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

Второй, _более точный способ основан на опыте Бюффона, с по­ мощью которого определялось число я [ill13]. Исходя из этих дан­ ных, периметр фигуры

П

L = я — Л nt при L^>d,

1=2

где d — расстояние между строками растра; і — число эксперимен­ тов; Пі — число 'пересечений периметра строками растра для і-эксперимента.

Для повышения точности определения периметра необходимо производить возможно большее число измерений, меняя каждый раз положение изображения изделия относительно строк.

Кроме описанных, известны и другие способы определения пе­ риметра [23].

Определение лейкоцитарной формулы крови

Определение лейкоцитарной формулы крови является сейчас одним из наиболее массовых анализов, проводимых среди населе­ ния.

В здоровой периферической крови обычно присутствует шесть видов лейкоцитов в соотношении, представленном в табл 7.2, кото­ рое и является лейкоцитарной формулой крови.

Если учесть, что необходимые для этого анализа крови опозна­ ние и счет лейкоцитов производятся ввиду отсутствия четких коли­ чественных признаков только опытными врачами-гематологами со скоростью лишь около 20—30 анализов ів день, то становится ясной большая потребность в разработке аівтоматичеоких устройств, спо­ собных эффективно заманить утомительный и однообразный труд большой массы специалистов.

В настоящее время известны две работы этого направления, проведенные впервые в СССР.

В первой работе [60] на основании анализа группы признаков, связанных с формой, размерами и структурой ядер, было установ­ лено, что іс достоверностью от 0,78 до 0,92 можно опознавать лимфоциты, моноциты, іпалочікояідеріные и сегментоядѳрньге нейт­ рофилы. В качестве признаков используются: количество ядер (сег­

— 181 —

ментов) т, коэффициент формы ядра а й площадь ядра S. Кривые р аопределения лейкоцитов іпо парям етрам а и 5 приведены на рис. 7.2. Из этих данных следует, что перекрытие признаков отдель­ ных видов лейкоцитов срав­

лейкоцитов по форме строчных видеосигналов. Подробное изучение осциллограмм видеосигнала от лейкоцитов позволило зафиксиріовать ряд признаков, свойственных каждому их типу. Например, мо­ ноциты дают видеосигнал с медленным нарастанием фронта; лим­ фоциты, наоборот, имеют видеосигнал с очень крутыми фронтами и большой амплитудой; ядра .базофилов дают осциллограмму ви­ деосигнала с крутыми фронтами, но с меньшей амплитудой, чем у лимфоцита (рис. 7.4). Поиск признаков проводился на 10 строках, каждой частицы, причем квантование по строке .осуществлялось на 30 интервалов; шаг квантования видеосигнала составлял около 1/20 максимального размаха сигнала от лимфоцита.

Анализ кривых показал, что с достоверностью до 0,9 определять пять видов лейкоцитов можно по следующим четырем признакам: максимальный размах видеосигнала: среднее приращение размаха видеосигнала между соседними точками квантования; длительность видеоимпульса на заданном уровне ограничения и уровень ограни­ чения, на котором имеются 4, 6, 8 пли 10 пересечений с огибающей видеосигнала.

— ІІ82 —

Опознавание лейкоцитов проводилось ,по указанным признакам в соответствии с алгоритмом, изображенным на рис. 7.3 б. С помо­ щью первой операции А производится выделение частиц с наиболь­ шей и наименьшей амплитудой видеосигнала, т. е. лимфоцитов и базофилов.

Бели частица не относится к этим видам, видеосигнал от нее поступает на вторую операцию Б, где производится вычисление среднего приращения амплитуды видеоимпульса </?*. В случае,

для моноцита; Дмср — некоторое пороговое значение, установленное в процессе анализа признаков видов лейкоцитов, то частица клас­ сифицируется как моноцит или, в случае неудачи, процесс опозна­ ния передается на третью операцию — В.

Здесь производится определение длительности видеоимпульсов 5* іна 4, 5, 6, 7 и в-ім уровнях ограничения. Бели для одного сече-

В этих выражениях приняты следующие обозначения:

Sjjp и Slp — длительности видеоимпульсов, усредненные по 10

реализациям соответственно для сѳпментоядерныіх нейтрофилов и эозинофилов; Д£р и Д^р — соответствующие пороговые значе­

ния, выработанные при измерении признаков.

— 483 —

Следует отметить, что в описанных устройствах анализировался не обычный препарат крови, в котором .нужно предварительно еще найти лейкоцит, а заранее выбранные одиночные виды частиц. Если при этом учесть, что при патологических изменениях в организме число различных видов лейкоцитов может составлять несколько десятков, то становится ясной та большая научная и инженерная работа, которую еще необходимо проделать для полной автомати­ зации процесса составления лейкоцитарной формулы крови.

7.4. ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ АВТОМАТЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ

Общие сведения

Известные сейчас ТА для определения скорости перемещения непрозрачных предметов позволяют контролировать среднюю и мгновенную скорости края предмета, а также мгновенную скорость протяженных объектов.

Контроль средней скорости

Для контроля средней скорости .предмета его направляют та­ ким образом, чтобы край предмета пересек пучок световых лучей, спроецированных на фотослой трубки, работающей в однострочном режиме, с относительно высокой частотой развертки; направление развертки должно совпадать с направлением перемещения предме­ та. При сканировании его изображения в цепи видеоусилителя бу­ дут возникать импульсы, которые начнутся при появлении края ів поле зрения ТД и закончатся при выходе переднего края предме­ та за пределы поля зрения ТД. (Поскольку рабочее расстояние, про­ ходимое краем предмета, всегда остается постоянным, то скорость предмета будет обратно пропорциональна числу импульсов, сосчи­ танных счетчиком, включенным на выходе ТА [32].

Контроль мгновенной скорости

Структурная схема ТА для определения мгновенной скорости ■перемещения юрая предмета піриівадеіна іна рис. 7.5. Здесь таік же, как и в предыдущем способе, используется ТД с однострочной разверт-

Рис. 7.5. К измерений мгновенной скорости перемещения предмета по его краю

— 1і84 —

коп, направленной вдоль оси перемещения предмета. Поскольку мгновенная скорость предмета определяется как производная его перемещения по времени, то при достаточно малом и постоянном приращении времени мгновенная скорость будет пропорциональна приращению АХі координаты х.

Для реализации этого принципа на логическую схему И одно­ временно подаются видеоимпульсы от ТД и напряжение, пропор­ циональное положению сканирующего луча от генератора разверт­ ки ГР- Очевидно, что импульсное напряжение на выходе схемы И будет пропорционально координате і'-го интервала лц. Для опреде­ ления приращения Ахі сигналы, полученные при измерении Х і и а’і- і, подаются на свои запоминающие устройства ЗУі и ЗУЪ кото­ рые синхронно с началом прямого хода развертки переключаются на вход схемы сравнения СС. С выхода этой схемы снимается нап­ ряжение, пропорциональное мгновенной скорости как по величине, так и по знаку.'Такой контроль особенно необходим на реверсив­ ных станах [56].

Более точный способ контроля мгновенной скорости предметов из­ ложен в [104]. Если процесс контроля продолжить путем сравне­ ния напряжений на выходах коммутируемых схем сравнения, то можно проконтролировать величину ускорения, которая будет в данном случае пропорциональна приращению скорости.

Контроль скорости бесконечных объектов

Рассмотренные способы контроля скорости предмета работают только при условии, что можно видеть край изделия. При уходе этого края из поля зрения ТД или в случае контроля скорости бесконечных объектов необходимо прибегать к другим способам.

Нижеописываемый способ [155] базируется на использовании генератора развертки с преднамеренно большой величиной нели­ нейности отклонения. Если выбрать направление развертки вдоль оси перемещения предмета, то при условии, что скорость перемеще­ ния изображения контролируемого предмета будет больше, чем первоначальная .скорость перемещения сканирующего луча, опти­ ческие неоднородности, всегда имеющиеся на предметах, создадут видеосигнал. По мере увеличения скорости отклонения луча раз­ ность скоростей будет уменьшаться, и в тот момент, когда они срав­ няются, видеосигнал будет равен нулю. При дальнейшем возраста­ нии спсоіроісгпи отклонения луча видеоаипнал возникнет опять и бу­ дет увеличиваться. Дли реализации указанного принципа 'попользу­ ется генератор меток, который запускается в начале прямого хода и останавливается во время пропадания видеосигнала. Поскольку значение скорости развертки заранее известно для каждого момен­ та времени, то скорость объекта можно просто определить по количеству меток, .сосчитанных счетчиком за один период раз­ вертки.

7.5.ПРОЧИЕ ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ АВТОМАТЫ

Контроль криволинейных поверхностей

Нетелевизионные способы контроля криволинейных поверхнос­ тей обычно требуют контакта с поверхностью и .не обеспечивают документирования полученных результатов. Приведенный ниже ТА свободен от этих недостатков.

Телевизионный автомат работает следующим образом. Спарен­ ный с точечным источником света ТД равномерно перемещают параллельно контролируемой поверхности в заданном направлении. Первичную настройку ведут таким образом, чтобы изображение светящегося пятна от осветителя в случае параллельности контро­ лируемого участка предмета и фотослоя передающей трубки попа­ дало в центр фотослоя. При отклонении от параллельности поверх­ ности предмета светящееся пятно отклонится іи попадет на смежный с центром участок фотослоя трубки. .фиксируя эти отклонения и систематическій перемещаясь інад предметом, можно проконтроли­ ровать его кривизну во всех трех направлениях [78].

Контроль величины углов

Способ контроля величины углов непрозрачных .предметов пояс­ няется рис. 7.6 а. Если из длительности видеоимпульса Д получен­ ного при пересечении строкой 1—2 -изображения, предмета, вычесть длительность видеоимпульса 4. полученного при пересечении изоб-

Рис. 7.6. К способу контроля величи­ ны углов: а) с помощью двух строк; б.) с помощью спиральной развертки

186 —

раженпія строкой 3—4, находящейся на фиксированном'расстоянии Іі от верхней строим, и использовать полученные величины а и А то значение угла y= a-f ß .может'быть подсчитано, как

Возможны и другие способы контроля углов, например с по­ мощью круговой развертки [80]. Для этого предмет, угол которого 'нужно .измерить, проецируется на 'преобразователь свет—сигнал ТД таким образом, чтобы его вершина совпала с центром круговой развертки (рис. 7.6 б). Полученный при этом видеоимпульс будет пропорционален измеряемому углу. Для облегчения отыскания центра развертки можно применить спиральную развертку. Приз­ наком правильного попадания изображения угла в центр будет служить равенство длительностей всех импульсов, поскольку угло­ вая скорость развертки постоянна.

Контроль длины петли

В прокатном производстве при нарушении жестко заданной ско­ рости проката в каждой клети возможен выброс ленты раскаленно­ го металла вверх от прокатной линии 'больше допустимого, что (мо­ жет привести к аварии и несчастным случаям. Поэтому непрерыв­ ный контроль длины образующейся петли совершенно необходим,. Для этого может быть использован ТА, работающий следующим образом [103]. Если (расположить растровый ТД так, чтобы направ­ ление -кадровой развертки совпадало с плоскостью проката ленты (ось х), а строчной развертки—(располагалось в перпендикуляр­ ном направлении (ось у), то длина петли / может быть определена по формуле

где к — коэффициент пропорциональности; Ауі — координата точ­ ки пересечения петли с і-й строкой или длительность t-го строчного импульса; Ах — расстояние между смежными строками на растре.

Структурная схема, реализующая указанное выражение, опи­ сана в [56].

Слежение за наведением сварочной головки на внутренний стык трубы

В настоящее время производство прямошовных сварных труб почти полностью автоматизировано. Исключением является наве­ дение сварочной головки на стык трубы, выполняемое сварщиком вручную, что особенно трудно при сварке внутренних швов, когда сварщик работает практически без каких-либо ориентиров.

Сейчас разработан и внедрен ТА, позволяющий автоматизиро­ вать и эту операцию [51].

Поскольку сам сварной шов имеет малый контраст, слежение проводится за технологической риской, проведенной специальным инструментом на поверхности трубы параллельно со швом.

Для получения видеосигнала используется серийная установка прикладного телевидения, по экрану которой одновременно можно визуально контролировать весь процесс.

Для выбора оптимального сигнала используется устройство для выделения центральной части одной строки из растра, с помощью которого устраняются все сигналы, имеющие помехи ів виде засве­ ток, пятен и т. я, В дальнейшем івидеосигнал ют риски поступает в электронный блок управления, в котором путем несложных опера­ ций превращается в управляющий сигнал положительной или от­ рицательной полярности в зависимости от положения риски относи­ тельно оптической оси трубки. Выработанный сигнал воздействует через электромашинный усилитель на двигатель, осуществляющий поворот сварочной головки. В случае выхода риски из регулируе­ мой зоны или повреждения ТА в установке предусмотрена сигнали­ зация с помощью светового табло.

Испытания автомата показали, что при скорости движения тру­ бы от 20 до 180 м/ч обеспечивается совмещение .стыка и электро­ дов с точностью ± 1 мм. Работа автомата не нарушается пр.и пре­ рывании риски на длину до 200 мм. Производительность труда при применении ТА возрастает в три раза.

Контроль гранулометрического состава клинкера

Ход технологического процесса обжига клинкера в цементной вращающейся печи и качество клинкера на ее выходе в значитель­ ной степени характеризуются гранулометрическим составом клин­ кера, поступающего из зоны спекания печи. Поэтому автоматичес­

клинкер и выделить на изображении калиброванный участок, то число гранул, находящихся на этом участке, будет обратно пропор­ ционально их средней ікруіпноспи. Хотя іприінеіуіпоіряідочѳніноім раопределении гранул в поле зрения и невозможно сосчитать все гранулы, но благодаря усреднению большого числа отдельных измерений можно полагать, что ів поле зрения всегда находится достаточно представительная проба.

Для осуществления указанного контроля используется серий­ ная установка прикладного телевидения. После соответствующего формирования видеосигнал преобразуется в серию /7-импульсов, число которых за один кадр определяется числом гранул клинкера.

Результаты подсчета регистрируются самопишущим прибором. Точность контроля среднего диаметра клинкера составляет ± )10% -

— 188 —

Контроль качества поверхности шаров подшипников

Для автоматизации этого массового и трудоемкого процесса используется световой пучок лазера, который, как известно, харак­ теризуется строгой параллельностью своих лучей. Если направить такой пучок на поверхность вращающегося полированного металли­ ческого шара, то отраженные лучи разойдутся под некоторым углом и образуют на фотослое ТД четкую картину дефектов на всей поверх­ ности шара без применения какой-либо оптики. Масштаб изобра­ жения зависит в основном от расстояния между ТД и контролируе­ мой поверхностью. Поиск дефектов осуществляется при развертке іизо'бражѳн'ия поверхности шаіра одним из -ранее изложенных 'Спо­ собов [37].

Компенсация смещения изображения космических объектов из-за рефракции света в атмосфере

Одним из основных препятствий на пути получения хороших снимков планет является необходимость в сравнительно больших экспозициях. Однако при этом изображение получается сильно раз­ мытым, так как из-за рефракционных 'явлений в атмосфере, выз­ ванных изменением температуры, влажности, ветрами и т. п., оно все время смещается и дрожит.

іНа рис. 7.7 приведена -иллюстрационная схема ТА, с помощью которого можно в значительной мере скомпенсировать перемеще­ ния изображения, связанные с рефракционными явлениями [83].

После телескопа изображение планеты попадает на полупроз­ рачное зеркало, которое отражает около 60% падающего света на

находится точно на -месте пе­ ресечения двух щелей, световой іпоток, падающий на фотоумножи­

тели, одинаков и магнитное поле катушек совместно с органами центровки заставляет растр «а мишени -супеірартикона занять цент­ ральное положение.

— 189 —