Файл: Полоник В.С. Телевизионные автоматические устройства.pdf

4.Возможность выполнения одновременного контроля несколь­ ких предметов.

5.Осуществление дистанционного визуального наблюдения за объектом контроля одновременно с выполнением 'Контрольных функций.

Телевизионные автоматы (ТА) делятся, как и все автоматы, на два больших класса: первый класс — системы с обратной связью и второй класс —системы без обратной связи (рис. В.2) [117].

В обоих классах ТА, кроме обычных связей между составляю­ щими элементами, обозначенных оплошными линиями, могут су­

ровка размеров изделий, разбраковка изделий по дефектам на их поверхности, регулировка скорости движения предметов, подсчет числа объектов в поле наблюдения .слежение за объектом и др.

К системам этого же класса относятся также с а м о н а с т р а и ­ в а ю щ и е с я а в т о м а т ы , которые могут менять телевизионные параметры системы (число строк разложения, скорость развертки, ширину полосы частот и др.) в зависимости от сложившейся об­ становки. Примером могут служить автоматическое увеличение скорости развертки на участке изображения без деталей и сниже­ ние ее на участке с деталями для более подробного анализа этого участка изображения.

С и с т е м ы в т о р о г о к л а с с а не предусматривают цепей об­ ратной связи, и поэтому в ряде случаев может возникнуть необхо­ димость участия в регулировочных операциях.

Наиболее многочисленными представителями этого класса яв­ ляются к о н т р о л ь н ы е а в т о м а т ы , которые должны подавать сигнал-о появлении брака, наличии недопустимых отклонений

— 7 —

параметров изделий от нормы, возникновении аварийных ситуа­

одно из первых мест по распространению и важности применения.

опознания образов, которые работают путем сличения признаковобъектов с признаками образцов, находящихся в памяти автомата,, самообучающиеся автоматы смогут приспосабливаться ас новым,, изменяющимся условиям на основании запоминания и логической обработки полученной информации.

Естественно, что предложенное деление систем телевизионной’ автоматики является достаточно условным и на практике возмож­ ны различные связи между представителями систем с обратной, связью и систем без нее.

Имеющиеся в настоящее время литературные материалы, опытразработки ТА, а таасже запросы различных отраслей народного хозяйства позволяют провести предварительную классификациюТА по назначению, которая содержит шесть основных групп авто­ матов [115].

К первой группе относятся ТА, которые позволяют автомати­ зировать процессы, связанные с бесконтактным определением ли­ нейных размеров предметов на плоскости и в пространстве и опре­ делением их площадей. Сюда следует отнести* например, контроль, ширины проката и длины раската металла во время движения, измерение площади материала при раскрое одежды или обуви,, определение веса плоских металлических конструкций сложной формы, определение объема древесины и др.

Во второй группе собраны ТА, используемые для полуавтома­ тического и автоматического контроля формы изделий с большой степенью точности: например, средний диаметр болтов, форма, зуба шестерни и др. Сюда же следует отнести и контроль профи­ ля проката.

Третья группа содержит ТА, предназначенные для автоматиче­ ского счета объектов, находящихся в ноле наблюдения, причем: обеспечивается одновременный счет объектов, значительно отли­ чающихся по размерам и имеющих различную форму. В качествепримера можно привести подсчет микрочастиц в цементной, ме­ таллургической, керамической и других отраслях промышленнос­ ти, определение микросостава с дифференциацией по размерам; при медицинских и биологических исследованиях и т. д.

К четвертой группе относятся ТА, предназначенные для авто­ матического слежения за перемещением предметов; например,, слежение за движением астрономических объектов, за перемеще­ нием деталей на конвейере и др.

Пятая группа содержит ТА, которые позволяют автоматически, обнаруживать видимые изменения на объектах контроля, проис­ ходящие мгновенно или в течение длительного времени. Примером

— 8 —

использования таких систем являются автоматы, 'контролирующие положение деталей на конвейерных линиях, сторожевые автоматы

идр.

Кшестой группе относятся ТА для опознания образов, с по­

мощью которых можно находить нужные предметы среди множе­ ства других независимо от их положения, размера и наклона. Если учесть, что опознанные предметы с помощью телевизионных мето­ дов могут быть с высокой точностью и быстротой измерены, будут определены’ их положение и скорость перемещения, проведен под­ счет их числа, обнаружены визуальные изменения на опознанных объектах и определен ряд других параметров, то станет очевидна вся перспективность этого направления.

Кроме перечисленных трупп, имеются ТА различного назначе­ ния. К ним следует отнести ТА для контроля скорости перемеще­ ния предметов, дефектоскопии поверхности изделий и др.

Любой ТА состоит из телевизионного датчика, устройства обра­ ботки информации и индикаторного или исполнительного блока.

Одним из основных устройств ТА является телевизионный дат­ чик (ТД). Современные ТД могут быть построены на передающих трубках с накоплением, диссекторах, трубках бегущего луча или

•сканисторах, причем каждый из них обладает определенными пре­ имуществами. Так, во многих случаях несомненное превосходство имеет диссекторный датчик мгновенного действия, обладающий наибольшей простотой и надежностью, высоким сроком службы и имеющий линейную характеристику в широком диапазоне осве­ щенностей.

В то же время в многокадровой автоматической измерительной системе, особенно если необходимо обеспечивать одновременный визуальный контроль наблюдаемого процесса при малой освещен­ ности, неизбежно использование видиконов— трубок с накоплени­ ем, обладающих достаточной чувствительностью.

Телевизионный датчик должен работать в безоператорном ре­ жиме, обладать малыми геометрическими искажениями, иметь высо­ кую линейность отклоняющих токов, высокую стабильность раз­ меров и центровок растра, высокую линейность и устойчивость усилительного тракта и работать в широком диапазоне освещен­ ностей. Только в этом случае от ТД могут быть получены много­ кратно повторяющиеся идентичные и достоверные данные.

Большую перспективность имеют ТД с высокоточными цифро­ выми развертками, позволяющими осуществлять сканирование изображения по произвольному заданному закону. Для этой цели наиболее удобны передающие трубки с электростатическим откло­ нением.

Исключительно важным в ТД является обеспечение высокой

•контрастной чувствительности, поскольку для большинства реаль­ ных случаев применения в промышленности, медицине и биологии необходимо обнаружение малоконтрастных объектов. Повышение контрастной чувствительности достигается улучшением характе­ ристик передающих трубок и фотоэлектронных умножителей, а

— 9 —

также (повышением отношения снгнал/шум в усилительном тракте ТД. Возможными путями 'повышения этого отношения является применение параметрического усиления, многоэлементной аперту­ ры и увеличения времени накопления за счет оптической компен­ сации перемещения объекта.

Следует, однако, учитывать наличие неравномерности фона и пятен на фотослое всех типов трубок, значительно ограничиваю­ щих -практическое использование указанных возможностей.

Точность измерения размеров или координат объекта сущест­ венно зависит от метода измерения. и значительно повышается при использовании дифференциального метода, когда измеряется только небольшой отрезок (часть) объекта наблюдения, или ме­ тода граничных токов, исключающего влияние нелинейности раз­ верток во времени, или метода оптической дискретизации, позво­ ляющего повысить точность измерения за счет использования во­ локонной оптики или сканисторов на один-два порядка [118].

Кроме технических характеристик ТД большое значение имеет логическая обработка видеосигнала. Например, при определении числа объектов, находящихся в поле наблюдения, метод простого подсчета числа -пересечений объектов сканирующим лучом дает погрешность, в 4—5 раз -большую, чем метод логического сравне­ ния сигналов в двух смежных строках.

Извлечение информации об объекте наблюдения из телевизион­ ного сигнала осуществляется -системой обработки телевизионной информации, выполняющей в самом общем случае функции фильтрации, обнаружения объекта, определения его -параметров и опознания объекта.

Обработка сигнала может быть сравнительно несложной зада­ чей и осуществляться с помощью достаточно простых устройств или требовать проведения глубокого многооперационного анализа и расчетов с помощью ЭВМ. К первому случаю можно отнести из­

Обработка телевизионного сигнала стандартной телевизионной системы весьма затруднена значительным объемом телевизионного сообщения, состоящего из 2—3 миллионов бит. Естественно, что выполнение операций обработки сообщения такого объема даже для современных ЭВМ является по быстродействию и объему па­ мяти делом трудновыполнимым. Поэтому используются разнообраз­ ные методы и устройства сжатия сообщений, -позволяющие умень­ шить объем информации, вводимой в ЭВМ.

Сжатие сообщений осуществляется за счет статистических свойств изображения, когда используются межэлементные, меж­ строчные и межкадровые статистические связи и кодирование по площади, учитывающие связи между элементами ближайшей окрестности. Для сюжетов малой информативности целесообразно использование координатного метода, позволяющего осуществить предельное сжатие сообщений.

10 —