книги из ГПНТБ / Полоник В.С. Телевизионные автоматические устройства

I

большие мощности и не допускают регулировки стабилизированно­ го напряжения.

Стабилизаторы с обратной связью, обладая основными преиму­ ществами параметрических стабилизаторов, в то же время лишены их недостатков.

В схеме стабилизатора с обратной связью обязательно имеются регулирующий (лампа, транзистор) и измерительный элементы. В процессе работы стабилизатора измерительный элемент в резуль­ тате сравнения опорного напряжения с изменяющимся выходным вырабатывает сигнал рассогласования, поступающий на регули­ рующий элемент и изменяющий его сопротивление, так, чтобы вы­ ходное напряжение оставалось неизменным.

На рис. 3.30 изображена принципиальная схема стабилизатора напряжения, обладающая следующими техническими параметрами:

Рис. 3.30. Принципиальная схема стабилизатора питающего напряжения

•напряжение на выходе 20 В при токе нагрузки 300 мА, изменение выходного напряжения составляет ±0,5% при изменении входного напряжения на ±10%, пульсация на выходе не более'10 мВ, кпд

•стабилизатора 0,7 [61].

Стабилизатор работает следующим образом. Выпрямленное дио­ дами Дз-т-Де и отфильтрованное конденсатором С2 напряжение по­ ступает на выход схемы через последовательный регулирущий элемент на составном транзисторе 7% Т2. Регулирующий элемент управляется усилителем обратной связи на транзисторе 7% кото­ рый, в свою очередь, работает от измерительного элемента, обра­ зованного делителем на резисторах 7%—Ri и источником опорного

а резистор Rs является балластным. Конденсатор С4 подавляет са­ мовозбуждение схемы на высоких частотах, С5 снижает величину пульсации. Для повышения коэффициента стабилизации и общего улучшения работы стабилизатора для питания коллектора усили­

- 90 —

теля обратной связи используется повышенное напряжение, полу­

кремниевым стабилитроном Дт.

Подробное изложение теории работы стабилизаторов напряже­ ния и описание ряда практических схем стабилизаторов можно найти в [55].

Стабилизация тока фокусировки трубки

Влияние тока фокусировки на передачу резкости фронтов ви­ деоимпульсов весьма велико (см. разд. 3.2). Поэтому является весьма существенным автоматическое поддержание заданного фо­ кусирующего тока в жестких пределах.

зирован .потѳніциал эмиттера стабилитронами Д\ и Д2 и напряже­

Автоматическая стабилизация растра

Под автоматической стабилизацией растра понимается сохране­ ние разрешающей способности трубки, направления и размаха раз­ вертки.

Известно, что при изменении напряжения, питающего блок раз­ вертки, а также изменении фокусирующего тока происходит изме­ нение фокусировки электронного пучка, поворот растра и измене­ ние размаха развертки. Известно также, что при сохранении по­ стоянным отношения квадрата фокусирующего тока /ф к ускоряю­ щему напряжению [/уск меняется только чувствительность отклоня­

— 91 —

ющих систем обратно пропорционально величине фокусирующего тока. Остальные характеристики разложения остаются неизменны­ ми. На указанном свойстве основан рассматриваемый ниже способ параметрической стабилизации (109].

Блок питания ТД (рис. 3.32а) обеспечивает оптимальную связь

/2

Uyen и /ф, т. е. - р — = const (рис. 3.32б). Для компенсации изме-

б'уск

нения чувствительности отклоняющих систем и восстановления раз­ меров растра до номинального при колебаниях /ф задающие цепи

Рис. 3.32. Автоматическая стабилизация растра: а) структур­ ная схема; б) график оптимальной связи і/уСк и /ф

блоков генераторов строчной и кадровой разверток питаются на­ пряжением, пропорциональным фокусирующему току. Этим же на­ пряжением при повышенных требованиях к точности должны пи­ таться различные формирующие и селектирующие цепи, образую­ щие отметки на растре или выделяющие видеосигнал с определен­ ного его участка. Указанный способ может быть использован при любых законах развертки.

При реализации способа, учитывая относительно небольшие ко­ лебания напряжения питания, возможна замена точной зависимо­ сти £/Уск= /ф , приближенной в точке номинального режима /фШа

именно: относительное изменение ускоряющего напряжения долж­

Фиксация положения средней точки фронта и середины видеоимпульса

При компенсации неравномерности фона изображения путем дифференцирования, интегрирования и сдвига видеоимпульсов во времени (см. § 2.4), а также при других преобразованиях импуль­ сов происходит изменение его фронта, приводящее к возникнове­

— 92 —

ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ АВТОМАТЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВ ИЗДЕЛИЙ

4.1. ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ

По сравнению с общеизвестными методами измерения размеров предметов: механическими, оптическими, электрическими и други­ ми — телевизионные методы измерения имеют много преимуществ.

Они дают возможность проводить измерения бесконтактным способом, что в ряде случаев является решающим. Сюда следует отнести измерение размеров предметов, прикосновение к поверхно­ сти которых нарушает их качество (например, оксидные покрытия на катодах приемо-усилительных ламп), измерение размеров пред­ метов с высокой температурой (например, поковки в процессе из­ готовления), контроль размеров при быстром перемещении объек­ та (например, прокат металла), при опасности нахождения в дан­ ных помещениях (например, химически вредное или радиоактивное воздействие) и др. К преимуществам телевизионных методов так­ же следует отнести легкую доступность измерения размеров как микроскопических, так и макроскопических объектов сменой опти­ ческих устройств. Неоспоримым достоинством телевизионных ме­ тодов является возможность получать информацию о пространст­ венном расположении, о цветности объекта, а следовательно, про­ изводить контроль размеров предметов, отличающихся различным положением по глубине пространства и цветом. Наконец, следует указать на возможность контроля размеров предметов в темноте при освещении их невидимыми лучами (например, контроль де­ фектов фотоэмульсии в инфракрасном свете).

Точность контроля с помощью ТД колеблется в широких преде­ лах— от нескольких процентов до сотых и тысячных долей процен­ та измеряемой величины в зависимости от выбранного способа контроля.

Измерение размеров с помощью ТА основано на эквивалентно­ сти некотор'ых электрических параметров, принятых в телевизион­ ной технике, измеряемому размеру при однострочной развертке. [123].

— 94 —

В общем виде это положение может быть выражено как 1 = = /с/(а), где I — измеряемый размер; к — коэффициент пропорцио­ нальности; /(а) — функция преобразования телевизионных пара­ метров.

Индикация размера на выходе может быть выдана в самой раз­ нообразной форме (ток, напряжение, число импульсов, зажигание табло), если нужна только информация о размерах; выходной сиг­ нал может воздействовать на исполнительный механизм в нужном направлении в случае, когда необходима автоматизация процесса.

В настоящее время разработано много принципов ТА для конт­ роля линейных размеров, которые классифицированы по различ­ ным признакам (44, 98, 115].

Рассмотрим примерную классификацию ТД по способу коитро-. ля, которая содержит три основные группы ТД: 1) для контроля линейных размеров; 2) для измерения площадей и 3) для измере­ ния размеров по глубине пространства (рис. 4.1).

Наиболее разработанной является первая группа ТД; она мо­ жет быть подразделена на два класса: датчики для непосредствен­ ных измерений и разностные датчики.

ны, как правило, на измерении длительности видеоимпульса, экви­ валентного контролируемому размеру. Измерения производятся пу­ тем счета электрических меток, накладываемых различным путем на видеоимпульсы, путем измерения постоянной составляющей ви­ деоимпульсов или путем счета маркерных импульсов в видеосиг­ нале, получаемых благодаря наложению той или другой системы оптических меток на изображение контролируемого предмета. Осо­ бенно перспективным в этом случае является использование во­ локонной оптики.

Широкие перспективы открываются перед способом измерения граничных токов развертки, который без применения оптических меток дает возможность устранить полностью влияние нелинейно­ сти развертки на точность контроля.

Способы, обеспечивающие измерение размеров с помощью р а з н о с т н ы х д а т ч и к о в , также достаточно разнообразны и реа­ лизуются с. помощью систем, сравнивающих полученный видеоим­ пульс с эталонным или компенсирующих основную длительность видеоимпульса; в последнем случае измерению подвергается толь­ ко оставшаяся, нескомпенсированная, обычно небольшая часть ви­ деоимпульса, чем достигается резкое на один-два порядка Повыше­

измерения размеров применением растрового разложения вместо ■однострочного с последующим суммированием полученных дли­ тельностей видеоимпульсов.

— 95

— 96 —

Рис. 4.1. Классификация ТД по способу контроля линейных размеров

4.2. ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Общие сведения

Появлению контрольных ТА предшествовали устройства, в ко­ торых измерение осуществлялось человеком визуально по экрану видеоприемного устройства (ВПУ), но с применением приемов, об­

легчающих контрольные операции. Следует отметить, что и в на­ стоящее время полуавтоматические системы не утратили своего значения, так как позволяют значительно упростить контроль, при­ меняя стандартную аппаратуру. Кроме того, в ряде случаев из-за низкого контраста изображения контролируемого предмета или сложности-его. формы применение автоматических систем невоз­ можно.

Способ измерения с помощью контрольной линейки

Согласно этому способу, рядом с измеряемым предметом разме­ щается линейка с хорошо различимыми делениями. Для измерения Достаточно посмотреть на экран ВПУ и заметить, с какими деле­ ниями линейки совпадают края предмета. Тот же результат может быть получен при нанесении делений непосредственно на мишень передающей трубки [182].

Способ полного измерения расстояния между двумя краями предмета

Для этого собирается устройство в соответствии с рис. 4.2 [163]. Телевизионная камера устанавливается на расстоянии L от плоско­ сти измеряемого предмета с таким расчетом, чтобы путем ее пово­ рота вокруг оси можно было последовательно получить изображе­ ния обоих краев предмета at и а2 в центре растра. Тогда нетрудно определить искомый размер: /= L(tg a + tg ß).

С механизмом поворота камеры связаны механический тангенсный счислитель и импульсное кодирующее устройство, производя­ щее необходимые вычисления, результат которых передается опе­ ратору в цифровой форме и фиксируется печатающим аппаратом. Эта система, по данным автора, позволяет измерять предметы дли­ ной до 60 м с ошибкой ±6 мм.

— 98 —

Для измерения диаметров больших поковок в процессе ковки разработан телевизионный циркуль [163], функциональная схема которого приведена на рис. 4-3.

Оператор поворачивает камеру сначала до совмещения нижне­ го края поковки с центром растра, а затем до такого же совмещения верхнего края. Вычислительное устройство, реагирующее на поворот камеры, производит расчет диаметра поковки по формуле

D = 2Lsin “ — .

2 cos р

Разработанная конструкция телевизионного циркуля позволяет измерять поковки диаметром до 4,5 м с погрешностью не бо­ лее ±3 мм.

Способы измерения частичного расстояния между изображениями двух краев предмета [123]

В отличие от описанных способов, здесь наблюдается не все изображение, а только его края. При этом удается значительно снизить погрешность измерения, особенно при контроле предметов больших размеров, так как необходимость измерения центральной части предмета большой протяженности отпадает (она измеряется только один раз с большой точностью).

Способ двух камер и двух ВПУ

При измерении по этому способу параллельно измеряемому предмету длиной I (рис. 4.4а) устанавливается опора. По ней пе­ редвигаются две камеры, изображения от которых наблюдаются на двух ВПУ. В центрах экранов ВПУ проведены вертикальные ли­ нии. С помощью дистанционно управляемых устройств обе камеры передвигаются вдоль опоры до совмещения краев изображения из­ меряемого предмета с вертикальными линиями на экранах ВПУ. В этом случае расстояние между осями камер будет равно длине предмета I.

Способ двух камер с одним ВПУ

Способ отличается от предыдущего применением одного ВПУ (рис. 4.46), на котором производится одновременное наблюдение двух совмещенных изображений. Отсчет расстояний между каме­ рами производится в тот момент, когда края обоих изображений коснутся друг друга. На этом принципе была разработана телеви­ зионная установка для контроля размеров раскаленных объектов [176], которая позволяет контролировать размеры с дистанции до 6 м с точностью около 1,5 мм.

Для упрощения установки можно одну из камер изъять и при­ менить зеркальную систему, размещенную, как показано на

рис. 4.4ß. Передвижение камер в этом случае заменяется переме­ щением крайних зеркал.