Способ измерения смещения изображения границы объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения. Изображение границы объекта 32 проецируется на дискретный фотонреобразователь 2 объективом 1. На выходе блока 3 периодического размытия изображения формируются разностные сигналы, характеризующие распределение освещенности в резком и размытом изображениях границы объекта 32. Фазовые детекторы 4, уп равляемые блоком 6 управления, определяют знаки разностных сигналов от с.межных фоточувствительных ячеек дискретного фотопреобразователя 2. Блок 5 вычислений находит отнощение разностного сигнала от каждой фоточувствительной ячейки к разностно.му сигналу от предыдущей или последующей ячейки в зависимости от знаков их разностных сигналов. Блок 7 измерения по найденным отношениям формирует сигна.л о перемещении изображения границы объекта в пределах фоточувствительной ячейки дискретного фотопреобразователя 2. 9 ил. S (Л со ГчЭ 01 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3978963/24-28 (22) 25.11.85 (46) 23.07.87. Бюл. № 27 (71) Вильнюсский государственный университет им. В. Капсукаса (72) А. Б. Дактарюнас, Д. И. Кирвялис и В. А. Ванагас (53) 537.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 601721, кл. G 06 К 9/48, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1153334, кл. G 06 К 9/48, 1983. (54) СПОСОБ ИЗ МЕР ЕНИЯ CME ЩЕН ИЯ

ИЗОБРАЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности измерения. Изображение границы объекта 32 проецируется на дискретный фо„„Я0„„1325300 А 1 (sg 4 G 01 В 21/00, G 06 К 9/48

& топреобразователь 2 объективом 1. На выходе блока 3 периодического размытия изображения формируются разностные сигналы, характеризующие распределение освещенности в резком и размытом изображениях границы объекта 32. Фазовые детекторы 4, управляемые блоком б управления, определяют знаки разностных сигналов от смежHbkx фоточувствительных ячеек дискретного фотопреобразователя 2. Блок 5 вычислений находит отношение разностного сигнала от каждой фоточувствительной ячей ки к разностному сигналу от предыдущей 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.

132; 3ОО

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения смещения 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 периодического размытия изображения; на фиг. 3 — функциональная схе 10 ма блока вычислений; на фиг. 4 — — функциональная схема блока измерения; на фиг. 5а и 6 — — соответственно фоточувствительные ячейки дискретного фотопреобразователя и графики изменения отношения раз- 15 постных сигналов, связанных со смежными фоточувствительным и ячейкам и дискретного фотопреобразователя при смещении изображения границы объекта с учетом знака разностных сигналов; на фиг. 6 — графики изменения смещенного отношения разностных сигналов, связанных со смежными фоточувствительными ячейками дискретного фотопреобразователя при смещении границы объекта; ffa фиг. 7 — а — — расположение границ неразмытого изображения объекта относи- 25 тельно фоточувствительных ячеек дискретного фотопреобразователя; б и в — — диаграммы сигналов, формируемых на выходах фоточувствительных ячеек дискретного фотопреобразователя при резком и размытом изображении границы объекта; г, д и е- диаграммы сиг- З0 налов, формируемых на выходах блока Ifeриодического размытия изображения; на фиг. 8 и 9 — диаграммы си!ч!ало, формируе мых «а 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 подключены 40 к выходам блока 3 периодического размытия изображения, олоки 5 вычислений, входы Которого подкл>очены к Bbfxo;IBM блока 3 размытия изобра>кения и фазовым детекторам 4, 6;н>к 6 управления, выходы которого соедн- 4. пены с входом олокы 3 нсриодпчсского размыпгия изображения н входами фазовых дет fiT()I)()ff, блок 7 измерения, Bxo,lbl которого подключены к выходам блока 5 вычислен>!Й.

Одна ячейка блока 3 периодического раз- 50 м ытия !!Зобрс!жсния ((1эн! . 2) сос 1 ои Г из коммутатора 8, информационные в>п>ды которои> ffo. fê lfo÷ llbl к выходам светочувствительных я !еек дискрет!Инго фотопреооразователя 2, сумматора 9, входы которого подключеilk, к выходам коммутатора 8, ключевого элемента IO, информационный вход которого подклк>чен к выходу средней фоточув(твител!>ИОЙ ячейки д>!скреTflof (рото!1реобразователя 2, выход ключевого элемента соединен с входом сумматора 9, управляющие входы коммутатора 8 и ключевого элемента 10 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, умножителя 23, сумматора 24, источника 25 эта лонного напряжения, делителя 26 сигнала блока 27 сравнения.

Б>лок 7 (фиг. 4) состоит из источников 28 эталонных напряжений, ключевь1х 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 дискретного фотон реобр азова тел я 2. С вето ч увствительные ячейки дискретного фотопреобразователя 2 параллельно преобразуют распределение освещенности в изображении границы 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, характеризую(цие распределение сигналов при резком и размытом изображении границы объекта.

Фазовые детекторы 4, на информационные входы которых подаются разностные сигналы, а на управляк>щие входы — опорные сигналы с выхода блока 6 управления, выделяют знаки разностных сигналов.

Разностные сигналы и сип!алы, характеризующие знаки разностных сигналов, поступают на блоки 5 вычислений. Блоки 5 вычислений находят отношение разностного сигнала, связанного с каждой фоточувствительной ячейкой дискретного фотопреобразоватсля 2, к рызностному сигналу, связанному с предыдущей фоточувствительной ячейкой при разном знаке их разностных сигналов, присваивают найденному отношению отрицательный знак. Блок 5 вычислений также находит (>гношсние разностнс>го сигнала, связанного с каждой фоточувствительной ячейкой дискретного фогопреобразователя 2 к разностному сигналу. связанному с последу!ошей фоточувствительной ячейкой при разном знаке их раз>юстны:< сигналов, присвыивак>т найденному отноп!ен>!!о положительный знак.

Указанные опсрации могут быть представлены в виде

1325300

О при дх =051»

)-), (() — при разном знаке разЦз(с-«) постного сигнала с i-й и i-1 ячейки блока 3; при V" = 0 и разном знаке разностного сигнала с i-1 и i + ячеек блока 3; при разном знаке разU3(i+5) ностного сигнала с i-й и i+1 ячейки блока 3, где Q; — отношение разностных сигналов;

V, (i), U> (i-1), U> (i+ 1) — амплитуда разностных сигналов, снимаемых с i-й, i-1, i+1 выходов блока 3 периодического размытия изображения.

Отношения Q соответствуют следующим смещениям изображения границы объекта (фиг. 5): при О ьх -0,5 L;

1-! 3 ((!) при 0,5Г.-д х 1»

Уз((+!) где д х — смещение изображения границы объекта;

1 — длина фоточувствительной ячейки дискретного фотопреобразователя 2.

Отношение разностных сигналов Q изменяется в пределах — 1 — 1й Q, а1 при cveшенин изображения гранины объекта на одну фоточувствительную ячейку дискретного фотопреобразователя 2.

Блок 7 измерения осуществляет смещение знакопеременного отношения Q; разностных сигналов с одновременным масштабированием, реализуя выражение

/0,5(1+с,);) при - 1 Q, j; при — 1)Q; >1.

Таким образом, блок 7 измерения формирует линейно возрастающий сигнал при

»еремещении изображения границы объекта в пределах одной светочувствительной ячейки дискретного фотопреобразователя 2 (фиг. 6).

Од»а ячейка блока 3 периодического размытия изображения (фиг. 2) работает следующим образом.

Сигналы с I — 2, 1 — 1, I, 1+ 1, !+2 выходов дискретного фотопреобразователя 2 »рН открытом коммутаторе 8, управляемом сигналом, формируемым блоком 6 управления. посту»а)от с различными или одинаковыми весовыми коэффициентами на сумматор 9.

Г1ри этом»а выходе сумматора 9 формируется сигнал, характеризующий квазиразмытое изображение границы оо ьекта 32.

При поступлении сигнала с блока 6 vllравления коммутатор 8 закрывается, откры5

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 следующим образом.

Сигнал с 1-го выхода блока 3 периодического размытия изображения поступает на вход ключевого элемента !4 и далее на»ервый вход делителя 12 сигналов. Сигналы с

1 — -1 и 1+ выходов блока 3 периодического размытия поступают на входы коммутатора 13 и далее один из них»вступает»а второй вход делителя 12 (ill налов.

Сигналы управления ключсвьи! элементом 14 и коммутатором 13 формиру!Отся схемой управ1c»IIH, »остроенной на -элементах

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, 18, 20, 22. элементе ИЛИ 21, триг(.ерах 15. !7 и 19.

При различных соотношениях знаков разностных сигналов, которые выделяются фазовыми детекторами 4. сигнал. »оступающий на i-й вход ячейки, делится делителем 12 сигналов на сигнал, поступающий íà 1 — --1 или —;1 входы, которые коммутир к)тся коммутатором 13. (.»гнал, снимаемый с делителя !2 с!)гналов, не инвертируется или и»вертируется в соответствии с выражением для Qi умножителл 23. складывается с этал(гнным clll »;!lом, формируемым источником 25 э; ало 1

НОГО н«1пг)Я же»i!H в c « )I и! а" О!)с 24 (иГ! 1«i з на выходе сумматора 24 делится на !!33 делителем 26 сигнала и поступает на 0 10f 27 сравнения, !!2 Вы. 0 \Р которОГО фор I fij)«стся сигнал. p2B»l сигналу» i выходе. делителя 26 сигнала, и lo»oëíèòcëüíûé сигна,) в сл) ча(, ес,i» величина сигнала, формируем 3 Я It)I èT(,1(. «I 26 с»Гнала, ()01 b» lc нъ:. I H.

Б.IOv. 7 измерения работает (ледук))ци)

ООРЗЗОМ.

Г! р11 ()(Орхl)I,)Ова ни и на 1-м Вь(хо ««е О, 10ка;) Bhl«ièc, . !!!1!1 Открь!Бает(я 1-и кзк)с! 29

»»3 вход сумматора 30 посту»ает напряже«1»(с 1-ГО и с! О«1»!i!(«l 28 эта. 10» »ОГО !(ап ря жс»ия, которос (лммирустся сух)5!агором ЗО с и;1»ряжс»и(и, »f)0»opllIIoH3,1üíb!)I смс.п!сии!0 »зоб()3 ж ii !15! Границы Ооъ(кт 3, форм»Г)усмы)! О,!01.0)! 5 вычисл{.1{ий.

Г1ри» ptмс«чlic»«ll изображс »ия границы

00 bC f(T I »;i I I-; ф()ТОЧ) ВСТВИ 1(,IЬ»Х К) ЯЧСII К« д!)Скрет»ого (!) )1(»!реобразо«апгсля 22»3 i+1 выхозе б 10!(«i 5 «ы !»сле»ий формируется

СИ Г»2Л I!p;. «, Iс Нii)i, »ОдКЛК)ЧЗIOlöíé I + 1 исто«l»ик 8 эl;1,1 )»»010 н«!»ряжс ния, с»Г»3.1 с которого ()o. «»:(!Го ам»литх,i(cil(»«iла, формирусмо!о - и точи»ком 28 эталонного напряжс»»5! (.»г»!!г! с 1+1 источника этаЛОН НО! О»«I» р)! жс » li H C « М Х! И рХ РТСЯ С (ИГfl «11325300

Формула изобретения -2

1 1

iC+7

C+Z

К длаку 4

1 г

2b 27 лом, формируемым на i+1 выходе блока 5 вычислений.

Таким образом, при перемещении изображения границы объекта на поверхности фоточувствительных ячеек дискретного фотопреобразователя 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 фотопреобразователь изображение границы объекта, периодически преобразуют изображение границы объекта фоточувствительными ячейками дискретного фотопреобразователя в электрические сигналы, характеризующие распределение освещенности B резком и размытом изображении границы объекта, находят разност rrre сигналы от каждой фоточувствительной ячейки дискретного фотопреобразователя 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 найден15 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.

1325300 стиг. 4

i+7

0,5

t-3 с -2

0,5,0 г О, с- j -2

-0.5 180 а,(с-1) u,i

Qg(i -Z) сРссг. 7

У(10

6 0 с 5 i-2с1 с с1 с2 с с1 с с1 с2 сУ 1 с Z с 5 ц

I. (i (I!

9(с >) и,(Сс<) L3(L)l йЗ(сз

СС . >)

С,> (с;>

Ц,, г )

<.оставите >ь Т .\ивll!I

Рс да кт<> р А. Воро вич Текред И. Верее Корр<ктор 1!. М>ска

Заказ 3040(36 Тираж 676 11<>дписное

Б11ИИПИ Г<>суд<>рственного когиитета (:.С.(.Р»<> дел<>ч и.l<><>1>cl c>II

113035, Москва, Ж --35, РIIN гис;III нао., д. -! о

Производственно-полиграфическое пр ;Ill!>II>IT>lc. г. 1 жгорол, >.l. Проектнан. -1