Телевизионное устройство измерения геометрических параметров объектов

ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ
ИАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТОВ
Устройство относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических размеров труб - внешнего и внутреннего диаметра, толщины стенки, площади поперечного сечения.
Известны телевизионные устройства для измерения геометрических параметров объектов, в том числе труб, содержащие телекамеру и устройства обработки, основанные на формировании изображения контролируемого объекта на поверхности ПЗС матрицы телекамеры с дальнейшей передачей данных в ЭВМ и программной обработкой результатов. Ермолов И.Н., Останин Ю.Я. Методы и средства неразрушающего контроля . М: Высшая школа, 1988; а.с. SU 1837160, МКИ G01B21/30, бюл. № 32, 1993; а.с. SU 2052768, МКИ G 01 В 17/00, бюл. № 22, 1995; а.с. SU 1657960 , МКИ G 01 В 21/10, бюл. № 23, 1991; а.с. SU 1675664 , МКИ G 01 В 11/02, бюл. № 33, 1991; а.с. SU 1716327 МКИ G 01 В 21/20, бюл. № 8, 1992; патент RU № 2163395, G 06 К 9/52, 2000 .
Недостатком перечисленных устройств является низкое быстродействие, связанное с необходимостью применения персональной ЭВМ со сложной программой приема и обработки данных. Это затрудняет их применение в устройствах оперативного контроля в реальном масштабе времени.
Прототипом заявляемой полезной модели является устройство для измерения площади плоских фигур патент RU № 2093790 , G 01В 21/28, 1997, содержащие телекамеру, соединенную с видеоконтрольным устройством и блоками вьщеления видеосигнала, селекции строчных импульсов, подключенных через дифференцирующее устройство и умножитель частоты, сооответственно, к входам логического ключа, выход которого подключен к устройству обработки.
Недостатки прототипа заключаются в том, что в условиях вибраций и колебаний объекта или камеры точность измерений не высока, так как результат формируется в течение одного кадра. Кроме того, в большом диапазоне измерений, когда размер контролируемого объекта изменяется в размерах всего экрана, точность измерения не высока, так как имеют место оптические искажения на краях экрана (абберация оптики).
Поставлена задача повысить точность измерений путем усреднения результатов измерений за несколько кадров и введения корректирующих сигналов, учитывающих оптические искажения контролируемого изображения .
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известное устройство, содержащее телекамеру, соединенную с видеоконтрольным устройством и блоками вьщеления видеосигнала, селекции строчных импульсов, подключенных через дифференцирующее устройство и умножитель частоты, сооответственно, к входам логического ключа, выход которого подключен к устройству обработки, к выходу телекамеры подключен блок селекции кадровых импульсов, выход которого подключен к входу устройства обработки, а выход устройства обработки ко входу генератора корректирующих сигналов. Это позволяет усреднять результаты за несколько кадров, что существенно увеличивает точность измерений в условиях колебаний объекта или телекамеры, кроме того, корректировать измерения на основе результатов калибровки устройства.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена структурная схема предложенного устройства, на фиг.2 диаграмма формируемых импульсов.
llll ИП.ШвШ Щ   - -J , - -gG 01 в 21/28,0 06 к 9/52
Схема содержит телекамеру 1, к выходу которой подключены: видеоконтрольное устройство 2, блок выделения видеосигнала 3, блок селекции строчных импульсов 4, блок селекции кадровых импульсов 5. Выход блока вьщеления видеосигнала подключен к входу дифференцирующего устройства 6, выход блока селекции строчных импульсов подключен к входу умножителя частоты 7. Выходы блоков 6 и 7 через логический ключ 8 подключены к входу устройства обработки 9, другой вход которого подключен к выходу блока селекции кадровых импульсов. Выход устройства обработки подключен к входу генератора корректирующих сигналов 10, выход которого подключен к входу устройства обработки.
Устройство работает следующим образом. Видеосигнал телекамеры 1, сканирующей контролируемый объект, после выделения блоком 3 дифференцируется в блоке 5 и создает на его выходе импульсы, соответствующие границам фигуры для каждой строки сканирования (фиг. 2). Первый, отрицательный импульс дифференцирующего устройства 6, соответствующий левой границе фиг5фы в данной строке, открывает ключ 8, а второй положительный импульс, соответствующий правой границе фигуры, закрывает ключ 8. В течение открытого состояния ключа на вход микропроцессорного устройства обработки 9 поступают импульсы с выхода умножителя частоты, на вход которого поступают строчные импульсы. Коэффициент умножения Л  умножителя частоты равен числу строк в кадре телекамеры, то есть выбирается из соотнощения:
-,т
где fc - частота строчных импульсов, f - частота кадровых импульсов. В этом случае общее число импульсов, поступивших в устройство обработки 9 в результате сканирования всего экрана, будет пропорционально площади фигуры или размеру по какой л либо строке, и не будет зависеть от положения его в кадре. Действительно, при указанных условиях полной длине строки будет соответствовать Л импульсов в счетчике, а полному экрану -Nx N импульсов. Таким образом, весь экран разбивается равномерно на квадраты, где каждому элементарному квадрату площади соответствует один импульс в счетчике, то есть не зависимо от положения контролируемой фигуры содержимое счетчика будет всегда соответствовать ее площади. При невьщолнении соотношения (1) содержимое счетчика за один кадр зависит от ориентации фигуры относительно центра экрана. Здесь возможно также измерение толщины стенки в каждой строке. Для повьппения точности измерений подсчитьтается число импульсов черного за несколько кадров, для чего в устройство введен блок селекции кадровых импульсов 5. По сигналу кадрового импульса начинается счет строчных импульсов, а число кадров усреднения задается программным путем с клавиатуры, управляющей работой контроллера, в который записана программа обработки. Для учета оптических искажений применяется калибровка прибора на известном размере, например, измеряется известная площадь сечения трубы при текущих климатических условиях. В этом случае прибором измеряется известный размер, и в устройство обработки заносятся коэффициенты, соответствующие эталонному значению. В итоге генератор корректирующих импульсов 10 вьщает сигналы, компенсирующие погрешности, вызванные оптическими искажениями в данном диапазоне измерения. Устройство позволяет значительно повысить точность оперативных измерений геометрических параметров объектов в условиях колебаний и вибраций контролируемого объекта или телекамеры и повысить точность при использовании в широком диапазоне измерений.