Оптоэлектронное устройство для измерения линейных размеров

(54)(57) 1. ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ, содержащее осветитель и фотоприемник, соединенные между собойблок управления и блок формированияинформационного сигнала, связанныес фотоприемником, и усилитель, подключенный к выходу блока формирования информационного сигнала, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения помехоустойчивости и точности измерения линейных размеровплоских участков на поверхности движущихся объектов с коэффициентомотражения, отличным от коэффициентаотражения основной поверхности объекта, оно снабжено схемой преобразования информационного сигнала в цифровой эквивалент, состоящей из блокаопределения уровней компарирования,блока формирования временных интервалов, коммутатора, запоминающегоблока, цифроаналогового преобразователя и компаратора, блок определения уровней компарирования выполненв виде аналого-циФрового преобразователя, регистра видеосигнала, угласравнения амплитуды и сумматора,выход аналого. в , цифрового преобразователясоединен с входом регистра видеосигнала, первыми входами узла сравне 80118 О 695 ния амплитуды и сумматора, выходрегистра видеосигнала соединен с вторыми входами узла сравнения амплитуды и сумматора, блок формированиявременных интервалов выполнен в видегенератора временных интервалов,регистра интервалов и узла сравненияинтервалов, выходы узла сравнения амплитуды и сумматора блока определения уровня компарирования, и регист.ра интервалов блока формированиявременных интервалов соединены с соответствующими входами коммутатора,выход которого и выход узла сравнения интервалов блока формированиявременных интервалов соединены свходами запоминающего блокй, выходкоторого соединен с первым входомузла сравнения интервалов блока формирования временных интервалов ивходом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с инвертирующим входом компаратора,первый выход генератора временныхинтервалов соединен с входом регистра интервалов и с вторым входомузла сравнения интервалов, а второйвыход - с вторыми входами аналогоцифрового преобразователя и регистравидеосигнала блока определения уровней компарирования, а вход генератбравременных интервалов соединен с блоком управления, усилитель соединенс прямым входом компаратора ивходом аналого-цифрового преобразова.теля в схеме преобразования информационного сигнала в цифровой экви"валент. 2. Устройство по п.1, о т л ю щ е е с я тем, что, с целуменьшения погрешности определения скачка уровня контрастного перехода при постоянной ошибке уровня компарирования, схема преобразования информационного сигнала в цифровой эк 180695вивалент снабжена фильтром низкихчастот, вход которого соединен свыходом усилителя, а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя и прямым входом компаратора.1Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к бесконтактным измерительным устройствам для измерения линейных размеров объектов, в частности линейных размеров плоских участков на поверхности движущихся объектов.Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и точности измерения линейных размеров плоских 1 О участков на поверхности движущихся. объектов с .коэффициентом отражения, отличным от коэффициента отражения основной поверхности объекта, а также уменьшение погрешности определе ния скачка уровня контрастного перехода при постоянной ошибке уровня компарирования.На фиг.1 представлена структурная схема устройства, на фиг.2 - участок 20 исследуемой поверхности на фиг.3 - временные диаграммы работы отдель 4 ных блоков устройства в зависимости от состояния поверхности контролируемого объекта, на фиг. 4 -временная зависимость определения ошибки измерения на границе контрастного перехода на поверхности контролируемого объекта.Устройство содержит осветитель 1, З 0 оптически связанные фотообъектив 2 и фотоприемник 3, соединенный с осветителем, блок 4 управления, блок 5 формирования информационного сигнала усилитель б,схему 7 преобразования информационного сигнала в цифро 35 вой эквивалент. Последняя состоит из, блока 8 определения уровней компарирования, блока 9 формирования временных интервалов, коммутатора 10, запоминающего блока 11, цифроанало 40 гового преобразователя 12, компаратора 13, фильтра 14 низких частот. Блок 8 определения уровней компарирования содержит аналого-цифровой 2преобразователь 15, регистр 16 видеосигнала, узел 17 сравнения амплитуды, сумматор. 18. Блок 9 формирования временных интервалов содержит генератор 19 временных интервалов, регистр 20 интервалов и узел 21 сравнения интервалов. Проводится исследование поверхности объекта 22,вход фотоприемника 3 соединен с выходом блока 4 управления, а выход фотоприемника 3 соединен с входом блока 5 формирования информационного сигнала, выход которого соединен с входом усилителя 6, выход которого соединен с входом схемы 7 преобразования информационного сигнала в цифровой эквивалент. Выход аналогоцифрового преобразователя 15 соеди- нен с входом регистра 16 видеосигнала и с первыми входами узла 17 сравнения амплитуды и сумматора 18. Выход регистра 16 видеосигнала соединен с вторыми входами узла 17 сравнения амплитуды и сумматора 18. Выходы узла 17 сравнения амплитуды, сумматора 18 и регистра 20 интервалов соединены с соответствующими входами коммутатора 10, выход которого и выход узла 21 сравнения интер валов соединены с входами запоминающего блока 11, выход которого соединен с первым входом узла 21 сравнения интервалов и входом цифроаналогового преобразователя .12, выход которого соединен с инвертирующим входом компаратора 13. Вход генератора 19 временных интервалов соединен с выходом, блока 4 управления, первый выход - с входом регист. ра 20 интервалов и с вторым входом узла 21 сравнения интервалов, а второй выход - с вторыми входами аналого-цифрового преобразователя 15 и регистра 16 видеосигнала блока 8 определения уровней компа10 15 20 30 35, 40 45 50 55 рирования. Вход Фильтра 14 низких частот соединен с выходом усилителя 6, а выход фильтра 14 - с входом аналого-цифрового преобразователя 15 и прямым входом компаратора 13, выход 23 которого является выходом устройства.Устройство работает следующим образом.Фотоприемник 3 (Фотодиодная линейка прибора с зарядовой связью) непрерывно сканируется блоком 4, управления и сигнал с фотоприемни- ка 3, сформированный блоком 5 формирования видеосигнала и усиленный усилителем 6, поступает на вХод схемы 7 преобразования информационного сигнала в цифровой эквивалент.Учитывая значительную степень корреляции видеосигналов соседних строк, преобразование производится путем компарирования фронтов видеосигнала по уровню 0,5 амплитуды соответствующих фронтов контрастных переходов предыдущей строки. Создание уровней 0,5 амплитуды фронтов контрастных переходов производится следующим образом. Блок 4 управления синхронизирует работу генератора 19 временных .интервалов, запуская его вновь с началом каждой строки. Генератор 19 временных интервалов управляет работой блока 8 определения уровней компарирования, определяя последовательность управляющих напряжений, во время которых производится измерение текущего значения видеоимпульса. На втором выходе генератора 19 временных интервалов формируется нарастающий код интервалов измерений, который в конце каждого интервала заносится в регистр 20 интервалов. В разрешенные промежутки времени измерение величины видеосигнала производится с помощью аналого-цифрового преобразователя 15.Цифровой код видеосигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 15 поступает в узел 17 сравнения амплитуды и сумматор 18. Узел 17 сравнения амплитуды производит сравнение измеренного значения амплитуды видеосигнала со значением предыдущего измерения, хранящимся в регистре 16 видеосигнала, В сумматоре 18 происходит формирование цифрового кода, равного полусумме ко. дов измеренного значения, амплитудывидеосигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя 15 и предыдущего измерения на выходе регистра16 видеосигнала, т.е. формированиекода уровня компарирования. В концеинтервала измерения код с выходааналого-цифрового преобразователя15 заносится в регистр 16 видеосигнала. Узел 17 сравнения амплитуды управляет работой коммутатора 1 О,разрешая последовательную записьв запоминающий блок 11 по определенным адресам кода уровня компарирования с выхода сумматора 18 и кода предшествующего ему временногоинтервала с выхода регистра, 20 интервалов только в том случае, еслиразница величин соседних измеренийамплитуды составляет достаточную величину, т.е. если на данном интервале измерения обнаружен скачок видеосигнала, соответствующий контрастному переходу.Узел 21 сравнения интервалов последовательно при совпадении кода интервала текущего измерения, задаваемого генератором 19 временных интервалов, с записанными в запоминаю. щем блоке 11 кодами интервалов измерения предыдущей строки, даеткоманду выборки из запоминающего блока 11 и передачи в цифроаналоговыйпреобразователь 12 кода уровня компарирования, На выходе цифроаналогового преобразователя 12 формируется уровень компарирования, причемвремя формирования его на один временной интервал опережает времяожидаемого скачка видеосигнала. Для преобразования видеосигнала в цифровой эквивалент необходимо произвести компарирование всех фронтов видеосигнала, соответствующих контрастным переходам от основного материала поверхности объекта 22 (ленты) к плакирующей полосе по его поверхности по уровню 0,5 амплитуды фронта. Так как видеосигнал как случайный процесс коррелирован,то неизвестные заранее уровни компарирования определяются из предыдущей строки. Для этого производится измерение уровня видеосигнала каждой строки с помощью скоростного аналого-цифрового преобразователя 15 последовательного приближения. Аналого-цифровой преобразователь 15преобразует аналоговый сигнал в циф.ровой :код, который поступает в узел 17 сравнения амплитуды, где происходит сравнение кода текущего значения измерения амплитуды с амплитудой предыдущего измерения, поступающего из рггистра 16 видеосигнала.Если амплитуда соседних измерений различается незначительно,. происходит перезапись кода амплитуды текущего измерения в регистр 16 видеосигналов и сравнение происходит с кодом следующего измерения. Блок 9 формирования временных интервалов вырабатывает коды временных интервалов, в течение которых производится измерение уровня видеосигнала.Если уровень видеосигнала соседних измерений изменяется незначительно, код текущего временного интервала переписывается в регистр 20 интерва.лов, При появлении фронта видеоимпульса узел 17 сравнения амплитуды . вырабатывает сигналы последовательной записи кода предшествующего интервала измерения с выхода регистра 20 интервалов и кода уровня компарирования данного фронта с выхода сумматора 18 в запоминающий блок 11, поочередная передача кодов в который производится с помощью коммутатора 10. Кроме того, из запоминающего блока 11 выбирается код вре менного интервала до всплеска уровня видеосигнала предыдущей строки и поступает в узел 21 сравнения интервалов. На второй вход узла 21 поступает код с генератора 19 временных интервалов, при совпадении значения кодов из запоминающего блока 11 выбирается код уровня компарирования, который поступает на цифроаналоговый преобразователь 12, с выхода которого уровень компарирования поступает на инвертирующий вход компаратора 13. На выходе 23 компаратора 13 получаем циф"ровой эквивалент видеосигнала дляобработки на ЭВМ, На Фиг.2 показан участок исследуемой поверхности, например металлическая никелевая лента с плакирующей золотой 1 О полосой, плакированная лента (основа), плакирующие полоски, дефект наленте. На временной диаграмме работы отдельных блоков (фиг.3) показаны видеосигнал, получаемый на вы ходе блока 6 формирования информационного сигнала, уровень компариФрования, задаваемый блоком 8 определения уровня компарирования и бло"ком 9 измерения временных интерва О лов и поступающий на инверсный входкомпаратора 13. На выходе 23 компаратора 13 сигнал можно обрабатывать различными методами на ЭВМ.На фиг.4 показано уменьшение ошибки 25 определения уровня контрастногоперехода с введением в схему 7 преобразования информационного сигналав цифровой эквивалент апериодического звена первого порядка, Ошибка ЗО в определении контрастного перехода (Ь) зависит от ошибки определения уровня компарированияиравна времени индикации зарядногопакета.Применение фильтра 14 низкихчастот позволяет при той же ошибкеопределения уровня компарированияуменьшить ошибку в определенииконтрастного перехода на поверх О ности 22 с величины .(Ь) до величины (В). При компарировании видеосигнала на выходе апериодическогозвена точность повышается до 0,25длительности индикации зарядового 45 пакета.1180695 чае иая Осипла ююпы Ппоюирующие попоса1180695 ЦЬе Составитель Е. ГлазковаТехред М.Пароцай Корректор О. Лугов Редактор Л. Гратилл Тираж б 50 НИИПИ Государственного по делам изобретений 35, Москва, Ж, РаушсЗаказ 591 Подпнсномитета СССР ткрыти ая наб. ПП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,