SU1093973A1 - Измеритель скорости движени - Google Patents

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ, содержащий объектив, линейный светочувс .твительный прибор зар довой св зи (ПЗС), генератор тактовых импульсов , подключенный к управл емому входу ПЗС и схему коррел ционной обработки сигналов, выполненной в виде последовательно соединенных усилител , подключенного входом к выходу ПЗС, первого коммутатора, схемы клиппировани  сигналов, второго коммутатора , схемы перемножени , интегратора и экстремального регул тора, выход которого соединен с управл емым входом генератора тактовых импульсов, а также дифференциатор, вход которого соединен с вторым выходом первого коммутатора, а выход - со схемой клиппировани  сигналов, и вычислитель скорости, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона измерений в сторону малых скоростей , линейньй светочувствительный ПЗС выполнен с раздельными .секци ми накоплени  и переноса зар да с базовым рассто нием равным половине длине секции накоплени  ПЗС, а в схему коррел ционной обработки сигналов введены запоминающее устройство и i схема выбора N -и полустроки, при этом вход запоминающего устройства (Л соединен с вторым выходом второго коммутатора, выход - с вторым входом схемы перемножени , а управл емый вход - с управл емым входом второго коммутатора и выходом схемы выбора N-й полустроки,, выходы которой подключены также к управл емому входу QO первого коммутатора и вычислителю, скорости,. а управл емый вход - к выхо 00 ;& ду генератора тактовых импульсов. -J 00

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейной скорости движени  изображени  поверхности в различных устройствах автоматики, например в компенсаторах скоростного смаза при аэрофотографировании.

Известен измеритель скорости движени , основанный На способе пол рно коррел ции и использовании дифференциальной схемы 1 J.

Недостатком коррел ционного измерител   вл етс  его громоздкость и мала  чувствительность.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  измеритель скорости движени , содержащий объектив, линейный светочувствительный ПЗС, генератор тактовых импул сов, подключенный к управл емому входу ПЗС, схему коррел ционной обработки сигналов, вычислитель скорости, а также второй нет светочувствительньй ПЗС. При этом схема коррел ционной обработки сигналов может быть выполнена в виде последовательно соединенного усилител , подключенного входом к выходу ПЗС, первого коммутатора, схемы клиппировани  сигналов, второго коммутатора , схемы перемножени , интегратор и экстремального регул тора; выход которого соединен с управл емым входом генератора тактовых импульсов, а также дифференциатор, вход которог соединен с вторым выходом первого коммутатора, а выход - со схемой клиппировани  сигналов С 2 3.

Светочувствительный ПЭС известного измерител  работает в режиме временной задержки и интегрировани . При малых скорост х движени  изображени  этот режим приводит к насьщению ПЗС и большому накоплению паразитного зар да под электродами ПЗС, что приводит к искажени м аналоговой информации, заложенной в потенциальном рельефе под электродами ПЗС а это в свою очередь - к большим погрешност м при измерении малых скоростей или полной потере работоспособности измерител .

Цель изобретени  - расширение диапазона измерений в сторону малых скоростей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в измеритель скорости движени , содержапшй объектив, линейньй светочувствительный прибор зар довой св зи ПЗС, генератор тактовых импульсов , подключенный к управл емому входу ПЗС, и схему коррел ционной обработки сигналов, вьтолненной в виде последовательно соединенных усилител  подключенного входом к выходу ПЗС, пе вого коммутатора, схемы клиппировани  сигналов, второго коммутатора, схемы перемножени , интегратора и экстремального регул тора, выход которого соединен с управл емым входом генератора тактовых импульсов, а также дифференциатор, вход которого соединен с вторым выходом первого комму татора, а выход - со схемой клиппировани  сигналов, и вычислитель скорости , введены запоминающее устройство и схема выбора Н-и полустроки, при этом вход запоминающего устройства соединен с вторым выходом второго коммутатора, выход - с вторым входом схемы перемножени , а управл емый вход - с управл емым входом второго коммутатора и выходом схемы выбора N-й полустроки, выходы которой подключены также к управл емому входу первого коммутатора и вычислителю скорости , а управл емый вход - к выходу генератора тактовых импульсов, причем линейный светочувствительньй ПЗС выполнен с раздельными секци ми накоплени  и переноса зар да с базовым рассто нием равным половине длины секции накоплени  ПЗС.

На чертеже представлена структурна  схема коррел ционного измерител  скорости.

Измеритель скорости движени  содержит объектив 1, через который изображение движущейс  поверхности 2 проецируемс  на линейньй ПЗС 3, расположенный вдоль линии движени  изображени . ПЗС имеет раздельные между собой секцию 4 накоплени  зар да длиной L, , предназначенную дл  преобразовани  светового потока в зар довые пакеты, и секцию 5 переноса зар да , предназначенную дл  вывода зар дов из ПЗС. Секции 4 и 5 ПЗС выполнены на одной полупроводниковой подложке. Функцию эквивалентного базового рассто ни  коррел ционного из1мерител  выполн ет половина длины секции накоплени  ПЗС L/2. Выход ПЗС соединен с усилителем 6. Последний через коммутатор 7 соединен с дифференциатором 8 и схемой 9 клиппировани  сигналов. о

Выход схемы клиппировани  сигналов соединен через коммутатор 10 со схе31 мой 11 перемножени  и схемой 12 запоминающего устройства, предназначен ного дл  запоминани  сигнала от первого считанной ПЗС строки в одном цикле измерени  и тблько от половины элементов секции накоплени , расположенных в правой её части. Выход схемы перемножени  соединен с интегратором 13. Схемы 6, 8, 9, 12 и 13 .  вл ютс  элементами пол рного коррел тора . Далее интегратор соединен с входом экстремального регул тора 14, который соединен с генератором 15 тактовых импульсов, служащим дл  управлени  работой ПЗС. Выход генера тора тактовых импульсов соединен с входом ПЗС и схемой 16 выбора N -и полустроки, а ее выход соединен с входами коммутаторов 7 и 10 и запоминающего устройства 11. Схема 16 Ъ бора полустроки управл ет работой коммутаторов 7 и 10 и позвол ет выбрать дл  сравнени  правзто поло вину первой с начала одного цикла измерени  строки и левую половину l-й с начала одного цикла измерени  строки, а именно такую, изображение на которой через некоторое врем  Т будет то же, что и на правой половине первой строки. Выход 16 соединен также с входом вычислител  17 скорое ти. Измеритель скорости движени  рабо тает следующим образом. Поверхность 2 движетс  слева направо и проецируетс  через объектив 1 на светочувствительную поверхность секции 4 накоплени  ПЗС 3. При этом изображение поверхности перемещаетс  справа налево и через некоторое врем  1 изображение, наход щеес  на пра вой половине секции накоплени , полностью переместитс  на ее левую половину . Скорость движени  изображеПо такони  при этом му алгоритму и работает коррел ционный измеритель скорости. Секци  4 накоплени  в течение вре мени накоплени  -t.. воспринимает изображение поверхности,при этом врем  накоплени  t выоираетс  таким, что смещением изображени  за врем  Ьц можно пренебречь. Затем зар довые пакеты из секции накоплени  перевод тс  в секцию переноса зар да и вывод тс  из нее на выход ПЗС, а секци  накоплени  в это врем  вновь вос принимает свет. Врем  переноса зар 73 дов из секции накоплени  в секции переноса много меньше времени накоплени  . Врем  вывода зар дов из секции переноса равно времени накоплени  . Видеосигнал с выхода ПЗС проходит усилитель 6, коммутатор 7, дифференциатор 8, схему 9 клиппировани , коммутатор 10 и записываетс  в запоминающее устройство 11. При записи первой строки схема 16 выбора М-й строки так зшравл ет коммутаторами 7 и 10 и запоминающим устройством 11, что в запоминающее устройство записываетс  только перва  половина всей первой строки, считанной с ПЗС. После первой строки с ПЗС выводитс  втора  строка, затем треть  и т.д. дл  очистки ПЗС, но ни одна из них не проходит через коммутатор 7, а информаци  о первой полустроке по-прежнему находитс  в запоминающем устройстве. Изображение непрерывно перемещаетс  справа налево. Далее, в зависимости .от диапазона измерени  скоростей, устанавливаемого предварительно в схеме 16 выбора Н -и строки, эта схема разрещает прохождение через коммутаторы 7 и 10 левой половины Н-и по счету строки в том момент, когда изображение , бывшее в момент накоплени  первой строки на правой половине секции накоплени , переместитс  на ее левую половину. Далее видеосигнал выбранной N-Й строки с коммутатора 7 идет пр мо на схему 9 клиппировани , коммутатор Ю и на схему 12 перемножени . Сюда же одновременно поступает сигнал с запоминающего устройства, считьгоание которого разрешает схема 16. Перемноженные сигналы первой и N-Й полустрок интегрируютс  в интеграторе 13. Сигнал с выхода интегратора поступает на экстремапьньй регул тор 14, на выходе которого по вл етс .знакопеременный управл ющий сигнал. Этим сигналом производитс  плавна  подстройка частоты генератора 15 тактовых импульсов , с изменением которой происходит плавное изменение интервала времени между моментами считывани  первойи N-й строк. Таким образом, перестройка генератора тактовых импульсов производитс  так, чтобы момент выборки N-и строки совпадал с моментом смещени  изображени  справа налево точно на половину длины секции накоплени . Схема выбора N-й строки задает временной интервал дл  вычислител  17 скорости. В вычислителе скороети временной интервал заполн етс  импульсами с калиброванным периодом повторени  и производитс  вычисление

U /2 скорости как V -;::;;- с ее цифроI1мой индикацией.

Введение в коррел ционный измеритель скорости линейного ПЗС с раздельньп и секци ми накоплени  и переноса зар да, а также использование обработки сигналов по схеме пол рного коррел тора с рведением в нее запоминающего устройства и схему выбора N-Й полустроки позвол ет понизить практически ,до нул  нижний предел измерени  скорости движени  изображени  с сохранением точности измерени  на нижнем пределе измерени  заменить два линейных ПЗС одним, тем самым упростить устройство и выполнить его на цифровых микросхемах одной серии. ,

I JL jr

Claims (1)

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ, содержащий объектив, линейный светочувствительный прибор зарядовой связи (ПЗС), генератор тактовых импульсов, подключенный к управляемому входу ПЗС, и схему корреляционной обработки сигналов, выполненной в виде последовательно соединенных усилителя, подключенного входом к выходу ПЗС, первого коммутатора, схемы клиппирования сигналов, второго коммутатора, схемы перемножения, интегратора и экстремального регулятора, выход которого соединен с управляемым входом генератора тактовых импульсов, а также дифференциатор, вход которого соединен с вторым выходом первого коммутатора, а выход - со схемой клиппирования сигналов, и вычислитель скорости, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений в сторону малых скоростей, линейный светочувствительный ПЗС выполнен с раздельными секциями накопления и переноса заряда с базовым расстоянием равным половине длине секции накопления ПЗС, а в схему корреляционной обработки сигналов введены запоминающее устройство и схема выбора N-й полустроки, при этом вход запоминающего устройства соединен с вторым выходом второго коммутатора, выход - с вторым входом схемы перемножения, а управляемый вход - с управляемым входом второго коммутатора и выходом схемы выбора N-й полустроки,, выходы которой подключены также к управляемому входу первого коммутатора и вычислителю, скорости,.а управляемый вход - к выхо ду генератора тактовых импульсов.

   SU „..1093973