока 18 имеется 0) и вырабатывается третий управляющий импульс, который проходит через один из открытых ключей 25 или 2 б и приводит в работу генераторы 7 или 9 тактовой частоты. Одновременно второй и третий управляющий импульсзакрывают нормально открытые ключи 10-13 и открывают нормально закрытые ключи 27-30. На этом первый цикл работы устройства завершен. В результате определен квадрант расположения вектора скорости движения подстилающей поверхности и включены два из четырех :енераторов тактовой частоты, которые управляют линейками, расположенными ортогонально и по осям именно этого квадранта. Начинается второй цикл работы, Под влиянием второго и третьего управляющих импульсов синхрогенератора 5 генераторы тактовой частоты б или 8 и 7 или 9 работают в режиме переменной частоты, при котором частота их выходного сигнала изменяется от некоторого минимума до максимума, определяемого верхней границей измеряемых скоростей. В работе принимают участие два прибора с зарядовой связью, расположенные по осям выбранного в предыдущем цикле работы квадранта расположения вектора скорости движения изображения подстилающей поверхности. Это могут быть пары 1-2, или 2-3, или 3-4 или 1-4 приборов с зарядовой связью. Выходные сигналы этих пар через ключи 27-30 поступают на частотные детекторы 31-34, выходные сигналы которых под влиянием изменения частоты генераторов тактовой частоты ме -няются и достигают максимума в тотмомент, когда частота проталкивания зарядов по линейным приборам сзарядовой связью соответствует составляющим скорости движения изображения подстилающей поверхности посоответствующим линейным приборам.Выходные напряжения частотных детекторов 31-34 поступают на блоки35-38 определения максимумов соответственно. В момент максимума одной пары этих напряжений срабаты 205017вают два из четырех блоков 35-38,выходные сигналы которых поступаютв блок 39, который вычисляет модульскорости и направляющий угол(фиг.2),Выходные сигналы блоков 20 и 39 поступают в систему индикации или управления. Когда частота двух из четырех работающих генераторов 6-9достигает максимума, они отключаютО ся и автоматически прекращается ра,бота всего устройства. Процесс измерения закончен,/5 ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная осударственного лам изобретений Москва, Ж, Р Подписноекомитета СССРи открытийушская наб д. 4