Способ измерения смещения изображения границы объекта

(54) СПО ИЗОБРАЖ (57) Изоб технике. Ц точности и объекта 32 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АНИЕ ИЗО А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидет601721, кл. б 06 КАвторское свидетел1153334, кл. 6 06 К ОБ ИЗМЕРЕНИЯ СМЕЩЕНИЯЕНИЯ ГРАНИЦЫ ОБЪЕКТАетение относится к измерительнойель изобретения - повышениезмерения. Изображение границыпроецируется на дискретный фод 4 6 01 В 21/00, б 06 К 9/4 топреобразователь 2 объективом 1, На выходе блока 3 периодического размытия изображения формируются разностные сигналы, характеризуюшие распределение освещенности в резком и размытом изображениях границы объекта 32. Фазовье детекторы 4, управляемые блоком б управления, определяют знаки разностных сигналов от смежных фоточувствительных ячеек дискретного фотопреобразователя 2. Блок 5 вычислений находит отношение разностного сигнала от каждой фоточувствительной ячейки к разностному сигналу от предыдушей или последующей ячейки в зависимости от знаков их разностных сигналов. Блок 7 измерения по найденным отношениям формирует сигнал о перемещении изображения границы объекта в пределах фоточувствительной ячейки дискретного фотопреобразователя 2. 9 ил.Изосретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения смешения изображения границы различных объектов.Цель изобретения -- повышение точности измерения.На фиг.представлена функциональная схема устройства, реализующего способа; на фиг. 2 - функциональная схема одной ячейки блока ггериодического размытия изображения; на фиг. 3 - функциональная схе 10 ма блока вычислений; на фиг. 4 -- функггиональная схема блока измерения; на фиг. 5 а и б -- соответственно фоточувствительные ячейки дискретного фотопреобразователя ц графики изменения отношения раз постных сигналов, связанных со смежными фоточувствительными ячейками дискретного фотопреобразователя при смещении изображения границы объекта с учетом знака разцостных сигналов; на фиг. 6 - графики изменения смещенного отношения разностных сигналов, связанных со смежными фоточувствительными ячейками дискретного фотопреобразователя при смещении границы объекта; ца фиг. 7 - а -- расположение границ неразмытого изображения объекта относи тельно фоточувствительных ячеек дискретного фотопреобразователя; б и вдиаграммы сигналов, формируемых на выходах фоточувствительных ячеек дискретного фотопреобразователя при резком и размытом изображении границы объекта; г, д и е- диаграммы сиг- З" налов, формируемых на выходах блока периодического размытия изображения; на фиг. 8 и 9 - диаграммы си 1 ч(ало, формируе. мых ца выходах отдельных блоков устройства.Устройство (фиг. 1) содержит объектив 1, дискретный фотопреобразователь 2, блок 3 периодического размытия изображения, входы которого подключены к выходам дискретного фотопреобразователя 2, фазовые детекторы 4, первые входы которых подключецы 40 к выходам блока 3 периодического размытия изображения, олоки 5 вычислений, входы которого полклгочецы к выходам блока 3 размытия изображения и фазовым детекторам 4, с;цк 6 упр плени я, вг(ходы которого соедц . цены с вхолом О.нка 3 цериодпчсского размыпгия пгябражеция и входами фазовых детскторов, Олок 7 измерения, входы которого пцдклкчецы к выхслам блока 5 вычислеЦггй.Олца ячейка блока 3 периодического раз х(ытия изобрг 1 жения (11 п 1. 2) сосоиг из коммутатора 8, ицформациоцць 1 е вплы которо- и по,гкл(очепы к выхслам светочувствительных ячес к лискретого фо(спреобразователя 2, сумматора 9, входы которого подключены к вы.содам коммутатора 8, ключевого элемента 1 О, информационный вход которого цодклкчец к выходу средней фоточувствитс.льцой 51 чеЙки лискрстцого фот 011 рс Образователя 2, выход ключевого элемента соединен с входом сумматора 9, управляющие входы коммутатора 8 и ключевого элемента 1 О подключены к выходу блока 6 управления, разделительной цепи 11, вход которой подключен к выходу сумматора 9.Одна ячейка блока 5 вычислений (фиг. 3) состоит из блока 12 деления сигналов, коммутатора 13, кгночевого элемента 14, триггера 15, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, триггера 17, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18, триггера 19, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, элемента ИЛИ 21, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22, умно- жителя 23, сумматора 24, источника 25 эта лонного напряжения, делителя 26 сигнала блока 27 сравнения.Блок 7 (фиг. 4) состоит из источников 28 эталонных напряжений, ключевых элементов 29, сумматора 30 и индикатора 31.Измеряется смещение изображения границы объекта 32.Способ реализуют следующим образом.Изображение границы объекта 32 строится объективом 1 на поверхности дискретно го фотопреобразователя 2. Светочувствительные ячейки дискретного фотопреобразователя 2 параллельно преобразуют распределение освещенности в изображении гра. ницы объекта 32 в электрические сигналы, поступающие на входы блока 3 периодического размытия изображения. На выходах блока 3 периодического размытия изображений под воздействием сигналов, формируемых блоком 6 управления, периодически формируются разностные сигналы, характеризуюгцие распределение сигналов при резком и размытом изображении границы объекта.Фазовые детекторы 4, ца информаггионные входы которых подаются разностные сигналы, а ца управлякщие входы - опорные сигналы с выхода блока 6 управления, выделяют знаки разностных сигналов.Разностные сигналы и сипгалы, характеризующие знаки разностцых сигналов, поступают на блоки 5 вычислений. Блоки 5 вычислений находят отношение разностного сигнала, связанного с каждой фоточувствительной ячейкой дискретного фотопреобразователя 2, к разностному сигналу, связанному с предь(лушей фоточувствительной ячейкой цри разном знаке их разностных сигналов, присваивают найденному отношению отрицательный знак. Блсж 5 вычислений также цахолит отцоц(ение разностнсго сигнала, связанного с каждой фоточувствительной ячейкой дискретного 11 огоцреобразователя 2 к разностному сигналу, связанному с последугощей фоточувствительной ячейкой при разном знаке их разпостны:с сигналов, присваивакт цайлеццому отцоп(ецик положительный знак.Указанные опсрациц могут быть представлены в виде, - при разном знаке раз (.-5)постного сигнал а с 1- й и 1-1 ячейки блока 3; при (," = 0 и разном знаке разностного сигнала с 1-1 и 1 +ячеек блока 3; при разном знаке разБ(1.+5) ностного сигнала с 1-й и +1 ячейки блока 3, где(") - отношение разностных сигналов;(-1 з (1), -з (1-1), (1 з (1+ 1) - амплитуда разностных сигналов, снимаемых с 1-й, 1-1, 1+ выходов блока 3 периодического размытия изображения.Отношения Я, соответствуют следующим смещениям изображения границы объекта (фиг. 5): при Оьх,5 1.;(. з (+) где д х - смещение изображения границыобъекта; 1 - длина фоточувствительной ячейки дискретного фотопреобразователя 2. Отношение разностных сигналов Я, изменяется в пределах - 1 - 1 й (:), а 1 при смс 1 цении изображения границы объекта на одну фоточувствительную ячейку дискретного фотопреобразователя 2.Блок 7 измерения осуществляет смещение знакопсременного отношения ( ); разностных сигналов с одновременныч масштабированием, реализуя выражение /0,5(1+(,);) при -1 Я, 1;при - 1) Я; 1.Таким образом, блок 7 измерения формирует линейно возрастающий сигнал при перемещении изображения границы объекта в пределах одной светочувствительной ячейки дискретного фотопреобразоватсля 2 (фиг. 6).Одна ячейка блока 3 периолического размытия изображения (фиг. 2) работает следуюцим образом.Сигналы с 1- - 2,- 1, 1, +1, +2 выходов дискретного фотопреобразователя 2 при открытом коммутаторе 8, управляемом сигналом, формируемым блоком 6 управления, поступз)от с различными или одинаковыми весовыми коэффициентами на сумматор 9.Г 1 ри этом на выходе сумматора 9 формируется сигнал, характеризующий квази- размытое изображение границы оо ьекта 32.При поступлении сигнала с блока 6 управления коммутатор 8 закрывается, откры 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вается ключевой элемент 10 и на вход сумматора поступает сигнал с выхода 1-го элемента дискретного фотопреобразователя. Таким образом, на выходе сумматора 9 периодически формируется сигнал, характеризующий размытое электронным способом и неразмытое изображения границы объекта 32, переменная составляющая которого выделяется разделительной цепью 1.Одна ячейка блока 5 вычислений (фиг. 3) работает следуюцих) образом.Сигнал с 1-го выхода блока 3 псриолического размытия изображения поступает на вход ключевого элемента 4 и далее на первый вход делителя 12 сигналов. Сигналы с- -1 и 1+выходов блока 3 периодического размытия поступают на входы коммутатора 13 и лалее олин из них поступает на второй вход делителя 12 сигналов.Сигналы управления ключсвьн) элементом 14 и кочмутзтороч 3 формируОтся схемой управления, построенной на элсчентах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, 18, 20, 22, элементе ИЛИ 21, триггерах 15. 17 и 9.При различных соотношениях знаков разностных сигналов, которые выделяются фазовыми Летекторами 4. сигнал, поступающий на 1-й вхол ячейки, лелится делителем 2 сигналов на сигнал, поступающий на 1 - -1 или 1 - ;-1 входы, которые коммутир ются коммутатором 13.Сигнал, снимаемый с делителя 2 сигналов, не инвертирустся или инвертип)ется в соответствии с вырзжениеч для Я; глн)жителем 23. складывается с этзл)Н 1 ь)м сип 13- Г 01, формируемым источником 25 эгзг 11)н НОГО Нс)ПР 5 ЖСНИЯ В С 1 ЧчзтОРЕ 24 ( ИГ 1 с) 1 на выходе сумматора 24 лслится нд лз лелителем 26 сигнала и поступает нз Олок 27 срз Внсн 1 я нд Выходе которОГО форм ир стся сигнал, равный сигналу нд выхоле.делителя 26 сигнала, и ц)нолнитсльный сигнал в сл) чзс, если величина сигнала, формрчеМ 3 51 ЛЕ,1 ИТЕЛЕс 1 0 СИ 1 П аЛЗ, 00 Л Ы 11 С НЪЛи.Б,)ок 7 измерения работает слслук)1 ци) оордзом.При 1)ор)ировзнии на 1-м выходе блока о ВЬ 1 числсний Открывзетс 51 1-и клкв 1 2 и нз вход суччдторд 30 поступает напряжен)1 С с. 1-О исос 1 никд )8 этзг 10 НИОГО 13 НГ)51 жсния, кот)рос су)чрустся сумчдторох ЗО с Пс)ПР 5 ЖСНС)1, ППОПОРЦИО 43,1 ЬНЫ СМСПС- ни 0 НЗООР;)же 15 ГРдн;Ны Ооъктз 3-, фОР- МИ)ЧС 11)1 0,1КО)1 О ВЬ)ЧИС,)С)1 ИИ.При ИОГ)с)1 с 11)сн 1 и НЗООрджсни 51 Грдницы 00 ьскт)1 н 1 1-кф)от)ччвстиГсл 1 Н к) 5)чей кч л)скрстно)о )Ь) Гн 1 рсзор 1)зо)тсгЯ 22 нд 1+выходе блока 5 ычислсний формируется сигнал у)рз,)они)1, нодклк)чд)о)ций 1+1 И СТ Ос 1 Н И и 2) ся Э11,) Н 11) Г ) Н с П р 51 Ж С Н И 51, СИ Г) 3,1 с которОГО бл ьис и дч п,итчлс си Гид,1;1 форчирусмг)1 х) -ч источником 28 эталонного напРЯжсии 5 1,.иН 11.1 с 1+ 1 источникс 1 этс 1. ЛОНН 01 О Нс 111 РЯЖСНИЯ СЧМХ)ИРХРТСЯ С СИГНс 1,с иг. 3 лом, формируемым на 1+ выходе блока 5 вычислений.Таким образом, при перемещении изображения границы объекта на поверхности фоточувствительных ячеек дискретного фото- преобразователя 2, на выходе сумматора 30 формируется плавно нарастающий сигнал, индицируемый индикатором 3 (фиг. 9). Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность измерения за счет измерения перемещения изображения границы объекта в пределах фоточувствительной ячейки дискретного фотопреобразователя. Способ измерения смещения изображения границы, объекта, заключающийся в том, что проецируют на дискретный фото- преобразователь изображение границы объекта, периодически преобразуют изображение границы объекта фоточувствительными ячейками дискретного фотопреобразователя в электрические сигналы, характеризующие распределение освещенности в резком и размытом изображении границы объекта, находят разностные сигналы от каждой фоточувствительной ячейки дискретного фото- преобразователя при резком и размытом изображении границы объекта, сравнивают знаки разностных сигналов от смежных фоточувствительных ячеек дискретного фотопреобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, находят отношение разностного сигнала, от каждой фоточувствительной ячейки к разностному сигналу от предыдущей фоточувствительной ячейки при разном знаке их разностных сигналов, присваивают найден ному отношению отрицательный знак, находят отношение разностного сигнала от каждой фоточувствительной ячейки к разностному сигналу, от последующей фоточувствительной ячейке при разном знаке их разностных сигналов, присваивает найденному отношению положительный знак, а по величине и знаку отношений судят о смещении изображения границы объекта в пределах протяженности фоточувствительной ячейки дискретного фотопреобразователя.