Устройство для бесконтактного измерения скорости движущейся поверхности — SU 1714514 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 4 1)5 6 01 Р 3/36, 13/00 ЕНИЯК АВТОРСКО СВИДЕТЕЛ В институт им. ва и И.Ф,Биг 4 1 И ся к измерительиспользованодля ения таких протяотна проката, лентехнологического и робототехничеИзобретение ной технике и мо измерения скоро женных объектов точных изделий процесса, трансп ских средств. Целью изобр ние функциональ определения нап хности., рости; аботы относитжет бытьсти движ как пол в ходе ортных точник ртывавходы оком 5 выход шине 6 вателя трему- вязанктовым умов и На фиг. 1 пре ная схема предл фиг. 2 а - функцион ления экстремумо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗС)(71) Уфимский авиационныйСерго Орджоникидзе(56) Авторское свидетельство СССМ 484462,кл. 6 01 Р 3/50, 1973,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖУЩЕЙСЯ ПОВЕРХНОСТИ(57) Изобретение относится к измерительной технике иможет быть использовано для измерения скорости движения протяженных объектов: колонки, проката, ленточных изделий в ходе технологического процесса, транспортных и робототехнических средств. Цель - расширение функциональных возможностей. Движущаяся поверхность подсвечивается с помощью тения является расшире ых возможностей за счет авления движения повер дставлена функциональгаемого устройства; на льная схема блока выде; на фиг. 2 б - функцио 2дополнительного источника света 1, На выходе развертывающего фотоприемника 3 сигнал изменяется пропорционально неоднородностям поверхности, В блоке 8 выделения экстремумов выделяют М локальных экстремумов сигнала, соответствующих неоднородностям поверхности в течение периода разверткф, для этого сигнал дифференцируют и подают на компаратор, На вход блока 9 вычисления скорости сигнал подают в виде импульсной последовательности, положение фронтов которой соответствует экстремумам сигнала. В блоке 9 вычисления скорости измеряют величины временных интервалов сдвига между им-. пульсными последовательностями при одновременном сравнении задержанной на 3 период развертки и текущей импульсной последовательности соседних периодов развертки и определяют скорость и направление движения по временном сдвигу фронтов последовательностей. 1 з.п ф-лы, 3 ил. нальная схема блока вычисления ско на фиг. 3 - временные диаграммы устройства,Устройство содержит (фиг, 1) ис света 1, оптическую систему 2, разве ющий фотоприемник 3, управляющие которого по шине 4 соединены с бл развертки и синхронизации, а его подключен к сигнальному входу по ко входу функционального преобразо 7, содержащий блок 8 выделения экс мов и блок 9 вычисления скорости, с ные между собой шиной 10, к та входам блока 8 выделения экстрем блока 9 вычисления скорости по шподключен тактовый выход блока 5 развертки и синхронизации, синхронизирующийвыход которого подключен по шине 12 ковторому входу блока 9 вычисления скорости; выходы 13 и 14 блока 9 вычисления 5скорости являются выходами устройства.Блок 8 выделения экстремумов содержит (фиг. 2 а) последовательно подключенные блок 15 выборки-хранения, блок 16дифференцирования и компаратор 17. 10Блок 9 вычисления скорости может содержать (фиг. 2 б) регистр 18 сдвига, трисхемы И 19, 20, 21, два счетчика 22, 23,триггер 24, два интегратора 25, 26, компаратор 27, две схемы ИЛИ 28, 29, инвертор 30. 15и делитель 31 числа импульсов.Устройство работает следующим образом,Ось оптической системы 2 устанавливают перпендикулярно движущейся со скоростью 7 поверхности таким образом, чтобыполучить движущееся изображение в плоскости развертывающего фотоприемника стребуемым оптическим масштабом К. Тогда25Ч = КЧизобр,ГДЕ Чизобр = ЫТ (Ь - СМЕЩЕНИЕ ИЗОбРажЕ- ния на развертывающем фотоприемнике 3 на период развертки Т). 30 Движущуюся поверхность подсвечивают с помощью дополнительного источника света 1, если она не светится сама, как например, раскаленный прокат или ее собственного излучения недостаточно для получения изо )бражения, Развертывающий фотоприемник . 3 может иметь фоточувствительную поверхность с длиной по координате, равной 1. На . выходе развертцвающего фотоприемника 3получают электрическийсигнал при его развертке с заданным периодом Т, который устанавливают исходя из априорной информации о характере движения поверхности и диапазона скорости (фиг, 3 а). При этом скорость развертки постоянна и равна 45 отношению длины фотоприемника к периоду Т(Чразв = 1 /Т), Дальше выходной сигнал развертывающего фотоприемника 3 подают на функциональный преобразователь.7, В блоке 8 выделение экстремумов выделяют 50 М локальных экстремумов сигнала, соответствующих неоднородностям поверхности в течение периода Т. Для этого, например, дифференцируют сигнал. Моменты перехода через ноль производной сигнала будут 55 соответствовать положениям локальных экстремумов, исходйого,сигнала, то есть максимумам и минимумам (фиг, 3 г). То же самое производят в течение следующего периода Т, За период развертки происходит временной сдвиг локальных неоднородностей видеосигнала (экстремумов), равный Ж= ЫЧразв.В блоке 9 вычисления скорости сигнал подают в виде импульсной последовательности, положение фронтов которой соответствует экстремумам сигнала (фиг. 3 ж). Затем эту импульсную поеледовательность задерживают на период опроса Т, например, с помощью регистра 18 сдвига (фиг. 3 з).В следующий период развертки с фотоприемника подают в блок 8 выделения экстремумов и блок 9 вычисления скорости текущий сигнал, который обрабатывается аналогично предыдущему, Полученная последовательность подается в блок 9 вычисления скорости. В блоке 9 вычисления скорости измеряют величины временных интервалов сдвига между импульсными последогательностями при одновременном сравнии задержанной и текущей импульсной г,следовательностей,соседних периодов развертки с периодом Ттакт, и определяют направление движения по временному сдвигу фронтов последовательностей, которые соответствуют экстремумам исходного сигнала относительно начала развертки.Затем в триггере 24 выделяют величины временных интервалов сдвига между импульсными последовательностями (фиг, 3 и) и с помощью схемы И 21 заполняют их импульсами с периодом Ттакт. (Ь= М Ттакт.) (фиг. 3 к) количество импульсов в 1-ом временном интервале 1 ч 1 суммируют по всем временным интервалам периода развертки ТМзахер =К 1 Ттакт пт1=1С помощью счетчика 22 определяют общее количество импульсов в импульсной последовательности каждого периода развертки и с помощью делителя 31 числа импульсов определяют значение скоростиНаправление скорости получают с помощью интеграторов 25, 26 (фиг, 3 и) путем определения постоянных составляющих импульсов, получаемых с триггера 24, Компаратор 27 производит сравнение постоянных составляющих и формирует на выходе единицу, когда скорость совпадает и ноль, когда скорость движения поверхностипротивоположна скорости развертки. Этот сигнал выдается на выход устройства, а также используется для переключения сигналов с выхода триггера 24 схемами И 19 и 20, ИЛИ 28.Направление вектора скорости движения поверхности определяется из соотношения;1т 1 + Т - направление скорости движения поверхности совпадает с направлением развертки,с1+ Т - направление скорости движения поверхности противоположно направлению скорости развертки,где т 1, 1; + т - интервалы времени от,начала развертки до -го моментов, соответствующих положению локальных экстремумов в соседние периоды развертки соответственно.Таким образом, определяется направление вектора скорости.Развертывающий фотоприемник 3 может быть одно- и двухкоординатным и может быть выполнен на фотолинейке и матрице ПЗС, интегральный МДП-фотодиодной линейке и матрице, сканистора.При использовании фотоматриц со строчной и кадровой разверткой устройство позволяет определять направление вектора скорости в плоскости, т,е. по двум координатам. Для этого необходимо определять смещение оптических неоднородностей отдельно по строкам и отдельно между строками. Формула изобретения Устройство для бесконтактного измерения скорости движущейся поверхности, содержащее оптически связанные источник 5 света и развертывающий фотоприемник соптической системой, расположенные таким образом, чтобы их оптические оси пересекались на движущейся поверхности, блок синхронизации, управляющие выхо ды которого подключены к развертывающему фотоприемнику, функциональный преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, функциональный преобра зователь подключен к выходу развертывающего приемника и выполнен в виде последовательно соединенных блока выделения экстремумов и блока определения скорости, тактовые входы блока выделения 20 эестремумов и блока определения скоростиподключены к тактовому выходу блока синхронизации, выход синхронизации которого подключен к входу синхронизации блока определения скорости, выходы которого яв ляются выходами устройства.2. Устройство по п.1, отл ича ю щеес я тем, что блок выделения экстремумов содержит последовательно установленные блок выборки-хранения, дифференциатор и ЗО компаратор, причем управляющий входблока выборки-хранения является тактовым входом блока выделения экстремумов,1714514 е Редактор А. Зробо Заказ 690 ПодписноеВЯИИПИ Г ретениям и открытиям при ГКшская наб,; 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,оставитель В. Пар ехред М.Моргентал Тиражосударственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Рау нов Корректор Т. Ма
Устройство для бесконтактного измерения скорости движущейся поверхности