174977. lajstromszámú szabadalom • Mozgó tárgyak méretének elektro-optikai mérésére alkalmas eljárás és berendezés
174977 8 képterülethez tartozó kvantált fénymennyiség miatt lép fel. Az ilyen zaj képezi az alapvető korlátozását annak a pontosságnak, amellyel egy élhez tartozó adott folt fényessége egy adott rövid idő alatt megmérhető. Ez a mérési korlát azonban messze az emberi megfigyelőképesség határán túl van. Például a találmány szerinti berendezés egyik gyakorlati kiviteli alakjánál a méretek 10 millisecundumnál rövidebb idő alatt 1,27 p-nál nagyobb pontossággal mérhetők. A találmány szerinti új eljárásban a fényforrás akár izzólámpa, akár koherens forrás lehet, a fény divergenciája blendével szabályozható, a fénysugár párhuzamosítását végezheti akár lencserendszer, akár tükörrendszer, a letapogatás történhet mechanikusan vagy elektro-optikai úton, a fényérzékelés akár fotoemissziós, akár fotokondukciós elven megoldható, és az adatfeldolgozáshoz, illetve programozáshoz analóg és digitális technika egyaránt alkalmazható. Míg a találmány szerinti berendezés és eljárás leírása kapcsán a látható fény szerepel — mint a sugárzási energia forrása — természetesen a fény kifejezést itt általánosan értjük, és a sugárzási energia spektrumának nem látható részére, mint például az infravörös energiára is értjük. Az 1. ábra a találmány szerinti berendezés blokkvázlatát mutatja. Ez a berendezés egy olyan elektrooptikai rendszer, amely tárgyak méretének mérésére szolgál, és a vizsgált tárgy árnyképét párhuzamosított fénysugárral állítja elő. A berendezésnek van egy párhuzamosított fénysugarat előállító 10 fényforrása, amely élőálltja a mérendő 11 tárgy megvilágítására szolgáló fénysugarakat, hogy a mérendő tárgy árnyképét létrehozza. A keletkező képet a 12 optika leképezi, a 13 letapogató fényérzékeny felületére. A 13 letapogató video jelet állít elő, amelyet 14 szintdetektorhoz vezetünk, hogy meghatározza a letapogatási nyomvonal mentén azt a pontot, amelyben a fényesség 25%-a a megvilágított terület átlagos fényességének és a szintdetektor kimenete a 15 adatfeldolgozó egységet táplálja. Az adatfeldolgozó egység a 11 tárgy elhelyezkedése alapján a később ismertetett feldolgozási folyamat útján adatokat szolgáltat. Az i. ábrán feltüntetett rendszer blokkjainak mechanikai, optikai és elektronikai kivitelezése a gyakorlatban sok különféle konfigurációban elképzelhető. A találmány szerinti berendezés egyik ilyen gyakorlati kiviteli alakját mutatja a 2. ábra. A 11 tárgy árnyképének előállításához szükséges megvilágítást a 16 izzólámpás fényforrás szolgáltatja, amelynek hősugarai a ferdén elhelyezett 17 párhuzamosító tükörre esnek. A tükörről visszaverődő párhuzamosított fénysugarakat a 12 optikai elem a forgó körlemezből álló mechanikus 18 letapogató irányába vezeti, amelynek megfelelően kiképzett apertúra nyílásai vannak. A 18 letapogató kimenőjelét a 19 kondenzor lencse úgy gyűjti össze, hogy annak teljes energiája a fotokonduktív 20 érzékelőre jusson. A 20 érzékelő kimenőjele táplálja a 21 szintdetektort, amelynek funkciója megegyezik az 1. ábrán látott 14 szintdetektoréval, és amely például egy analóg szintkapuzó áramkör lehet. A szintdetektor kimenőjele egy megfelelő adatfeldolgozó egységbe jut, amely például egy kis számítógép lehet olyan programmal ellátva, hogy kiszámítsa a szükséges mé7 4 retadatokat, és vezérelje a megadott tűrésmezőn kívül eső tárgyak különválasztását. A találmány szerinti berendezés egy másik kiviteli alakját mutatja vázlatosan a 3. ábra, ahol a megvilágító fényforrás a 22 laser sugárgenerátor, amelynek kimenőjele egy nagymértékben párhuzamosított, igen keskeny fénysugár. A laser sugarat a 23 és 24 lencserendszer szétteríti, hogy a vizsgált 11 tárgy teljes felületének befedéséhez elegendően széles sugárnyaláb keletkezzen. Mechanikus letapogató helyett a találmány szerinti berendezésnek ebben a kiviteli alakjában 25 képfelbontó letapogató csövet alkalmaznak. A laser sugarat a 26 tárgylencse képezi le, a letapogató cső fényérzékeny felületére. A korábban hivatkozott leírásokban alkalmazott elrendezésekhez már megadták a megfelelő letapogató csöveket. A képfelbontó letapogató cső video jele további feldolgozás céljából a 27 szintdetektort táplálja. A szintdetektor funkciója a 4A ábra kapcsán jobban érthetővé válik. A 4A ábra mutatja a leképezendő 11 tárgy 11E élét, amelynek térbeli helyzetét meg kell határozni. A korábban hivatkozott leírásokban alkalmazott módszer szerint történik a letapogatás, és előáll az S letapogatási jel. Az X, Y! -ponttól az X3, Yi-pontig terjed, miközben áthalad az élen elhelyezkedő X2, Yj -ponton. A letapogatási jel olyan, hogy térbeli haladása az idő függvényében lineáris, ahogyan ezt a 4B ábra egyenes S2 vonala is szemlélteti, amely kifejezi az X abszcissza és az idő lineáris összefüggését. A 4C ábrán látható video jel hullámformájának időléptéke megegyezik a S2 vonaléval, és a video jel megvizsgálható a videó-amplitúdó és az idő közötti összefüggés szempontjából. A diffrakciós hatás hiányában keletkező video jel hullámformáját (figyelembe véve a letapogatási apertúra véges átmérőjét) a Wa görbe mutatja az idő függvényében. Ugyanakkor a diffrakció jelenlétében keletkező tényleges video jel hullámformát a Wb görbe mutatja. Ez a video iel hullámforma az idő függvényében (tehát a hely függvényében) jóval a Wa görbe alatt marad, és megfelel az S letapogatásijei és a mért 11E él metszéspontjának. A találmány szerinti berendezés és eljárás egyik célja, hogy a Wb görbe által meghatározott video jel hullámformából a 11E él térbeli elhelyezkedésére vonatkozó adatokat szűrjön le, függetlenül attól, hogy mekkora a távolság a 11 tárgy és a 12 optika között. Párhuzamosított fénynyaláb és nagy apertúra-számértékű leképező rendszer esetében a fent leírtaknak megfelelően a 11E él helyzete behatárolható az idő vagy az annak megfelelő X-helyzet megállapításával, mivel a video jel amplitúdója megfelel a 11E él és az S letapogatási jel keresztezésének. A 4A, 4B és 4G ábrákon szemléltetett eljárás hatékony módja az él helyzete rögzítésének egy általános célú görbe-illesztő algoritmus segítségével. Ebből a célból az Ar-Aj ! amplitúdó küszöbértéket rögzítjük, és meghatározzuk azokat a pillanatokat, amikor az egyes küszöbértékeket a video jel átlépi. Ezeket az időpontokat, amelyekben a videojel átlépi az egyes küszöbértékeket, a 4 ábrán a U, t2, stb. tj s idők mutatják. Az ísmért ArAy i amplitúdó értékek és a megállapít ottty—t 1S idők tökéletesen azonosíthatóvá teszik a videó je3 amplitúdó görbéjét. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
