Способ измерения положения или размеров объектов

Способ измерения положения или размеров объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет обеспечения возможности коррекции результатов при изменении температуры фотоприемника. Способ заключается в том, что проецируют изображения диафрагмы 1 в виде узкой щели, связанной с объектом, на фотоприемник 4 с переносом заряда. Преобразовывают спроецированное изображение в видеосигнал, принимают решения о положении или размерах объекта по положению или размерам изображения щели. Защищают дополнительный электрод и затвор от действия света, закрывают затвор на время целого числа N тактов измерения, по истечении которых открывают затвор на время одного измерения. Принимают решения о температуре по величине сигнала, соответствующего зарядовому пакету, накопленному под дополнительным электродом. Используют код температуры для коррекции результатов измерения или фиксации его условий, увеличивают или уменьшают величину N на единицу, если код температуры соответственно меньше или больше фиксированных порогов. Для повышения точности формируют время накопления темновых токов как сумму целого числа циклов N<SP POS="POST">.</SP>T<SB POS="POST">н</SB>, где T<SB POS="POST">н</SB> - период накопления, и времени T<SB POS="POST">д</SB>, кратного периоду регистровой частоты. Переводят дополнительный электрод в режим обогащения на время T<SB POS="POST">н</SB>-T<SB POS="POST">д</SB>, затем устанавливают его в режим накопления, причем время накопления измеряют шагами, равными или кратными периоду регистровой частоты по результатам сравнения сигнала от дополнительного электрода с фиксированным уровнем. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1

51)5 G 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4364745/24-28 (22) 15. 12.87 (46) 30. 10.90. Бюл, Р 40 (71) Кубанский государственный университет (72) Н.В. Бессарабов, E.Ñ. Саенко и П.И. Смаль (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(" 1067352, кл. С 01 В 21/00, 1983. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОИЕНИЯ ИЛИ

РАЗМЕРОВ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повьш ение точности измерения за счет обеспечения возможности коррекции результатов при изменении температуры фотоприемника. Сущность способа заключается в том, что проецируют изображения диафрагмы 1 в виде узкой щели, связанной с объектом, на фотоприемник

4 с переносом заряда. Преобразовывают спроецированное изображение в видеосигнал, принимают решения о положении или размерах объекта по положению или размерам изображения щели. Защищают дополнительный электрод и затвор

2 от действия света, закрывают затвор на время целого числа и тактов измерения, по истечении которых открывают затвор на время одного измерения.

Принимают решения о температуре по величине сигнала, соответствующего зарядовому пакету, накопленному под дополнительным электродом. Используют код температуры для коррек-. ции результатов измерения или фиксации его условий, увеличивают или уменьшают величину п на единицу, если код температуры соответственно меньше или больше фиксированных порогов.

Для повышения точности формируют время накопления темновых токов как сумму целого числа циклов п Т,где Т„период накопления, и времени Т,(, кратного периоду регистровой частоты. Переводят дополнительный электрод в режим обогащения на время Т„- Т(,, затем устанавливают его в режим накопления, причем время накопления измеряют шагами, равными или кратными периоду регистровой частоты, по результатам сравнения сигнала от дополнительного электрода с фиксированным уровнем. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1603192

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения положения или размеров: объектов в широком диапазоне температур.

Цель изобретения - повышение точности измерения прн изменении темпера-. тур при применении фотоприемника с . 10 переносом заряда, содержащего не менее одного регистра сдвига с дополнительным электродом, отделенным от регистра сдвига не менее чем одним затвором, за счет обеспечения возмож- 15 ности коррекции результатов при из.- .менении температуры фотоприемника.

На фиг. 1 н 2 приведены блок-схемы устройств для осуществления способа, 20

Устройство для осуществления способа по п. 1.содержит оптически связанные диафрагму 1 в виде узкой щели, источник 2 света, объектив 3 и фотоприемник 4 с переносом заряда, 25 генератор 5 управляющих импульсов, выходамн управления соединенный с управляющими входами фотоприемника;

4, блок 6 выборки и хранения, информационным входом соединенный с выхо- 30 дом фотоприемника 4, аналого-цифровой преобразователь 7, входом соединенный с выходом блока 6 выборки и хранения, блок 8 обработки, аналоговым входом подключенный к выходу фотоприемника 35

4, .цифровыми входами соединенный с выходами преобразователя 7, регистратор 9, входами соединенный с выходами блока 8 обработки, блок 10 ком- параторов, входом подключенный к вы.- 40 ходу блока 6 выборки н хранения, пер-. вый счетчик 11, суммирующим и вычита-,. ющим входами подключенный соответственно к выходам сигналов превышения нервого и второго Фиксированных поро-. 45 гов блока 10 компараторов, второй счетчик 12, информационными входами соединенный с вьмодами первого счетчика 11, формирователь 13, входом подключенный к выходу переноса второго счетчика 12, RS-триггер 14, входом сброса объединенный с затвором фотоприемника 4, входом записи второго .счетчика 12 и подключенный к выходу формирователя 13, входом установки объединенный с вычитающнм входом второго счетчика 12 и подклю-, ченный к вьмоду сигнала периода на- )

1 копления генератора 5 управляющих импульсов, а прямым выходом - к управляющему входу блока 6 выборки и хранения.

Устройство для осуществления спо соба по п. 1,.работает следующим образом., С помощью объектива 3 изображение диафрагмы 1, освещенной источником

2 света, проецируют на фотоприемник

4 с переносом заряда. Генератор 5 управляющих импульсов вырабатывает последовательности импульсов, необходимые для обеспечения работы фото- приемника 4 с переносом заряда. В момент включения устройства на прямом выходе RS-триггера 14 устанавливается состояние "1", в первый 11 и второй 12 счетчики записывают число п, Цепи, производящие эти начальные установки, на фиг. 1 не показаны. Затвор, отделяющий дополнительный электрод фотоприемника 4 от регистра сдвига, закрыт, и в течение и циклов накопления и сдвига под дополнительным электродом происходит. накопление заряда, несущего информацию о температуре фотоприемника 4.

В каждом цикле накопления и сдвига (Т ).выходной сигнал фотоприемника

4 анализируется блоком 8 обработки, определяющим по этому сигналу положение ипи размеры объекта и передающим код результата в регистратор 9.

В конце каждого периода Т> накопления по положительному фронту сигна-. ла периОда накопления, поступающего с соответствуаицего выхода генератора 5, из содержимого счетчика 12 вы" : читается единица. По истечении и периодов Т» на выходе переноса второго счетчика 12 формируется отрицательный импульс, по которому формирователь 13 вырабатывает импульс дли тельностью в один период регистровой частоты. Заряд, накопленный под дополнительным электродом, переписывается в регистр сдвига и транспортируется к выходу фотоприемника 4.

Сформированный на выходе формирова теля 13 импульс подают на вход запи си второго счетчика 12, в который по отрицательному фронту импульса переписывается содержимое первого счетчика 11, а также сбрасывается

RS-триггер 14. По окончании очередного цикла Т„, когда сигнал дополнительного электрода появляется на выходе фотоприемника 4 (импульс

5 160319 с номером k + 1, где k — количество светочувствительных ячеек фотоприемника), импульсом с выхода генератора 5 RS-триггер 14 устанавливается в состояние 1 . По положительнои 11 5 му фронту сигнала на прямом выходе

RS-триггера 14 в блоке 6 выборки и хранения запоминается амплитуда сигнала от дополнительного электрода. С помощью аналого-цифрового преобразователя 7 эта величина преобразуется в код, поступающий на информационные входы блока 8 обработки. В блоке 8 обработки по этому коду определяется температура, величина которой используется для коррекции результатов измерений в следующих и циклах накопления Т . В блоке

10 компараторов сравнивается напряжение на выходе блока 6 выборки и хранения с напряжениями двух фиксированных порогов. Если напряжение сигнала лежит между напряжением верхнего и н.жнего порогов, на выходе 2г блока компараторов сигналы отсутствуют. При пр евышении напряжением сигнала верхнего порога на первом выходе блока компараторов вырабатывается сигнал, по положительному фронту которого из содержимого первого счетчика 11 вычитается единица. Если напряжение сигнала оказывается ниже нижнего порога, на втором выходе блока 10 компараторов вырабатывается сигнал, по положительному фронту ко- 35 торого к содержимому первого счетчика

11 прибавляется единица.Это приводит. к уменьшению либо к увеличению времени накопления темпового сигнала фотоприемника.

Устройство для осуществления способа по п. 2 (фиг. 2) содержит оптически связанные диафрагму 1, источник 2 света, объектив 3 и фотоприемник 4 с переносом заряда, генератор 5 уп- 45 равляющих импульсов, выходами управления подключенный к управляющим входам фотоприемника 4, блок 6 выборки и хранения, информационным входом объединенный с выходом фотоприемни- 50 ка 4, первый элемент И 7, блок 8 обработки, аналоговым входом подключенный к выходу фотоприемника 4, регистратор 9, входами подключенный к выходам блока 8, компаратор 10, 55 входом подключенный к выходу блока 6 выборки и хранения, первый счетчик

11, суммирующим и вычитающим входами подключенный к выходам "Меньше", 2

6 и 1 Больше" компаратора 10 соответственно, информационньпiH выходами подключенный к информационным входам блока 8 обработки, второй счетчик

12, информационными входами подключенный к выходам старших разрядов первого счетчика 11, третий счетчик

13, информационными входами подключенный к выходам младших разрядов первого счетчика 11, формирователь

14, входом подключенный к выходу переноса второго счетчика 12, выходом — к входам записи второго счетчика 12 и третьего счетчика .13 и к затвору фотоприемника 4, первый RS.триггер 15, входом сброса подключенный к выходу формирователя 14, входом установки подключенный к выходу сигнала периода накопления генератора

5 управляющих импульсов, а выходом— к управляющему входу блока 6 выборки и хранения, второй RS-триггер 16, входом установки подключенный к выходу переноса третьего счетчика 13, входом сброса — к выходу переноса второго счетчика 12, прямым выходом — к дополнительному электроду фотоприемника 4, первый вход первого логического элемента И 7 подключен к выходу регистровой частоты генератора 5,. второй вход — к инверсному выходу второго RS-триггера 16, а выход — к суммирующему входу третьего счетчика 13, второй логический элемент И 17, первым входом подключенный к прямому выходу второго RSтриггера 16, вторым входом — к выходу сигнала периода накопления генератора

5, а выходом — к вычитающему входу второго счетчика 12.

Устройство для осуществления способа по и. 2 работает следующим образом.

С помощью объектива 3 изображение диафрагмы 1, связанной с объектом и освещенной источником 2 света, проецируют на фотоприемник 4 с переносом заряда. Генератор 5 управляющих импульсов вырабатывает все необходимые для работы фотоприемника 4 последовательности импульсов. В отличие от описанного для устройства по фиг. 1 в счетчике 11 содержится код длительности периода накопления темновых токов (Т + и;Т ),причем код Т содержится в младших разрядах этого счетчика, а число п — в старших. Содержимое младших разрядов первого

1603192 счетчика 11 переписывается в третий счетчик 13, старших — во второй счетчик 12. В начальный момент времени второй RS-триггер 16 находится в состоянии "0", а первый RS-триггер 15 — в состоянии "1". Сигнал с прямого выхода второго RS-триггера

16, поступая на дополнительный электрод фотоприемника 4, переводит его в режим обогащения. Сигнал с инвер10 свого выхода того же триггера, поступая на вход первого логического элемента И 7, открывает его, разрешая прохождение импульсов регистровой частоты с выхода генератора 5 на суммирующий вход третьего счетчика

13. Разрядность этого счетчика выбрана такой, чтобы он заполнялся, начиная с нуля, импульсами регистро20 вой частоты за время Т>. Тогда, если счет начинается с кода Т, сигнал переноса появляется на выходе счетчинакопления. Через и периодов на выходе переноса счетчика 12 формируется сигнал переноса,. который переводит второй RS-триггер 16 в состояние

"0", вызывая появление на выходе формирователя 14 импульса длительностью в один период регистровой частоты.

По отрицательному фронту этого им50 пульса переписывается содержимое первого счетчика 11 во второй и третий счетчики 12 и 13, сбрасывается первый КБ-триггер 15 в состояние "0", открывается на один период регистровой частоты затвор фотоприемника 4, позволяя переписать накопленные под дополнительным электродом заряды темнового сигнала в регистр сдвига

55 ка 13 через время Т вЂ” ТА . Сигнал переноса переводит второй РБ-триггер 25

16 в состояние "1" ° Сформированный на инверсном выходе этого RS-триггера сигнал переводит отрицательным фронтом дополнительный электрод фотоприемника 4 в режим накопления,и, открывая второй логический элемент

И 17, разрешает поступление сигнала начала периода накопления на вычитающий вход второго счетчика 12. Сигнал с прямого выхода второго RS-триг35 гера 16, закрывая первый логический элемент И 7, прекращает доступ импульсов регистровой частоты на суммирующий вход третьего счетчика 13.

После этого через время Т на вычи- 40 тающий вход второго счетчика 12 поступает первый сигнал начала периода фотоприемника 4. Сигнал темнового тока появляется на выходе фотоприемника 4 через время T В этот момент сигналом начала периода накопления с, выхода генератора 5 управляющих импульсов первый RS-триггер 15 переводится в состояние "!". Ho положительному фронту сигнала на прямом выходе этого триггера блок 6 выборки и хранения запоминает амплитуду сигнала от дополнительного электрода, В компараторе 10 сравнивается сигнал на выходе блока 6 выборки и хранения с фиксированным уровнем и вырабатывает сигнал "Больше" или "Меньше", который подается,на вычитающий или суммирующий вход первого счетчика 11 соответственно. При этом содержимое первого счетчика 11 уменьшается либо увеличивается на единицу. Через некоторое количество циклов накопления темновых сигналов достигается такое состояние, при котором величина накопленного сигнала равна заданному фиксированному уровню компарирования, блок 8 обработки считывает код, записанный в первом счетчике 11, и по этому коду определяется температурная поправка к результату измерения.

Скорректированный результат измерения положения или размера объекта затем записывается в регистратор 9, и таким образом. цикл измерения с температурной коррекцией завершается.

Формула и s обр ет ения

1. Способ измерения положения или размеров объектов, заключающийся в том, что изображение диафрагмы в виде узкой щели проецируют на фотоприемник с переносом заряда, преобразуют изображение в видеосигнал, по положению изображения щели на фотоприемнике судят о положении или размерах объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при применении при изменении температур фотоприемника с переносом заряда, содержащего не менее одного регистра сдвига с дополнительным электродом, отделенным от регистра сдвига не менее чем одним затвором, защищают дополнительный электрод и затвор от действия света, закрывают затвор на время целого числа и, тактов измерения, по истечении этого времени открывают затвор на время одного такта измерения, по величине сигнала, со10

1603192

Составитель С. Конюхов

Техред М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко

Редактор А. Огар

Заказ 3376 Тираж 485 Подписное

BHHHHH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Гкнт ссСР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,!01 ответствующего зарядовому пакету, накопленному под дополнительным электродом, формируют код температуры, который используют для коррекции результатов измерения или фиксации

его условий, сравнивают полученный код температуры с фиксированными порогами и по результатам сравнения корректируют величину и, изменяя время накопления.

2. Способ по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что время накопления темновых токов задают как сумму целого числа периодов накопления (nT>) и времени, кратного периоду регистровой частоты, (ТА), в первом такте накопления темновых токов дополнительный электрод переводят в режим обогащения на время (Т„- T ), в последующих тактах накопления — в режим накопления, а время накопления корректируют шагами, равными или кратными периоду регистровой частоты.