Устройство для измерения координат угловых точек топологических фигур фотошаблонов

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Целью изобретения является увеличение информативности путем распознавания углов, кратных φ/4. В рабочей зоне блока 1 перемещений устанавливается объект измерений - фотошаблон. Блок 1 перемещений передвигается до тех пор, пока в поле зрения ТВ-камеры 2 не попадет нулевая точка объекта измерений. Блок перемещений выдает на вычислитель 14 сигнал "Стол на позиции". ТВ-камера 2 считывает изобретение и передает его в АЦП 4, где сигнал преобразуется в цифровой код и подается на вход формирователя последовательности сигналов, где формируется "электронное окно". При попадании в поле зрения ТВ-камеры 2 угла блок 6 селекции угловых точек определяет какой это угол (φ/2,3φ/4,φ,5φ/4 и т.д.) и информацию об угле передает в оперативно-запоминающий блок 13, куда дополнительно заносится информация от счетчиков 11 и 12 координат X и Y. Вся информация от оперативно-запоминающего блока 13 поступает в вычислитель 14, где определяются координаты угла, а выход которого является выходом устройства. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК щ) 5 G 01 В 21/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4463808/24-28

1 (22) 13.06.88 (46) 30.05.90. Бюл. 1! - 20 (71) Московский институт электронной техники (72) В.Н.Ботнева, В.И.Кондратьев и В.А.Таран (53) 531.7.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1401274, кл. С Ol В 21/00, 1988.

I (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ УГЛОВЫХ ТОЧЕК ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ФИГУР ФОТОШАБЛОНОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Целью изобретения является увеличение информативности путем распознавания углов, кратных «/4. В рабочей зоне блока 1 перемещений устанавливается объект измерений — фотошаблон. Блок перемещений передвигается до тех пор, пока в

„„SU„„1567887

2 поле зрения ТВ-камеры 2 не попадет нулевая точка объекта измерений. Блок перемещений выдает на вычислите- ь

l4 сигнал "Стол на позиции". ТВ-камера 2 считывает изображение и передает его в АЦП 4, где сигнал преобразуется в цифровой код и подается на вход формирователя последовательности сигналов, где формируется электронное окно . При попадании в поле зрения ТВкамеры 2 угла блок 6 селекции угловых точек определяет какой это угол (Т/2, 3 /4, и, 5Т/4 и т. д. ) и информацию об угле передает в оперативно-запоминающий блок 13 куда дополнительно заносится информация от счетчиков

11 и 12 координат Х и Y. Вся информация от оперативно-запоминающего блока 13 поступает в вычислитель 14, где определяются координаты угла, а выход которого является выходом устрой-. ства. 6 ил.

1567887

1!зобретение относится к автоматике и вичислительной технике и может быть использовано в контрольно-измерительном оборудовании для контроля топологического рисунка фотошаблонов.

Целью изобретения является увеличение информативности путем распознавания углов, кратных /4.

На фиг.l приведена функциональная схема устройства; на фиг ° 2 — функциональная схема селектора; на фиг.3 функциональная схема вычислителя, на фиг.4 — схема "электронного окна"; на фиг.5 — типы углов, распознаваемых 15 устройством; на фиг.б — временные диаграммы работы вычислителя.

Устройство (фиг.l) содержит блок I перемещения, ТВ-камеру 2, установленную таким образом, чтобы рабочая зона 20 блока 1 перемещения находилась в поле зрения Т †каме 2, блок 3 видеоконтроля и АЦП 4, входы которых соединены с выходом ТВ-камеры 2, формирователь

5 последовательности сигналов (ФПС), 25 вход которого соединен с выходом АЦП

4, блок 6 селекции угловых точек (БС), содержащий восемь элементов 7.1,..., 7.8 и, восемь элем:нтов 8.1,...,8.8

ИЛИ-НЕ, шесть селекторов 9.1,...,9.6 и элемент 10 ИЛИ, первая и вторая группа входов блока селекции угловых точек соединены с соответствующими группами выходов ФПС, причем входы первого элемента 7.1 И являются пер- 35 вым входом первой группы входов блока селекции угловых точек и с первого ло пятый входами второй группы входов

БС 6, входы второго элемента 7.2 И яввторым ехороМ первои rpynnbi 40 входов и с пятого по девятый входами второй группы. входов БС 6, входы третьего элемента 7.3 И являются третьим входом первой группы входов и с девятого по тринадцатый входами 45 второй группы входов БС б, входы четвертого элемента 7.4 И являются четвертым входом первой группы входов и с тринадцатого по семнадцатый вхоpaìè второй группы входов ГС 6, входы пятого элемента 7.5 И являются пятым входом первой группы выходов и с семнадцатого по двадцать первый входами второй группы входов БС б, входы шестого элемента 7.6 И являются шестым

55 входами первой группы и с двадцать первого по двадцать пятый входами второй группы входов БС б, входи с.едь мого элемента 7.7 И являются седьмым входом первой группы и с двадцать пятого по двадцать девя:ый входами второй группы входов БС 6, входы восьмого элемента 7.8 И являются восьмым входом первой группы входов и с двадцать девятого по тридцать второй и первым входами второй группы входов

БС 6, входы первого элемента 8.1 ИЛИЮ являются первым входом первой группы и со второго ло четвертый входами второй группы входов БС 6, входы второго элемента 8.2 ИЛИ-НЕ являются вторым входом первой группы и с шестого по восьмой входами второй группы входов БС 6, входы третьего элемента

8.3 ИЛИ-HF. являются третьим входом первой группы и с десятого по двенадцатый входами второй группы входов

БС 6, входы четвертого элемента 8.4

ИЛИ- IE являются четвертым входом первой группы и с четырнадцатого по шестнадцатый входами второй группы выходов БС 6, входы пятого элемента 8.5

ИЛИ-EIE являются пятым входом первой группы и с восемнадцатого по двадцатый входами второй группы входов

БС 6, входы шестого элемента 8.6 ИЛИНЕ являются шестым входом первой группы и с двадцать второго по двадцать четвертый входами второй группы входов БС 6, входы седьмого элемента

8.7 ИЛИ-HE являются седьмым входом первой группы и с двадцать .шестого ло двадцать восьмой входами второй группы входов БС 6, входы восьмого элемента 8.8 ИЛИ-IIF. являются восьмым . входом первой группы и с тридцатого ло тридцать второй входами второй группы входов БС 6, а выходы всех элементов 7 И и элементов 8 ИЛИ-НЕ соединены со входами каждого из шести селекторов 9, выходи которых соединены с соответствующими входами элемента 10 ИЛИ, выход которого является выходом блока 6 селекции угловых точек, счетчик 11 координаты Х, счетчик 12 координаты У, оперативнозапоминающий блок 13 (ОЗБ), вход которого соединен с выходом элемента

10 ИЛИ, а другие входы — с выходами счетчиков 11 и 12 координат Х и У, и вычислитель 14> один вход которого соединен с выходом ОЗВ 13, а другой с выходом блока 1 перемещения, один выход вычислителя 14 соединен со входом блока 1 перемещения, а другой является выходом устройства.

Каждый селектор 9.11 содержит восемь элементов И 15.1,...,15.8 и эле35

5 15678 мент 16 ИЛИ, где N = 1,2,...,6. На фиг.2 представлен пример конкретного выполнения селектора, работающего согласно переключительной функции (2-1).

Входы первого элемента 15.1.1 И сое5 динены с выходом первого элемента

7.1 Ии с выходами, со второго по восьмой элементов 8.1,...,8.8 ИЛИ-HE, входы второго элемента 15.1.2 И соединены с выходами второго элемента

7.2 И, первого элемента 8.1 ИЛИ-НЕ и с третьего по восьмой элементов 8.3, ...,8.8 ИЛИ-НЕ, входы третьего элемента 15.1.3 И соединены с выходами третьего элемента 7.3 И и с выходами элементов 8.1, 8.2, 8.4,...,8.8 ИЛИНЕ, входы четвертого элемента 15 ° 1.4 И соединены с выходами элемента 7.4 И и с выходами элементов 8.1, 8.2, 8.3, 20

8. 5,...,8.8 ИЛИ-НЕ, входы пятого элемента 15.1.5. И соединены с выходами элемента 7.5 И и элементов 8.1,..., 8.4, 8.6, 8.7, 8.8 ИЛИ-НЕ, входы шестого элемента 15.1.6 И соединены с 25 выходами элемента 7.6 И и элементов

8.1,...,8.5, 8.7, 8.8 ИЛИ-НЕ, входы седьмого. элемента 15.1.7. И соединены с выходами элемента 7.7 И и с выходами элементов 8.1,...,8.6, 8.8 ИЛИ-НЕ, 30 входы восьмого элемента 15.1.8. И соединены с выходами элемента 7.8 И и элементов 8.2,...,8.8 ИЛИ-НЕ, выходы всех восьми элементов 15.1 И соединены со входами элемента 16.1 ИЛИ, выход которого является выходом первого селектора 9. Остальные пять селекторов 9 строятся аналогичным образом согласно переключательным функциям (2-21,...(2-6). 40

Вычислитель 14 (фиг . 3) содержит генератор 17 тактовых импульсов (ГТИ), постоянный запоминающий блок 18 (ПЗБ); первый, второй и третий буферные регистры 19, 20, 21, первый и второй элементы 22 и 23 НЕ и сумматор 24, причем вход ГТИ 17 соединен с выходом блока I перемещения, один выход соединен с одним входом первого буферного регистра 19, другой вход ко- 50 торого соединен с выходом ОЗБ 13 и . одним входом второго буферного регистра 20 через первый элемент 22 HE а другой выход ГТИ 17 соединен с одним входом третьего буферного регист-. 55 ра 21 через второй элемент 23 HE и со входом ПЗБ 18, выход которого соединен с другим входом третьего буферного регистра 21, выход которого соеди87 6 нен со входом блдка перемещения и с одним входом сумматора 24, другой вход которого соединен с выходом перного буферного регистра 19, а выход соединен со вторым входом второго буферного регистра 20, выход которого является выходом вычислителя.

Устройство работает следующим образом.

В рабочей зоне блока 1 перемещения устанавливается объект измерений— фотошаблон. В качестве рабочего органа блока I перемещения может быть использовано, например, координатный стол от установки ЭМ-552. Блок передвигается до тех пор, пока в поле зрения ТВ-камеры 2 не попадает нулевая точка объекта измерений. Блок 1 перемещения выдает на вычислитель 14 сигнал "Стол на позиции", в ответ на который вычислитель 14 выдает блоку 1 перемещения координаты Х и Y первого фрагмента, предварительио записанные в память вычислителя 1 4, по которым происходит перемещение.

После окончания движения ТВ-камера 2 считывает изображение фрагмента и передает его на БВК 3 и АЦП 4. С АЦП 4 видеосигнал, преобразованный в цифровой код, поступает на вход ФПС 5, который устроен и работает так же как и аналогичный блок в прототипе, результатом его работы является матрица 9х9 сигналов, задержанных друг относительно друга на 1 такт или на 1 строку ("электронное окно"), в конкретном примере используем две группы сигналов fa;) и (Ъ; } (фиг.4).

Эти две группы сигналов поступают на блок 6 селекции угловых точек. Допустим, что в поле зрения ТВ-камеры попал угол, изображенный в верхнем левом углу фиг.5, тогда в момент совпадения центра "электронного окна" с вершиной угла на выходе элемента 7. 1 И и элементов 8.2, 8.8 ИЛИ-НЕ появятся единичные сигналы, а на выходах элемента 8.1 и элементов 7.2,..., 7.8 И нулевые сигналы (согласно переключательным функциям (I — 1) и (1-2)).

Эти сигналы подаются на селекторы

9.1,...,9.6 и согласно переключательным функциям (2-1),...,(2 6) единичный сигнал появится на выходе элемента 15.1.1 И и последовательно на выходе элемента 16.1 ИЛИ, который является выходом селектора 9.1. Этот

1567887 8

4nii

Бь b„h Л ак к 4п-3 т.е.

8 !!

Р, = V(A

S Л A Р, )=1 (2-4) 1l=(in.n-ьh>i прип=8 сигнал подается на первый вход элемента 1О ИЛИ и на его выходе, которь является выходом блока 6 селекции угловых точек, также появится единичный сигнал. Аналогично при совпадении центра "электронного окна" с вершиной какого-либо угла (фиг.5) на выходе одного из селекторов 9.1,. ° °, 9.6 появится единичный сигнал, а сле- !О довательно, и на выходе блока 6 селекции угловых точек. По этому сигналу, подающемуся на управляющий вход г

ОЗБ 13, в него записываются координаты Х и Y со счетчиков 11 и 12 коорди" !5 нат, соответствующие расположению вершины угла внутри фрагмента. Счетчик 11 координаты Х подсчитывает количество тактовых импульсов от начала строки до угла, счетчик 12 координаты Y количество строк от начала фрагмента до угла. По окончании сканирования фрагмента координаты углов из ОЗБ 13 считываются в вычислитель 14.

Вычислитель 14 работает следующим 25 образом.

ГТИ 17 формирует тактовые импульсы по сигналу Стол на позиции, поступающему с блока 1 и ремещения. По первому импульсу координаты угловой точ- 30 ки записываются в первый буферный регистр 19, суммируются на сумматоре 24 с координатами фрагмента, исключенными иэ ПЗБ 18 на предыдущем шаге, и записываются во второй буферный регистр 20 (результат измерения). По второму импульсу из ПЗБ 18 извлекаются координаты нового фрагмента и через третий буферный регистр 21 передаются на блок 1 перемещения. Вре- 40 менные диаграммы работы вычислителя приведены на фиг.6.

В конкретном случае при использовании в качестве вычислителя 14 микро-ЭВМ по измеренным координатам мож- 45 но вычислить размеры, площадь и дру» гие геометрические характеристики фигур топологии.

Алгоритм селекции углов, кратных

R/4. "Электронное окно" (фиг.3) делится на восемь равных частей (сегментов). При сканировании фотошаблона ТВ-камерой 2 элементы "окна" принимают значения "1", если в данный момент совпадают с иэображением фигуры топологии, и 0, если совпадают с иэображением фона. Сегмент "окна" принадлежит фигуре топологии, если выполняется условие и фону, если

4и

Р„-Ь„ЧЧ а„ (1-2)

k=4n-2

Сформулируем "решающее правило" для всех групп углов, кратных 45 (фиг.4).

I, Вершина угла фигуры топологий, равного 45 («/4), совпадает с центром "электронного орин какой-либо сегмент принадлежит фигуре, а остальные семь принадлежат фону, т.е.

8 8

F„= Ч (Б„ЛЛ Р) = 1, (2-1) я=

1(i jf1

2. Вершина угла фигуры топологии о

7 равного и/2 (90 ), совпадает с центром "электронного окна", если два каких-либо соседних сегментов принадлежат фигуре, а остальные шесть — фону, т.е.

В а

2 = Ч S„RS+, л,Л ) = 1. (2-2) lk 6, at f

3 . Вершина угла фигуры топологии, 3 г — и(135 ), совпадает с центром "электронного окна, если три каких-либо соседних сегмента принадлежат фигуре, а остальные пять — фону, т.е.

R пт1

Р = ) (Л S; Л,Л Р ) = 1.(2-3) н- < ! 1

i лр-i,, 4. Вершина угла фигуры топологии, равного 5/4 ii(225 ), совпадает с центром электронного окна, если пять каких-либо соседних сегментов принадлежат фигуре, а остальные три — фону, 5. Вершина угла фигуры топологии, / о равного 3/2 (270 ), совпадает с центром электронного окна", если шесть каких-либо соседних сегментов принадлежат фигуре, а остальные два — фону, т.е.

8 8

F = Ч (,,Л Б Л Ел Р и+, ) (2 5)

Ь=1 i ll,м

)567887 восемью элементами ИЛИ-НЕ ишестью с -. лекторами, нходы перв го элемента И являются соответственно первым входом первой группы входов блока селекции угловых точек, с . ервого по пятый входами второй группы входов блока селекции, входы второго элемента И являются вторым входом первой группь! и с пятого по девятый входами второй группы входов блока селекции, входы третьего элемента И являются третьим входом первой группы входов и с девятого по тринадцатый входами второй группы входов блока селекции, входы четвертого элемента И являются четвертым входом первой группы и с тринадцатого по семнадцатый входами второй группы входов блока селекции, входы пятого элемента И являются пятым входом первой группы и с семнадцатого по двадцать первый входами нторой группы входом блока селекции, входы шестого элемента И являются шестым входом первой группы входов и с двадцать первого по двадцать пятый входами второй группы входов блока селекции, входы седьмого элемента И являются седьмым входом первой rpyngp III: нходов и с двадцать пятого по двадцать девятый входами второй группы входов блока селекции, входы восьмого элемента И являются восьмым входом первой rpyI пы входов блока селекции

35 и сдвадцьдевя ого по Ридцать второй и перным входом второй группы входов блока селекции, входы первого элемента ИЛИ-НЕ являются первым входом первой группы входов и с второго

4О по четвертый входами второй группы входов блока селекции, входы второго элемента ИЛ11-НЕ являются вторым входом первой группы и с шестого по нось" мой входами второй группы входов блока селекции, входы третьего элемента

ИЛИ-НЕ являются третьим входом первой группы и с десятого по двенадцатый входами второй группы входов блока селекции, входы четвертого элемента

ИЛИ-НЕ является четвертым входом первой группы и с четырнадцатого по шестнадцатый входами второй группы входов блока селекции, входы пятого элемента

ИЛИ-НЕ являются пятым входом первой группы входов и с восемнадцатого по двадцатый входами второй группы вхо6. Вершина угла фигуры топологии, равного 7/4ь(3)5 ), совпадает с центром электронного окна, если один какой-либо сегмент принадлежит фону, а остальные семь — фигуре топологии, 5 т.е.

8 8

F = \/ (Л S;ЛPI,) = (2-6)

i 4tl !О

Предлагаемый вариант расположения значимых элементов окна а Ь позволяет снизить требования к качеству выполнения углов. Он обеспечивает надежное распознавание углов с ра-

)5 диусом скругления R 21, где 1 — элемент разрешения ТВ-камеры 2. Для контроля фигур, имеющих углы с большим радиусом округления, нужно увеличить размер электронного окна d и рас20 тояние элементов b, от центра d 8, при этом должны соблюдаться условия

d d

) Ь и с) 9 С 4 Где 1 минимальный

Устройство для измерения координат угловых точек топологических фигур фотошаблонов, содержащее нидеоконтрольное устройство, счетчик координат

Х, счетчик координат У, последовательно соединенные телевизионную камеру, аналого-цифровой преобразователь и формиронатель последовательности сигналов и последовательно соединенные блок селекции угловых точек, содержащий восемь элементов И и элемент ИЛИ, оперативно-запоминающий блок, вычислитель и блок перемещения, 4 вьжод которого соединен с вторым входом вычислителя, выходы счетчиков координат. X u Y соединены с соответствующими входами оперативно-запоминающего блока, первая и вторая группы

5 выходов формирователя последовательности сигналов соединены соответствен. но с первой и второй группами входов блока селекции угловых точек, а выход вычислителя является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 5 что „с целью увеличения информативности за c÷åò распознавания также и углон, кратных q /4, оно снабжено . размер фигуры топологии. Нарушение первого из них приведет к пропуску углов, а нторого — к ложному срабатыванию на наклонных границах фигур.

Формула изобретения дов блока селекции, входы шестого элемента ИЛИ-НЕ являются шестым входом первой группы входов и с двадцать,15Ь7887

Фиг. 2 второго по двадцать четвертый входа-. ми второй группы входов блока селекции, входы седьмого элемента ИЛИ-HE являются седьмым входом первой группы и с двадцать шестого по двадцать восьмой входами второй группы входов блока селекции, входы восьмого элемента

ИЛИ-HE являются восьмым входом первой группы и с тринадцатого по тридцать второй входами второй группы входов блока селекции, а выходы вс ех восьми элементов И и всех восьми элементов ИЛИ-HE соединены с входами каждого из шести селекторов, выходы которых соединены с соответствующими шестью входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока селекции угловых точек.

1567887 фоЕ4

1567887

/7г

Air

ПУб

Редактор A.Äîëèíè÷

Заказ 1315

Тирам 482

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, v t. 1 апарина, 1О1

„бяОл

УД ПОР

С ос тани тель р, .11олодцов

Техред М .Ходанич Корректор Н.Ренская