Устройство для определения положения границы объекта

Устройство для определения положения границы объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1262282 А1 (Я)4 G01 В21 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3748036/24-28 (22) 01.06.84 (46) 07.!0.86. Бюл. № 37 (71) Вильнюсский ордена Трудового Красного

Знамени и ордена Дружбы народов Государственный университет им. В. Капсукаса (72) А. Б. Дактарюнас, Д. A. Кирвялис, В. А. Ванагас и Э. Й. Вайчиконис (53) 531.7(088.8) (56) Патент Великобритании № 1581160, кл. G 01 В 11/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к области фотоэлектрических измерений и предназначено для автоматической регистрации положения линии раздела поверхностей или зон с различными коэффициентами диффузионного отражения и может быть использовано для управления промышленным роботом.

Целью изобретения является повышение надежности определения положения границы объекта при наличии пространственных шумов вне контрольной зоны расстояний за счет исключения погрешностей от их влияния. Устройство, содержащее две цепочки из последовательно соединенных делителя 9(10) напряжения и компаратора

11 (12), позволяет анализировать состояние последовательно установленных по ходу движения объекта фотоприемников 2, 3 и получать сигналы; длительность которых зависит от расстояния до объекта, но не зависит от контрастности. Измерение проводится только при последовательной засветке фотоприемников при нахождении объекта в контактной зоне Lp — Л1. (1 (1 0+ ъ1 г

3 ил.

l262282

Изобретение относится к области фотоэлектрических измерений и предназначено для автоматической регистрации положения линии раздела поверхностей или зон с различными коэффициентами диффузионного отражения, и может быть использовано для управления промышленным роботом.

Целью изобретения является повышение надежности определения положения границы объектов при наличии пространственнь1х шумов вне контрольной зоны расстояний за счет исключения погрешностей от их влияния.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы на выходах блоков устройства; на фиг. 3-блок-схема вычислителя.

Устройство содержит объектив 1, первый 2 и второй 3 фотоприемники, дифференциаторы 4, схему 5 определения разности сигналов, выпрямитель 6, накопитель 7 максимального значения, пороговый блок 8, первый 9 и второй !0 делители напряжения, компараторы 11 и 12, элемент 13 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ ограничители 14 по знаку, вычислитель 15. Последний содержит логический блок 16, схему 17 формирования времени анализа, делитель 18 сигналов, блок

19 сравнения. Объект освещается источником

20 света, вход выпрямителя 6 подключен к выходу схемы 5 определения разности сигналов, вход порогового блока 8 соединен с выходом выпрямителя 6, один вход накопителя 7 максимального значения подключен к выходу выпрямителя 6, вход делителя 9 напряжения соединен с выходом накопителя

7 максимального значения, один вход компаратора 11 подключен к выходу делителя

9 напряжения, другои — к выходу выпрями35 теля 6, входы дифференциаторов 4 соединены с выходами соответствуюших фотоприемников 2 и 3, а выходы соединены с входами схемы 5 определения разности сигналов, вход второго делителя 10 напряжения под- )О ключен к выходу накопителя 7 максимального значения, первый вход воторого компаратора 12 соединен с выходом выпрямицтеля 6, а второй — с выходом второго делителя 10 напряжения, входы элемента 3

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выхо- 45 дами компараторов 11 и 12, входы двух ограничителей 14 по знаку подключены к выходам соответствующих дифференциаторов 4, один вход вычислителя 15 соединен с выходом элемента 13 ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, каждая из двух пар других входов подключена к выходам соответствуюших ограничителей 14 по знаку, а выход порогового блока 8 соединен с вторым входом накопителя 7 максимального значения.

Устройство работает следующим образом, 55

Поле зрения устройства освещается источником 20 света на заданном расстоянии. При наличии других источников света источник

20 является модулированным источником света и работа устройства будет рассмотрена при осве;пении пе>ля зрения источником модулированно1.о света и наличии е30 входнои цепи демодуляторов. В пространс-.ве перед объективом 1 "oTpoéñTI3à образуются три зоны: первая на расстоянии 1. - . 3).1( (1. (1.,5+ AL), вто!3ая H ретье1 соответственно на расстояниях L(Lil- -А1 и 1.)Lp+

+ 1-2

Обьективом 1 проецируется на плоскость фотоприемников 2 и 3, размещенных последовательно по ходу д13ижения, участок изображения обьекта. Г)еремещение границы объекта в иоле зрения устройства вызывает изменения напряжений на выходах фотоприемников 2 и 3 с амплитудами, зависящими oт отражаюпЕих свойств поверхности объекта и фона. Напряжения, поступающие с выходов фотоприемников 2 и 3, дифференцируются дифферснциаторами 4 и подаются на входы схемы 5 определения разности. азностньей сиЕнал 1 -, (фиг. 2) с выхо,la схемы 5 поступаег на вход выпрямителя 6, на выходе которого формируется абсолютное значение входного напряжения.

Сигнал Up с выхода выпрямителя 6 подается на вход îðîãîâîãî б:лока 8, формирующего импульсные сигналы для управления накопителем 7. Выпрям,1енные напряжения с выхода блока 6 одновременно по<тупантг на вход накопитсля 7 максимального значения, которым;5е551оминается максимальное значение сигнала на время, за;Iанное импульсным напряжением, посту11ак) Ши м на v! Ipа вл яюiци и е5 ход нd копите ..1я 7 с выхода порогового блока 8. Сигналы с вы. ода накопите.-я 7 максималы1ого значения поступают на вхо.ibI, lå lëTåëåé 9 и 10 напряжения. Напряжение L (фиг. 2) с выхода делите.IH 9110пается на втОрОи вход компарагора 11, на первый вход которого поступает мгновенное значение сигнала 1;,, (фиг. 2) с выхода выпрямителя 6. На второй. вход ком паратора 12 оступаег часть максимального значения напряжения UII, (фиг. 2) с вьlõoäà второго делителя 10 напряжения, отличак3шсгося от напряжения на входе делителя 9

Одновременно на первый вход компаратора 12 поступает мгновенное значение сигнала И6. Коэффициенпгы деления делителей

9 и 10 напряжения выбраны таким образом, чтобы компараторы 1 и 12 срабатывали 13 непо;1огих участках изменения напряжения 1,1;. например 70 и 30;30 vаксимгль«ioI o значения сигнала соответственно. В результате сравнени;-. напряжений компараторами 11, 12 формируются импульсные сигналы, передний фронт которых соотве-. ствуст определенному положению изображения гранины объекта на поверхности фотоприемников 2 и 3. Нагряжения с выхоlol3 ком е1араторов 1 и 2 подаются на 13ходы элемента 13 И(К, 1Юе) АЮ!1!ЕЕ ИЛИ, ioторым формируются импу,1ьсные сиг:1алы )..

1262282

Формула изобретения

55 (фиг. 2). Длительность данных импульсов

ЛТ! и ЛТ2 не зависит от контрастности объект — фон и зависит от расстояния до объекта. Перемещение предметов в некоторой удаленности от заданного расстояния вызывает на выходе элемента 13 импульсы, длительность которых отличается от регистри руемых на расстоянии 1 р.

Напряжения с выходов дифференциаторов 4 параллельно поступают на входы соответствующих ограничителей 14 по знаку, которыми формируются импульсные сигналы, отображающие знак напряжений на входе, т.е. выделяется направление изменения освещенности на фотоприемниках 2 и 3.

При этом на первых выходах ограничителей 14 по знаку формируются напряжения, соответствующие положите:. ным сигналам, на вторых — отрицательным сигналам на входах. Напряжение с выхода элемента 13 поступает на вход 21 вычислителя

15. Напряжения с выходов ограничителей 14 по знаку поступают на вторые входы вычисли теля 15 (фиг. 3) таким образом, что с первых выходов ограничителей 14 по знаку сигналы поступают на первую пару входов 22 и 23 вычислителя 15, со вторых выходов ограничителей по знаку 14 сигналы поступают на вторую пару выходов 24 и 25 вычислителя 15. Импульсные напряжения с выхода элемента 13 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ несут информацию о временном изменении освещенности на одном из фотоприемников 2 или

3, а также о перемещении объектов во второй или в третьей зонах расстояний (L)Lp+

+Лl, L(Lp — ALi). Момент формирования импульсов при перемещении объекта в первой зоне расстояний (Lp — ALi

Напряжения с элемента 13 подаются на первый вход 21 вычислителя 15. Перемещение границы объекта с коэффициентом отражения выше чем фон в поле зрения устройства в контрольной зоне расстояний ЛЯ (фиг. 1) вызывает на первом выходе одного ограничителя по знаку импульсный сигнал о положительном изменении освещенности.

Данный сигнал поступает на вход 22 вычислителя 15, с которого одновременно подается на входы логического блока 16 и схемы 17 формирования времени анализа.

Схемой 17 формирования времени анализа в результате логического преобразования напряжений, поступающих на входы

22 — 25 вычислителя 15, образуется сигнал

U q (фиг. 2), длительность которого соответствует продолжительности изменения освещенности на фотоприемниках 2 и 3. Данный сигнал приводит в состояние готовности логический блок 16 и делитель 18 сигналов. Напряжение с выхода элемента 13 через вход 21 вычислителя 15 поступает на вход логического блока 16, которым в резуль10

50 тате логического преобразователя одновремен но поступающих сигналов со входов 2! и

22 вычислителя 15 на выход 26 передается импульс длительностью ЛТ1. Данный импульс поступает на первый вход делителя

18 сигналов. Дальнейшее перемещение границы объекта в поле зрения устройства вызывает импульсный сигнал на выходе другого ограничителя 14 по знаку, который подается на вход 23 первой пары входов вычислителя 15. На выходе элемента 13 формируется импульс длительностью ЛТ2, который после обработки в логическом блоке

16 передается на выход 27. Импульсный сигнал Uz (фиг. 2) на выходе 27 возникает только в том случае, если за время анализа на входы логического блока 16 поступает последовательность импульсов, вызванная последовательным, однознаковым изменением освещенности на фотоприемниках

2 и 3. Этот импульсный сигнал Uz также может быть использован для регистрации положения границы объекта с меньшей точностью. Длительность ЛТ! и ЛТ2 сигналов не зависит от величины амплитуд сигналов с схемы 5, а связана только с их временными параметрами. Импульс длительностью

ЛТ2 с выхода 27 логического блока 16 одновременно поступает на другой вход делителя 18 сигналов, которым осуществляется деление напряжений, пропорциональных длительности ЛТ1 и ЛТ2 импульсов. Сигнал с выхода делителя 18 поступает на вход блока

19 сравнения, которым результат деления сравнивается с заданными порогами. На выходе 28 блока 15 возникает импульс U p (фиг. 2) только при выполнении условия

1 — К l (- (1+ К2, что соответствует

UATi

2 определенному положению объекта в поле зрения устройства в определенном контрольном диапазоне расстояний в зоне Lp — ALi<

ЛТ2 вне контрольной зоны расстояний ЛЯ.

По окончании времени анализа, формируемого блоком 17, логический блок 16 и делитель 18 сигналов переключаются в исходное состояние.

Устройство для определения положения границы объекта, содержащее оптическую систему, два фотоприемника, оптически связанные с ней и устанавливаемые послеl262282 иг,и!О

1 ио д /7

4 гг

Фиг 2

24

Фигт

Составитель Е. лазкова

Редактор П. Коссей Техред И. Верес Корректор A. Зимокосов

Заказ 5410/36 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оч крытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 довательно по ходу движения исследуемого объекта, схему определения разности сигналов, выпрямитель, вход которого подключен к выходу схемы определения разности сигналов, пороговый блок, вход которого соединен с выходом выпрямителя, накопитель максимального значения, один вход которого подключен к выходу выпрямителя, первый делитель напряжения, вход которого соединен с выходом накопителя максимального значения, и первый компаратор, один вход которого подключен к выходу первого делителя напряжения, другой — к выходу выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при наличии пространственных шумов вне контрольной зоны расстояний, оно снабжено источником света, двумя дифференциаторами, входы которых соединены с выходами соответствующих фотоприемников, а выходы соединены с входами схемы определения разности сигналов, вторым делителем напряжения с коэффициентом деления, отличным от первого, вход которого подключен к выходу накопителя максимального значения, вторым компаратором, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя, а второй — с выходом второго делителя напряжения, элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого соединены с выходами компараторов, двумя ограничителями по знаку, входы которых подключены к выходам соответствующих дифференциаторов, и вычислителем, один вход которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, каждая из двух пар других входов подключена к выходам соответствующих ограничителей по знаку, а выход порогового блока соединен с другим входом накопителя максимального значения.