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Verfahren und Schaltungsanordnung zum Feststellen von
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Icken auf kreisförmigen Objekten Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Schaltungsanordnung zum Feststellen von Flecken auf kreisfönnigen Objekten
mittels einer das Objekt aufnehmenden, nach den Zeilenrasterverfahren arbeitenden
Fernsehkamera.
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Kreisförmige Objekte, auf denen Flecken festgestellt werden sollen,
sind z. B. die Böden von Flaschen, die eine Reinigungsanlage durchlaufen haben und
auf Verunreinigungen geprüft werden müssen. Es sind eine Vielzahl von Verfahren
zum Prüfen von Flaschen oder anderen transparenten Behältern bekannt, z. B. aus
der DE-AS 10 96 641 oder der DE-OS 22 53 445, bei denen die Behälter in Quer-oder
Längsrichtung, also durch den Behälterboden durchleuchtet werden, wobei das Licht
auf lichtempfindliche Empfänger fällt, deren Ausgangssignale ausgewertet werden.
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zwar vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, e@ Verfahren
der eingangs beschriebenen Art zu schaff::, it dem auch kleine Flecken zuverlässig
restgesetzt werden können.
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wird ungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichn@nden Teil
des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
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ei Fernsehkameras wird üblicherweise das Objektiv auf eine lichtempfindliche
Schicht abgebildet und das Objektbild bzw. ein entsprechendes Ladungsbild.zeilenweise
mit einem Elektronenstrahl abgetastet. Die Größen der bei dem neuen Verfahren gebildeten
Sehnenlängensi-@ale entsprechen den Längen der Sehnen, die durch Schneiden der 2xasterzeilen
mit dem kreisförmigen Objektc bzw. von den Rasterzeilen entsprechenden Linien r.lt
c:en: Objekt entstehen. Die Sehnen können auch senkrecht zu den Fernsehzeilen verlaufen.
Ihre Länge,wird in diesem Fall zweckrnäßig durch Abzählen der im Objekt bild liegenden
Fernsehzeilen ermittelt. Die Empfindlichkeit -es Verfahrens kann durch Verändern
des Betrages, um den die Sehnenlängensignale von den Sollwerten abweichen dürfen,
ohne daß ein Fehlersignal abgegeben wird, eingestellt werden. Das Fehlersignal kann
als Alarm- oder Meldesignal oder auch als Steuersignal dienen, mit dem das geprüfte
Objekt, z. B. eine Flasche, ausgesondert wird.
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Die eehnenlängensignale können digital oder analog sein.
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um Erzeugen beider Signalarten wird das Videosignal zweckmäßig einem
Schwellwertdiskriminator zugeführt.
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@eim tasten des Objektbildes ist der Schwellwert über-oder unterschritten.
Durch analoge Integration des Ausgangssignals des Diskriminators wird nach dem Abtasten
jeder Zeile ein analoges Signal erhalten, dessen Amplitude ein Naß für die Sehnenlänge
ist. Ein digitales
Schnenlängensignal wird dadurch erzeugt, daß
der Diskriminator einen Zähler steuert, dem Taktimpulse mit is Vergleich zur Zeilenfrequenz
hoher Frequenz zugeführt werden.
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')ie Längen von senkrecht zur Zeilenrichtung verlauxenden Sehnen können
dadurch ermittelt werden, daß an untereinanderliegenden Punkten des Fernsehbildes,
also in einer Spalte, festgestellt wird, ob das Videosignal eine das Objekt kennzeichnende
Amplitude hat. Jedesmal, wenn aies der Fall ist, wird in einen Zähler ein Impuls
gegeben, so daß nach Abtasten eines Bildes der Stand des Zählers die Sehnenlänge
angibt. Es können die Längen einer Vielzahl von Sehnen gleichzeitig ermittelt werden,
wozu beispielsweise jeder Spalte die Zelle eines Speichers zugeordnet ist, deren
Inhalt jedesmal dann, wenn in der zugehörigen Spalte ein Objektpunkt festgestellt
wird, inkrementiert wird. Es ist also möglich, die Längen einer Vielzahl von auch
senkrecht zueinander verlaufenden Sehnen zu ermitteln und mit Sollwerten, die vorteilhaft
an einem Musterobjekt, z. B. einer manuell geprüften Flasche, aufgenommen wurden,
zu vergleichen.
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Es kann so vorgegangen werden, daß bei einem einmaligen erheblichen
Abweichen von Soll- und Istwert noch kein Fehlersignal abgegeben wird, erst bei
Abweichungen in mehreren nebeneinanderliegenden Sehnen.
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Eine Ausgestaltung des neuen Verfahrens, bei der die Ceh.nenlangen
unmittelbar mit Sollwerten verglichen werden, hat zwar den Vorteil, daß eine hohe
.Arbeitsgeschwindigkeit erzielt wird, bedingt aber einen verhältnismäßig großen
Speicher. Bei Anwendung der üblicnen Fernsehabtastung mit 50 Bildern pro Sekunde
steht jedoch genügend Zeit zur Verfügung, um aus einem gespeicherten Wert für den
Radius, der an einem Musterobjekt aufgenommen werden kann, und dem Abstand der jeweils
abgetasteten Zeile vom
@i@telpunkt des Objektbildes, der durch
Subtraktion der @@zahl der bereits festgestellten Sehnen von der dem R@@ius entsprechenden
Sehnenzahl errechnet werden kann, den Sollwert für die Sehnenlänge zu errechnen
und mit er jeweils gemessenen Sehnenlänge zu vergleichen.
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Sel@stverständlich kann auch das Quadrat der gemessenen Sehnenlänge
gebildet und mit einem entsprechenden Sollwert verglichen werden. Statt dessen ist
es auch möglicht aus der Länge der jeweils abgetasteten Sehne und deren Abstand
vom Objektmittelpunkt den Radius oder besser dessen Quadrat zu errechnen und mit
einem gespeicherten Radius bzw. dessen Quadrat zu vergleichen. Weiellen ciie beiden
verglichenen Größen um mehr als den vorgege@enen Betrag voneinander ab, wird ein
Fehlersignal abgegeben.
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Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt somit die Erkenntnis zugrunde,
daß ein Fleck in einem kreisförmigen zu prüfenden Objekt eine Verkürzung der Sehne
und damit des Radius vortäuscht, so daß eine Abweichung gegenüber eine fehlerfreien
Objekt auftritt. Dies gilt nicht nur für Flecken am Rande des Objektes, sondern
auch für in der Mitte liegende. Bei solchen Flecken können die Abweichungen dadurch
vergrößert werden, daß, wenn die Abtastung einen Fleck erreicht, die Integration
eines Konstantsignals bzw. das Zählen von Taktimpulsen nicht nur für die Abtastung
des Flecks unterbrochen und danach wieder fortgesetzt wird, sondern für den Rest
der Abtastung der Fernsehzeile gestoppt wird.
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Häufig ist es nicht erwünscht, daß schon kleinste Flekke Fehlermeldungen
auslösen. Dies ist z. B. bei der Prüfung von Flaschenböden der Fall, da im Flaschenglas
häufig Luftblasen eingeschlossen sind, die keine Fehlersignale auslösen sollen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wid daher ein Fehlersignal nur dann abgegeben,
wenn
in mehreren einander benachbarten Zeilen ein Fl@ck festgestellt wird.
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Die 7,uverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich dadurch
erhöhen, daß die Anzahl der eine .0v.indesthöhe auSfeisenden Flanken des Videosignals
je Fernsehzeile ermittelt und im Falle, daß bei Abtasten eines Objektes die Anzahl
der Zeilen, in denen mehr als zwei Flanken auftreten, einen vorgegebenen Wert übersteigt,
ein Fehlersignal abgegeben wird.
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s Rann der Fall eintreten, daß das ganze Objekt aDgedeckt ist und
daher beim Abtasten kein Videosignal mit einer für die Auswertung ausreichenden
Amplitude erhalten wird. Eine Möglichkeit, diesen Fall eindeutig zu erfassen, besteht
darin, daß die Anzahl der Videosignalflanken mit einer Mindesthöhe je Fernsehzeile
ermittelt und im Falle, daß beim Abtasten eines Objektes die Anzahl der Zeilen,
in denen kein Übergang auftritt, einen vorgegebenen Wert übersteigt, ein Fehlersignal
abgegeben wird.
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in Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Prüfung von Flaschen
auf Reinheit. Hierzu werden die Flaschen auf einem Transportband so an der Fernsehkamera
vorbeigeführt, daß deren Objektiv, wenn auch nur kurzzeitig, auf die lichtempfindliche
Schicht der Aufnahmeröhre ein ild des Flaschenbodens projiziert, das in ein nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitetes Videosignal umgesetzt wird. Zweckmäßig
wird als Lichtquelle ein Blitz lichtgerät und für die Kamera eine bildspeichernde
Aufnahmeröhre verwendet. Damit nur das Bild des Flaschenbodens ausgewertet wird
und Streulicht von der Flaschenwandung die Auswertung nicht störend beeinflußt,
kann die Beleuchtung des Flaschenbodens mittels einer Kreisblende so begrenzt werden,
daß nur der zu überprüfende
tell des Flaschenbodens ausgeleuchtet
wird. Ist die Kreisblende verstellbar, kann die Anlage einfach und schnell auf Flaschentypen
mit unterschiedlichem Bodenra@ius umgestellt werden.
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@ine solche mechanische Kreisblende kann durch eine elektronische
Schaltungsanordnung, eine sogenannte Kreisaustastung, ersetzt werden, die z. B.
dadurch reaisiert ist, daß die Horizontal- und Vertikalaustast-oder Synchronimpulse
je zweimal integriert, die dadurch entstehenden narabelförmigen Signale addiert
und einer Schwellwertstufe zugeführt werden. Durch Verschieben des Sc@wellwertes
kann der Kreisdurchmesser eingestellt werden. Das Ausgangssignal der Schwellwertstufe
kann eine Terschaltung steuern, über welche die Videosignale geführt sind, so daß
nur die innerhalb des Kreises liegenden Videosignale zur Auswerteschaltung gelangen.
Es ist aus möglich, die Auswerteschaltung unmittelbar mit den Ausgangssignal der
Schwellwertstufe freizugeben oder zu sperren. Abgesehen davon, daß bei Verwendung
einer solcren .eisaustastung der oft schwierige Einbau einer mecharischen Kreisblende
vermieden ist, wird ferner der Vorteil 1 erzielt, daß die Beiträge der Flaschenwand
zum Videosignal völlig eliminiert werden und somit Reflexe auf der Flaschenwand,
verursacht durch die Raumbeleuchtung, ausgeblendet werden. Eine Einstellung auf
verschiedene Flaschentypen mit unterschiedlichem Bodendurchesser ist ohne Schwierigkeiten,
ggf. durch Betätigen eines Schalters, möglich. Darüber hinaus kann, wenn die u::rr'e
der parabelförmigen Signale mehreren Schwellwertstufen zugeführt wird und deren
Ausgangssignale einer Verknüpfungslogik zugeführt sind, erreicht werden, daß das
Videosignal auf mehrere Auswerteschaltungen geschaltet wird bzw. mehrere Auswerteschaltungen
für verschiedenke Bildbereiche freigegeben werden. So können z. B.
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der Flaschenboden, die Krümmung zwischen Flaschenboden
und
Flaschenwand sowie die Flaschenwand in je einer Auswerteschaltung überprüft werden,
ohne daß ein zusätzlicher mechanischer Ausbau erforderlich ist. Die Prüfung von
ringförmigen Objekten wie der Flaschenwand, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
dadurch erreich-t werden, daß die dem innerhalb des Rings liegenden Bereich entsprechenden
Videosignale durch ein konstantes Signal ersetzt werden, dessen Amplitude gleich
der des Videosignals bei einwandfreiem Objekt ist. Außer Flasch@n können nach diesem
Verfahren beliebige andere kreisförmige Objekte zonenweise geprüft werden.
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imine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zeichnet sich dadurch aus, daß Flankendetektoren für positive und negative Flanken
des Vldeosinals vorhanden sind, die einen Horizontalzähler zum @ufsummieren von
Taktimpulsen mit im Vergleich zur Zeilenfrequenz hoher Frequenz freigeben, solange
as Objektbild abgetastet wird, und daß der Zählerstand oder ein davon abgeleitetes
Signal mit einem Sollwert verglichen wird. Die Sollwerte können in einem Sollwertspeicher
enthalten sein, derart, daß die Zeilennummern den Adressen des Speichers entsprechen.
Die Adressen werden iit Hilfe eines Adressenzählers gebildet, dessen Stand nach
dem Abtasten jeder Zeile um Eins erhöht wird.
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Anhand der Zeichnung, in der die Erfindung an Beispielen veranschaulicht
ist, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ausgestaltungen
näher beschrieben und erläutert.
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Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Flaschenprüfungsanlage,
in der die Erfindung eingesetzt ist.
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In Figur 2 ist mit Impulsdiagrammen die Funktion der Anlage nach Figur
1 veranschaulicht.
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In Figur 3 ist das Prinzipschaltbild einer Auswerteschaltung für
die Anordnung nach Figur 1 dargestellt.
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Figur 4 zeigt den zeitlichen Verlauf von in der Anordnung nach Figur
3 auftretenden Signalen.
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In Figur 5 ist eine weitere Ausgestaltung der Anordnung nach Figur
3 dargestellt.
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In Figur 6 ist das erfindungsgemäße Verfahren verdeutlicht.
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In Figur 1 ist mit PR eine Flasche bezeichnet, deren Bo--den auf
Reinheit geprüft werden soll. Sie sitzt auf einer transparenten Transportscheibe
TS. Die Halterung der Flasche sowie der Antrieb der Transportscheibe sind, da für
die nrfinclung unwesentlich, nicht gezeichnet. Die Transportscheibe TS wird unterhalb
der Flasche PR über einen Spiegel SP von einer Blitzlampe BL beleuchtet. Line Lochblende
LB, die eine verstellbare Kreisblende sein kann, begrenzt das Licht so, daß nur
der zu überprüfende Teil des Flaschenbodens beleuchtet wird. Die Blitzlampe iL wird
von einem Blitzlichtgerät BLG gespeist, das von einem, Sensor SE gesteuert ist.
Eine Fernsehkamera KA ist so anordnet, daß sie den Boden der Flasche PR aufnehneuen
kann, und zwar dann, wenn die Flasche in der Position ist, in der ihr Boden von
der Blitzlampe BL beleuchtet erden kann. Diese Position stellt der Sensor SE fest
und gibt einen Steuerimpuls auf das Blitzlichtgerät LG, der Flaschenboden wird kurzzeitig
beleuchtet, auf der licht empfindlichen Schicht der Aufnahmeröhre der Kamera E;2,
die z. B. vom Fotoleitfähigkeitstyp ist, wird ein Ladungsbild erzeugt und dort gespeichert.
Damit das Ladungsbild vor der Auswertung in einer Auswerteschaltung ;tWS nicht gelöscht
wird, muß der Abtaststrahl der Aufnahmeröhre gesperrt werden. Ferner ist der Auswerteschaltung
AWS anzuzeigen, daß eine Flasche vor dem Sensor 5 vorbeigeführt wird und ein Bild
zur Auswertung
vorliegt. Hierzu wird der Ausgangsimpuls des Sensors
3 er eine Leitung SES der Auswerteschaltung AWS zugeführt, die daraufhin über eine
Leitung IGS ein Strahlstronl-Sperrsignal auf die Kamera KA gibt. Während des auf
die Beleuchtung folgenden Fernsehbildes wird das gespeicherte Ladungsbild ausgewertet.
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Das BAS-Signal (Bild-Austast-Synchron-Signal) der Kamera wird nicht
nur einem Monitor MO, sondern auch der Auswertesohaltung AWS zugeführt, die daraus
die horizontal-und Vertikalsynohronimpulse gewinnt. Stellt die Auswerteschaltung
AWS eine Verunreinigung in einer Flasche fest, so steuert sie eine Auswurfeinheit
AWE an, welche die verunreinigte Flasche aussortiert. b'ber"eine Leitung DAT überträgt
die Auswerteschaltung AWS Daten über die Gesamtzahl der geprüften Flaschen und die
Anzahl der aussortierten Flaschen zum Monitor MO, der diese Informationen als Ziffern
oder in Form von Balkendiagrammen anzeigt.
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Figur 2 verdeutlicht die Arbeitsweise der in Figur 1 dargestellten
Anordnung. Ein Diagramm bas zeigt den zeitlichen Verlauf des BAS-Signals, wobei
die negativen Impulse die Vertikalsynohronimpulse sind; die Horizontalsynchronimpulse
sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Die positiven Signale stellen
schestatisch die Videosignale dar. Ein Diagramm ses zeigt die Ausgangsimpulse des
Sensors, ein Diagramm kas die von der Auswerteschaltung auf die Kamera gegebenen
Abtaststrahl-Sperrimpulse und ein weiteres Diagramm faw schließlich den zeitlichen
Verlauf von Impulsen, die in der Auswerteschaltung AWS-erzeugt werden und die Auswartung
des von der Kamera KA gelieferten Videosignals freigeben. Zum Zeitpunkt t1 tritt
einer der periodischen Vertikalsynchronimpulse auf. Während der folgenden Bildperiode
stellt der Sensor den Durchlauf einer Flasche
@est und gibt @ einen
Impuls ses ab, auf den mittels des @ignals kas der Abtaststrahl der Kamera gesperrt
rfird.
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Das Signal kas wird aufrechterhalten bis zum Zeitpunkt t@, in dem
der nächste Vertikalablenkimpuls erscheint.
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Gleichzeitig wird das Freigabesignal faw erzeugt, dessen @auer eine
Bildperiode beträgt. Das von der Kamera abgegebene Videosignal kann daher ausgewertet
werden. Durch C?S Abtasten des Ladungsbildes wird dieses teilweise gel@scht, und
die verbleibenden Ladungen werden während cer eiden folgenden Bildperioden abgetragen,
wobei Videosirnnale mit verringerter Amplitude erzeugt werden, -b.e wegen des Fehlens
des Freigabesignals faw nicht aus-@ewertet werden. Während der dritten Bildperiode
nach dem Auswerten des Videosignals stellt der Sensor wieder den Durchgang einer
Flasche fest und gibt ein weiteres @ignal ses ab, das ein Abtaststrahl-Sperrsignal
kas zur Folge hat, so daß das Ladungsbild bis zum Beginn der nächsten Bildperiode
gespeichert ist. Danach wird die Auswertung mit dem Signal faw wieder freigegeben.
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In der Auswerteschaltung, deren Einzelheiten in Figur 3 gezeigt sind,
gelangt das BAS-Signal zunächst auf ein Amplitudenfilter AMF, das die Vertikalimpulse
V und die @orizontalimpulse H vom Videosignal trennt. Das Videosignal gelangt über
eine Kreisaustastung KAT, welche nur die Videosignale durchläßt, die dem zu prüfenden
Bildteil entsprechen, auf ein Hochpaßfilter HPF, das langsalze Veränderungen des
Videosignals, die durch unregelmäßige Glasdicke des Flaschenbodens oder eine Vignettierung
verursacht sein können, unterdrückt. Das so bearleitete Videosignal, das im wesentlichen
aus positiven un negativen, positive und negative Flanken des Videosignals kennzeichnenden
Impulsen besteht, wird zwei Gleichriohtern GL1 und GL2 zugeführt. Bei positivem
Vi-Videosignal tritt zumindest dann, wenn das Objektbild vom Abtaststrahl erfaßt
wird, eine positive Flanke auf und
dann, wenn der Abtaststrahl
das Objektbild verläßt, eine negative. Die positiven Impulse werden vom Gleichrichter
GL1 auf den "+"-Eingang eines Komparators KMP1 gegeben, an dessen "-"-Eingang eine
positive Referenzspannung RV1 liegt. Die negativen Impulse gelangen über den Gleichrichter
GL2 auf den "-"-Eingang eines Komparotors KMP2, der ihre Amplitude mit einer negativen
Referenzspannung RV2 vergleicht. überschreiten die positiven Impulse die Referenzspannung
RV1, wechselt der Komparator KMP1 sein Ausgangssignal; entsprechend tritt eine Signaländerung
am Ausgang des Komparators Ki;P2 auf, wenn die negativen Impulse die Referenzspannung
RV2 unterschreiten. An die beiden Komparatoren KMP1 und KMP2 sind die Takteingänge
von bistabilen Kippstufen EK1 und BK2 angeschlossen. Das Ausgangs signal des Komparators
KMP2 kann auch dem Setzeingang der Kippstufe BK2 zugeführt sein, wodurch ein weiter
unten be.schriebener Vorteil erzielt wird. Das am Ausgang Q der bistabilen Kippstufe
3K1 auftretende Ausgangs signal wird einem Zeilenspcicher ZSP, der ein Zähler ist,
und dem Takteingang eines Vertikalzählers VZ sowie dem Rücksetzeingang R eines Frequenzteilers
FTH zugeführt. Der Rücksetzeingang R der bistabilen Kippstufe BK1 ist mit dem Ausgang
Q der Kippstufe BK2 verbunden. Deren Ausgang Q ist u. a.
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auf den Rücksetzeingang R eines Horizontalzählers HZ und auf den Übernahmeeingang
S eines Zwischenspeicher Z'..rS geführt.
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Die Funktion des bisher beschriebenen Teils der Anordnung nach Figur
3 wird im folgenden anhand der Figur 4 näher erläutert. Das BAS-Signal habe den
in einem Diagramm oas angedeuteten zeitlichen Verlauf. In der ersten Bildperiode
ist das Videosignal gezeigt, das bei der Aufnahme eines sauberen Flaschenbodens
erhalten wird. Nach dem Horizontalsynchronimpuls treten zunächst einige Störimpulse
auf, die durch Reflexionen von Raum-
licht an der Flaschenwand
verursacht sein können. Danach erfolgt ein steiler Anstieg, der durch die Begrenzung
des beleuchteten Bereichs durch die Lochblende bedringt ist. Ebenso zeigt der später
folgende Abfall die begrenzung des Leuchtfeldes durch die Lochblende an. Es folgen
dann noch bis zur Schwarzschulter einige Störimpulse. Nach einigen nicht dargestellten
Bildperioden tritt ein Videosignal auf, das bei der Aufnahme eines verunreinigten
Flaschenbodens erhalten wird. Dieses Signal unterscheidet sich von dem vorhergehenden
durch eine plötzliche Verringerung der Amplitude und später folgendem Wiederanstieg.
Ein Diagramm hpf veranschaulicht die Impulse am Ausgang des Hochpaßfilters HPF und
die Größe der Referenzspannungen RV1 und RV. Bei jeden positiven Impuls erscheint
am Ausgang des Komparators t:1 ein Impuls (vergl. Diagramm kmp1) und bei jedem negativen
Ausgangsimpuls des Hochpaßfilters HPF ein Impuls am Komparator KMP2 (Diagramm kmp2).
Zu Beginn einer jeden Zeilenperiode sind die Signale an den Ausgängen Q der Kippstufen
BK1 und BK2 log. "O" (vergl. Diagramme qbk1, qbk2). Mit dem ersten Impuls des Komparaors
KMP1 schaltet die Kippstufe BK1 um, und es erscheint an deren Ausgang Q "1"-Signal.
Der folgende Ausgangs impuls des Komparators KMP2 setzt die Kippstufe BK2, so daß
von deren Ausgang Q die Kippstufe BK1 rückgesetzt wird. Am Ende einer Zeilenperiode
gibt daher die Kippstufe BK1 "O"-Signal und die Kippstufe BK2 "1"-Signal ab. Mit
dem folgenden H-Impuls, der im Amplitudenfilter AMF aus dem BAS-Signal gewonnen
wird und dem Rücksetzeingang der Kippstufe BK2 zugeführt ist, wird diese wieder
zurückgesetzt, so daß zu Beginn der nächsten Zeilenperiode beide Kippstufen wieder
"O"-Signal abgeben.
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treten, wie in der rechten Hälfte der Figur 4 gezeigt, infolge einer
Verunreinigung während einer Zeilenperiode
en den Ausgängen der
Komparatoren KMP1, KMP2 jeweils zwei Impulse auf, so geben dennoch die Kippstufen
BK1 und BK2 jeweils nur einen Impuls ab. Gegenüber dein Fall, daß' keine Verunreinigung
vorliegt, besteht der Unterschied, daß am Ende der Zeilenperiode die Kippstufe BK2
nicht "1"-Signal, sondern "O"-Signal ausgibt. Es kann daher am Ende der Zeilenperiode
am Schaltzustand der Kippstufe BK2 erkannt werden, ob eine Verunreinigung vorliegt.
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erden bei der Anordnung mit zwei Kippstufen in einer Zeile mehrere
Verunreinigungen abgetastet und treten daher mehr als zwei Impulse an den Komparatoren
KMP1, KI.t2 auf, so werden die Kippstufen BK1, BK2 mehrfach umgeschaltet. Dies kann
nachteilig sein, z. B. dann, wenn die Ausgangsimpulse der Kippstufe BK1 zum Zählen
der abgetasteten Zeilen innerhalb des Objektes benutzt werden. Dieser Nachteil kann
dadurch vermieden werden, daß, wie mit einer gestrichelten Linie angedeutet, der
Ausrang des Komparators KMP2 nicht mit dem Takteingang der Kippstufe BK2, sondern
mit dem Setzeingang für den Ausgang Q verbunden ist. Im Diagramm qbk2 der Figur
4 ist gestrichelt angedeutet, daß in einer solchen Schaltung die Kippstufe BK2 nur
einmal je Zeile schaltet, und in diesem Schaltzustand blockiert sie die Kippstufe
BK1, so daß diese auf einen zweiten Impuls des Komparators KMP1 nicht mehr ansprechen
kann. Am Zeilenende ist dann zwar nicht mehr feststellbar, ob keine oder eine Verunreinigung
abgetastet wurde, dafür zeigt aber der Schaltzustand der Kippstufe BK2 an, ob ein
Videosignal mit ausreichend hohen Flanken aufgetreten war oder nicht.
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Dies ist z. B. dann von Bedeutung, wenn der Flaschenhals verstopft
ist und eine Auswertung des Videosignals nicht möglich ist. Damit dies sicherer
erkannt werden kann, können, wie in Figur 3 mit gestrichelten Linien angedeutet,
die Signale am Ausgang Q und die H-Impulse ei-
nem Koinzidenzglied
KG1 zugeführt sein, an d.essen Ausgang der Eingang eines Zählers Z1 angeschlossen
ist, der von den V-Impulsen rückgesetzt wird und dessen Stand vor Eintreffen des
V-Impulses angibt, in wieviel Zeilen kein Videosignal aufgetreten ist. Ist diese
Zahl größer als eine voreingestellte Zahl, gibt der Zähler Z1 ein Fehlersignal auf
ein ODER-Glied ab, das zum Aussortieren der Flaschen benutzt werden kann.
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Eine Anordnung, mit der am Zeilenende eine klare Aussaure gemacht
werden kann, ob ein Videosignal während der Abtastung der Zeile aufgetreten ist
und ob eine Verunreinigung abgetastet wurde, zeigt Figur 5. Dort sind wieder mit
KMP1, KMP2 die beiden Komparatoren und mit BK1 und BK2 die beiden bistabilen Kippstufen
bezeic'tlnet. Im Gegensatz zur Anordnung nach Figur 3 setzt die Kippstufe BK2 nicht
unmittelbar die Kippstufe BK1 zurück, sondern es ist eine Speicherstufe BK3 zwischen
geschaltet, die,' wenn sie gesetzt ist, ein Freigabesignal auf ein UND-Glied U gibt,
an das der Setzeingang eir.er weiteren Kippstufe BK4 angeschlossen ist. Gibt dann
in derselben Zeile der Komparator KMP2 nochmals einen Impuls auf die Kippstufe BK2,
so schaltet diese wieder zurück, die Koinzidenzbedingung am Eingang des t;L;D-Gliedes
U ist erfüllt und auch die Kippstufe BK4 wird gesetzt. Mit dem H-Impuls am Ende
der Zeilenabtastung werden die Kippstufen BK2, BK3 und BK4 rückgesetzt. An die Ausgänge
Q der Kippstufen BK3 und BK4 ist ein Decoder DEC angeschlossen, der drei Ausgänge
aufweist, mit denen die Eingänge von drei Zählern Z1, o2, Z3 verbunden sind. Je
nach der bei Eintreffen des 11-Impulses den Eingängen A, B des Decoders zugeführten
Signalkombination tritt an einem der drei Ausgänge ein Impuls auf. Den beiden Eingängen
können folgende Signalkombinationen zugeführt werden: Ist während einer Zeilenperiode
kein Videosignal mit ausreichend großer Am-
plitude vorhanden und
geben daher die Komparatoren ; " KMP2 keinen Impuls ab, dann ist beiden Eingängen
A, "O"-Signal zugeführt. Der Zähler Z1 erhält einen Impu@s.
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Tritt ein Videosignal mit einer positiven und einer nenativen Flanke
auf, wie es bei einer einwandfreien Flasche der Fall ist, erhält der Eingang 13
"1"-Signal und der Eingang A "O"-Signal. In diesem Falle gibt der Decoder DEC auf
den Zähler Z2 einen Impuls. Sind im Vi-Videosignal zwei oder mehr negative Flanken
enthalten, erhalten beide Eingänge A, B "1"-Signal und der Zähler 3 einen Impuls.
Nach Auswerten eines Bildes gibt daher der Zähler Z1 die Anzahl der "dunklen" Zeilen
an, der @ähler Z2 die Anzahl der "normalen" Zeilen und der Zähler Z3 die Anzahl
der Zeilen mit mehr als einem iIell-Dunkel-Übergang. Diese Zahlen können mit Sollwerten
verglichen werden, und bei Abweichen um mehr als einen vorgegebenen Betrag können
Fehlersignale, abgegeben werden, die z. 13. dem schon erwähnten ODER-Glied 0 zugeführt
wrden.
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Die Kippstufe BK1 hat in der Anordnung nach Figur 3 die Aufgabe, vom
ersten Auftreten des Videosignals bis zu dessen erster negativer Flanke ein Signal
abzugeben, so da. durch Messen der Dauer dieses Signals auf die Länge geschlossen
werden kann, über die der Flaschenboden von Verunreinigungen frei ist. Im Falle
einer sauberen Flascne ist diese Länge gleich der Sehnenlänge. Da die Kippstufe
BK1 während jeder Zeile nur einmal gesetzt und rückgesetzt wird, können ihre Ausgangsimpulse
zum Zählen der innerhalb des zu prüfenden Objektes liegenden Zeilenzahl ausgenutzt
werden. Vor Beginn der Flasc@enprüfung muß der Durchmesser oder der Radius der zu
prüfenden Flaschen eingegeben und die Anordnung einjustiert werden. Hierzu wird
eine gereinigte und manuell geprüfte Flasche auf die Transportscheibe gestellt und
über eine Leitung FM auf den Freigabeeingang F des Zei-
@enspeichers
ZSP ein Signal gegeben, so daß dieser als ler arbeitet. Er summiert daher die Ausgangsimpulse
der Kippstufe BK1 auf, so daß, wenn keine weiteren Naßnahmen getroffen sind, nach
Abtasten eines Bildes in ihm eine Zeilenzahl enthalten ist, die dem Durchmesser
des Flaschenbodens entspricht. Da dessen Radius erfor-Bereich ist, kann zur Untersetzung
der Zeilenimpulse im Verhältnis 2 : 1 dem Zähler eine bistabile Kippstufe vorgeschaltet
sein, wobei diese Kippstufe die erste Stufe des Zählers selbst sein kann.
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Nachdem der Radius des Flaschenbodens ermittelt ist, wird das Freigabe
signal auf der Leitung FM zurückgenommen, und es kann mit der automatischen Prüfung
begonnen werden. Wie oben beschrieben, bewirkt das über die Leitung SES der Auswerteschaltung
AWS zugeführte Sensorsignal, daß während der folgenden Bildperiode ein Freigabesignal
faw erzeugt wird. Hierzu wird das Sensorsignal einer Einheit AWF zugeführt, die
ferner das Vertikalsynchronsignal erhält und die das Freigabe signal faw auf eine
Leitung FAW gibt. Es gelangt u. a. auf den Freigabeeingang F des Vertikalzählers
VZ, wo es bewirkt, daß mit seinem Auftreten der Inhalt des Zeilenspeichers ZSP übernommen
wird und der Zähler VZ zum Rüclcwärtszählen freigegeben ist. Jeder Ausgangsimpuls
der Kippstufe 1, d. h. das Abtasten jeder das Objektbild überdeckenden Zeile, erniedrigt
daher den Stand des Zählers VZ um Eins. Es wird in diesem somit die Differenz zwischen
dem im Zeilenspeicher enthaltenen Wert und der Anzahl der abgetasteten Objektzeilen
gebildet. Diese Differenz ist nichts anderes als ein Maß für den Abstand des Ob-,ektmittelpunlctes
von der jeweils abgetasteten Zeile.
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Beim Abtasten der unteren Hälfte des Objektpunktes treten negative
Werte auf, die in einem nachgeschalteten D'etragsrechner BR in positive Werte umgerechnet
werden, so daß dessen Ausgang stets den Abstand der jeweils ab-
getasteten
Zeile vom Objektmittelpunkt in positiven Werten angibt. Diese Werte werden parallel
den Steuereingängen von zwei hintereinandergeschalteten programmierbaren Frequenzteilern
VPT1, VPT2 zugeführt, die als Quadrierer dienen. Der Takteingang des Teilers VPT1
ist an einen Oszillator OS mit im Vergleich zur Horizontalfrequenz der Fernsehkamera
hoher Taktfrequenz angeschlossen. Der Betragsrechner steuert die Teiler mit Ziffern
zwischen 0 und 255 an, so daß jeder von ihnen entsprechend der Steuerziffer von
255 Eingangs impulsen 0 bis 255 Ausgangsimpulse durchläßt. An den Ausgang des zweiten
Teilers VPT2 ist der eine Eingang eines Addierers ADD angeschlossen.
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Die Kippstufe BK1 gibt im gesetzten Zustand, d. h. nach ;Auftreten
des Videosignals einen Frequenzteiler FTH frei, dem die Impulse des Oszillators
OS zugeführt sind und an den der Takteingang des Horizontalzählers HZ angeschlossen
ist; Nach der ersten negativen Flanke des Videosignals gibt die bistabile Kippstufe
BK2 einen Ubernahmeimpuls auf den Eingang S des Zwischenspeichers z S, der ferner
das Freigabesignal faw von der Einheit t'.IF erhält. In den Zwischenspeicher wird
daher der Endstand des Horizontalzählers HZ übernommen, so daß er stets einen Wert
abgibt, welcher bei sauberen Flaschen der Länge der zuletzt abgetasteten Sehne entspricht..Im
Falle von Verunreinigungen wird ein kleinerer Wert abgegeben. Der zwischengespeicherte
Wert bleibt für etwa eine Zeilenperiode gespeichert und wird dann nach Auftreten
der negativen Flanke im Videosignal durch einen neuen Wert ersetzt. An den Zwischenspeicher
ZWS sind parallel zwei programmierbare Teiler HPT1, HPT2 angeschlossen, die in derselben
Weise wie die beiden anderen Teiler VPT1, VPT2 arbeiten und daher den im Zwischenspeicher
ZWS enthaltenen Wert quadrieren. An den Ausgang des zweiten Teilers HPT2 ist der
zweite Eingang des Ad-
@ierers ,'DD angeschlossen. Die Taktimpulse-werden
von Oszillator OS geliefert. Sie werden über einen Inverter IV geführt, damit der
Addierer ADD an seinen beiden Ein-@@ngen phasenverschobene Impulse erhält.
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@in im Addierer ADD enthaltenes Siebglied bildet den @itt@lwert des
zugeführten Summensignals, so daß einem @achgeschalteten Komparator KMP3 ein analoges
Signal zu-@e@ührt ist, das der Summe der Quadrate der im Vertikalzähler VZ und im
Zwischenspeicher ZWS enthaltenen Werte, als ist das Ouadrat des Radius des Flaschenbodens,
entspricht. Dieses Signal wird ferner einem Tiefpaß TP zugef@hrt, dessen Zeitkonstante
groß im Vergleich zur Bildperiode ist und der ggf. einen Verstärker enthìlt.
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Sein Ausgangssignal wird dem zweiten Eingang des Komparators KMP3
als Referenzsignal zugeführt. Dies bedeutet, daß der zeitliche Mittelwert des dem
Quadrat des Radius entsprechenden Ausgangssignals als Referenzsignal dient.
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Das Referenzsignal wird somit auf besonders bequeme und einfache Art
an den Bodendurchmesser des jeweiligen Flaschentyps angepaßt.
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£)er Komparator KMP3 gibt "i"-Signal ab, .wenn das Ausgangssignal
des Addierers ADD um einen vorgegebenen Begr('ßer oder kleiner als das vom Tiefpaß
TP gelief@rte Referenzsignal ist. Mittels eines Widerstandes P kann der Spannungsbereich,
in dem das Ausgangssignal "O" abgegeben wird, eingestellt werden. Anstelle eines
solchen Komparators können selbstverständlich auch zwei Komparatoren verwendet werden,
von denen der eine "1"-Signal abgibt, wenn das Addierersignal seinen Referenzzur
@bersteigt und der andere, wenn das Addierersignal das Referenzsignal unterschreitet.
Durch Einstellen verschiedener Referenzsignale oder durch Verkleinern oder Vergrößern
des Addiererausgangssignals können die Ums@haltpunkte der Komparatoren so eingestellt
werden, es es einen Bereich für das Addiererausgangssignal
gibt,
in dem beide Komparatoren das Signal "O" abgeben.
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Bei auperhal's dieses Bereichs liegenden Amplituden gibt einer der
Komparatoren "1"-Signal ab. Die Komparatorausgänge sind an die Eingänge eines ODER-Gliedes
geführt.
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die in Figur 2 angedeutet, liegen zwischen den Bildperioelen, in denen
ein Videosignal ausgewertet wird, mehrere Bildperioden ohne Auswertung. Der im Tiefpaß
TP enthaltene Referenzwert wird während dieser Bildperioden dadurch gehalten, daß
nach Ausfall des Signals auf der Leitung FM1 der Vertikalzähler VZ stets mit dem
Inhalt des Zeilenspeichers ZSP geladen ist und dem Addierer ADD vom Frequenzteiler
VPT2 stets eine Impulszahl zugeführt ist, die dem Quadrat des Radius entspricht.
Vom Frequenz teiler HPT2 erhält der Addierer ADD während dieser Zeit keine Impulse,
so daß das Ausgangssignal des Addierers ADD gleich dem Quadrat des Radius ist.
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Selbstverständlich kann das Referenzsignal für den Komparator KMP3
auch aus dem Inhalt des Zeilenspeichers ZSP abgeleitet werden, z. 13. mittels eines
Digital-Analog-Umsetzers. Ferner ist es möglich, mit einem Potentiometer einen konstanten
Referenzwert zu erzeugen. Dies hat aber den Nachteil, daß nach Änderung des Flaschentyps
das Potentiometer gesondert nachgestellt werden rnuß.
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In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nach der Ouadrierung
und Addition der Quadrate auf eine analoge Arbeitsweise übergegangen. Statt dessen
kann auch vollständig digital gearbeitet werden, da digitale Quadrierer, Addierer
und Vergleicher zur Verfügung stehen. In diesem Falle kann auf eine gesonderte Erzeugung
des Referenzsignals veraichtet werden und als Referenzwert unmittelbar der Inhalt
des Zeilenspeichers ZSP verwendet werden.
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die cl.e Einheit AWF je geprüfter Flasche ein Signal auf die Leitung
FAW schaltet, ist die Summe der Ausgangssignale der Einheit AWF gleich der Anzahl
der geprüften Flaschen. Liegen Erfahrungswerte über den Anteil der verschmutzten
Flaschen àn der Gesamtzahl der geprüften Flaschen vor, und wird dieser Anteil in
einem Frequenz teiler FT1 eingestellt, so kann mit Hilfe eines Vor-Rückwärts-Zählers
VRZ, dessen erster Eingang an de-n requenzteiler FT1 und dessen zweiter Eingang
an das ODER-Glied 0 angeschlossen ist und der nach jeweils einer vorgegebenen Anzahl
von geprüften Flaschen, die in eie Frequenzteiler FT2 eingestellt ist, auf einen
r:littleren Wert rückgesetzt wird, überwacht werden, ob die Erfahrungswerte eingehalten
werden, indem von der höchstwertigen Stufe des Zählers VRZ ein Alarmsignal abgenommen
wird.
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s wurde eingangs beschrieben daß die Kreisaustastung KAT in den Videosignalweg
geschaltet ist. Statt dessen kann auch das Steuersignal für die Kreisaustastung
mit dem von der Einheit AWF ausgegebenen Freigabesignal nach einer Koinzidenzbedingung
verknüpft sein. Die Auswerdung ist dann nur auf den durch das Steuersignal der Kreisaustastung
bestimmten Bildbereich begrenzt.
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iinhand der Zeichnungen in Figur 6 wird im folgenden die Wirkungsweise
der Anordnung nach Figur 3 erläutert. Fizur 6a zeigt den Fall, daß ein fleckenfreies
Objekt OB, z. fl. eine saubere Flasche, aufgenommen und das Videosignal ausgewertet
wird. Die momentan ausgewertete Fernschzeile ist mit 1 bezeichnet. Die Anzahl der
zwischen ihr und dem oberen Rand des Objektes OB liegenden Fernsehzeilen betiägt
c. Da die Abtastung wie üblich von oben nach unten läuft, sind c Fernsebzeilen schon
ausgewertet, Der Abstand der Zeile 1 vom Mittelpunkt M d.ß Objektes beträgt R -
c, wobei R der Radiua ist, Die Seh-
nenläge ist 2b. Bei diesem
Normalfall gilt die Gleichung (R - c)2 + b2 = R2 In Figur 6b ist der Fall veranschaulicht,
daß sich am oberen Rand des Objektes OB eine Verunreinigung befindet.
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Die Anzahl der bis zur Zeile 1 ausgewerteten Fernsehzeile ist wesentlich
kleiner als die bei fehlerfreien Objekten.
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Ist sie wieder mit c bezeichnet, so gilt die Ungleichtung (R - c)
2 + b2 > R2 Das Ausgangs signal des Addierers ist in diesem Falle gröer als der
im Tiefpaß gespeicherte Referenzwert, so daß der Komparator KMP3 (Figur 3) anspricht
und ein Fehlersignal abgibt.
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befindet sich die Verunreinigung an der Seite des Objekt tees, wie
in Figur 6 veranschaulicht, so ist die Sehnenlänge verkürzt und es gilt die Ungleichung
(R - c)2 + b2 < R2 In diesem Falle ist also das Ausgangssignal des Addierers
kleiner als das Referenzsignal, so daß wiederum der dem Addierer nachgeschaltete
Komparator anspricht.
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In figur au ist angenommen, daß sich eine Verunreinigung am unteren
Objektrand befindet und die momentan abgetastete Fernsehzeile 1 im Bereich der Verunreinigung
so liegt, daß kein Videosignal mehr erhalten wird. Die bistabile Kippstufe BK1 (Figur
3) spricht daher nicht mehr an und in den Horizontalzähler HZ werden keine Impulse
gezählt. Damit wird als Sehnenlänge 2b der Wert Null erhalten. Ferner wird der Stand
des Vertikalzählers VZ
nicht m@hr verändert. Es gilt die Ungleichung
(R - c)2 < R2, so @@@ ebenfalls der Komparator KMP3 anspricht.
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@@h@i@@lich ist in Figur 6e der Fall veranschaulicht, daß ein Fremdkörper
innerhalb des zu prüfenden Objektes liegt, das von der momentan abgetasteten Fernsechzeile
1 @r@aßt wird. Unter der Annahme, daß der Abtaststrahl von ink @s nach rechts läuft,
wird die bistabile Kippstufe @K1 (Figur 3) bei Erreichen des Objektrandes gesetzt
und :: @rr@ichen des Fremdkörpers FK rückgesetzt. Damit wird eine Sehnenlänge 2b
vorgetäuscht, die wesentlich kü@r@r als die tatsächliche Sehnenlänge des Objektes
ist. Das Ausgangssignal (R - c)2 + b2 des Addierers ist @aher wesentlich kleiner
als der gespeicherte Wert für @@s @uadrat des Radius R. Mit dem erfindungsgemäßen
Verf@hren könnon daher alle Arten von Flecken auf einem kreisförmigen Objekt sicher
erfaßt werden.
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Die in der Figuren 6b und 6d gezeigten Fälle lassen sich auch dadurch
erfassen, daß nach Beendigung der Abtastung eire @ildes der Stand des Vertikalzählers
VZ mit dem nhal t des Zeilenspeichers ZSP verglichen wird. Aus der Differenz wird
erkannt, daß einige Zeilen des Objektbil-@es dunkel warden. Außendem wird dieser
Fall auch vom @@hler Z 1 der Anordnung nach Figur 5 gemeldet.