телевизионная система для наблюдения за перемещением горячего проката

Формула изобретения

1. Телевизионная система для наблюдения за перемещением горячего проката, транспортируемого по приводному рольгангу, которая содержит на передающей стороне телевизионную камеру (телекамеру), состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных входного объектива, светоделителя и двух датчиков телевизионного сигнала (ДТС), выполненных на основе матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС), а также селектора синхроимпульсов, коммутатора-смесителя и формирователя сигналов «рамка» и «окошко», причем первый выход светоделителя является выходом нормального оптического изображения и оптически связан с фотомишенью первого ДТС, а второй выход светоделителя - выходом увеличенного оптического изображения и оптически связан с фотомишенью второго ДТС, при этом геометрические центры фотомишеней первого и второго ДТС совпадают по вертикали и разнесены по горизонтали, а вход «синхро» второго ДТС подключен к выходу «синхро» первого ДТС, выход «видео» которого подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов и к первому информационному входу коммутатора-смесителя, второй информационный вход которого подключен к выходу «видео» второго ДТС, а третий информационный вход - к первому выходу формирователя сигналов «рамка» и «окошко», вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключены соответственно к первому и второму выходам селектора синхроимпульсов, а второй выход - к четвертому информационному входу коммутатора-смесителя, управляющий вход которого является первым управляющим входом телекамеры, а выход коммутатора-смесителя - выходом «видео» телекамеры, на приемной стороне телевизионной системы расположен персональный компьютер, а между телекамерой и компьютером - линия связи, выполняющая по двум жилам кабеля соединения выхода «видео» телекамеры с входом «видео» на компьютере и соответственно выхода сигнала по команде «Выбор режима видео» на компьютере с первым управляющим входом телекамеры, отличающаяся тем, что в состав телекамеры введены редуктор, шторка и блок управления шторкой (БУШ), первый вход которого подключен к выходу «видео» селектора синхроимпульсов, а второй вход БУШ является вторым управляющим входом телекамеры, причем шторка, кинематически связанная через редуктор с ведущим валом рольганга, пространственно ориентирована относительно фотомишени первого ДТС так, что при своем движении синхронно с прокатом шторка изолирует от фотомишени оптическую проекцию изображения проката, создавая на фотомишени монотонно нарастающее по площади «окно» непрозрачности, при этом в процессе движения шторка испытывает усилие, вырабатываемое на выходе БУШ, и возвращается в исходное начальное положение при снятии этого усилия, а в линию связи введена дополнительная жила кабеля для выполнения соединения выхода сигнала по команде «Управление шторкой» на компьютере со вторым управляющим входом телекамеры.

2. Телевизионная система по п.1, отличающаяся тем, что светоделитель телекамеры содержит последовательно расположенные и оптически связанные полупрозрачное зеркало, коллективную линзу, отражающее зеркало и дополнительный объектив, причем вход светоделителя оптически связан с входом полупрозрачного зеркала, первый выход светоделителя - с выходом дополнительного объектива, а второй выход светоделителя - со вторым выходом полупрозрачного зеркала.

3. Телевизионная система по п.1, отличающаяся тем, что в телекамере первый и второй ДТС синхронизированы по сигналу синхронизации приемника от второго ДТС, выход «синхро» которого подключен к входу «синхро» первого ДТС.

4. Телевизионная система по п.1, отличающаяся тем, что блок управления шторкой (БУШ) телекамеры содержит последовательно соединенные пиковый детектор и компаратор, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, а выход компаратора - к первому входу элемента «И», второй вход которого подключен к выходу элемента «НЕ», а выход элемента «И» - к входу блока сопряжения «цифра - усилие», при этом информационный вход пикового детектора является первым входом БУШ, второй вход которого подключен к входу элемента «НЕ» и соответственно к входу формирователя импульса сброса, выход которого подключен к управляющему входу пикового детектора, а выход блока сопряжения «цифра - усилие» является выходом БУШ.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к телевизионной технике, обеспечивающей возможности селективного масштабирования изображения, а в ней - к аппаратуре промышленного телевидения, которая выполнена с использованием фотоприемников в виде матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС) и предназначена для технологического контроля при производстве проката.

Известна технологическая система для наблюдения за перемещением горячего проката [1], состоящая из телевизионной камеры (телекамеры) с селективным масштабированием изображения, блока управления (пульта управления), видеомонитора и неподвижной измерительной линейки, расположенной параллельно раскаленному прокату, транспортируемому по приводному рольгангу. Оператор на экране видеомонитора наблюдает комбинированное изображение, в центральном «окне» которого передается увеличенное изображение переднего конца «въезжающего» проката и делений линейки, а вне «окна» - в нормальном масштабе (без увеличения) изображение всей технологической обстановки, включая прокат и линейку на всю длину. Контролируя процесс по изображению, оператор с пульта управления должен затормозить движение проката, остановив его напротив соответствующего деления (отметки) линейки, а с другой стороны, - не потерять информацию о технологической обстановке в целом.

Недостатком аналога является низкое качество изображения вне «окна», определяемое ограниченным динамическим диапазоном передаваемых телекамерой градаций яркости формируемого черно-белого изображения. В результате видеосигнал от темных и/или низкоосвещенных деталей для наблюдаемого вне «окна» объекта может либо существенно уменьшиться, либо вообще «уйти» за уровень черного.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать телевизионную систему для наблюдения за перемещением горячего проката [2], транспортируемого по приводному рольгангу, которая состоит из телекамеры с селективным масштабированием изображения, содержащей последовательно расположенные и оптически связанные входной объектив, светоделитель и два датчика телевизионного сигнала (ДТС), выполненные на основе матриц ПЗС, а также селектор синхроимпульсов, коммутатор-смеситель и формирователь сигналов «рамка» и «окошко», причем первый выход светоделителя является выходом нормального оптического изображения и оптически связан с фотомишенью первого ДТС, а второй выход светоделителя - выходом увеличенного оптического изображения и оптически связан с фотомишенью второго ДТС, при этом геометрические центры фотомишеней первого и второго ДТС совпадают по вертикали и разнесены по горизонтали, а вход «синхро» второго ДТС подключен к выходу «синхро» первого ДТС, выход «видео» которого подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов и к первому информационному входу коммутатора-смесителя, второй информационный вход которого подключен к выходу «видео» второго ДТС, а третий информационный вход - к первому выходу формирователя сигналов «рамка» и «окошко», вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключены соответственно к первому и второму выходам селектора синхроимпульсов, а второй выход - к четвертому информационному входу коммутатора-смесителя, выход которого является выходом «видео» телекамеры, а управляющий вход - управляющим входом телекамеры; причем в состав телевизионной системы входят также последовательно соединенные видеомонитор и блок управления, вход которого подключен к выходу «видео» телекамеры, а выход «Выбор режима видео» - к управляющему входу телекамеры, при этом величина порога срабатывания электронного затвора первого ДТС, устанавливаемая по его входу «управление экспозицией», смещена относительно значения порога срабатывания электронного затвора второго ДТС и время накопления (t_н1 ) первого ДТС может быть определено соотношением:

Т_н.макс. t_н1>t_н2,

где t _н2 - время накопления второго ДТС для максимальной освещенности сцены при типовом значении порога срабатывания электронного затвора;

Т_н.макс. - максимально допустимое время накопления по телевизионному стандарту.

В прототипе обеспечивается расширение динамического диапазона изображения для объектов контроля, передаваемых в комбинированном изображении вне «окна», но это расширение является ограниченным и требует выполнения предварительной подстройки режима экспонирования (накопления) телекамеры применительно к конкретным условиям сложной освещенности наблюдаемой сцены.

Задача изобретения - дополнительное расширение динамического диапазона изображения для объектов контроля, передаваемых в комбинированном изображении вне «окна», путем повышения в выходном видеосигнале телекамеры отношения сигнал/шум для темных и/или низко освещенных деталей этих объектов в режиме автоматического экспонирования независимо от условий сложной освещенности.

Для устройства прототипа предполагается наличие следующих признаков:

- на передающей стороне телевизионной системы располагается телекамера, а на приемной стороне - видеомонитор и блок управления;

- между блоками передающей и приемной стороны осуществлена линия связи, выполняющая по двум жилам кабеля соединения: выхода «видео» телекамеры с входом блока управления и соответственно выхода «Выбор режима видео» блока управления с управляющим входом телекамеры;

- в качестве видеомонитора и блока управления может быть использован персональный компьютер, например компьютер с операционной системой Windows ХР, в котором установлен продукт серии AVerTV [3];

- селектор синхроимпульсов телекамеры формирует дополнительно из входного композитного видеосигнала от первого ДТС дополнительно (на третьем выходе) сигнал изображения, не содержащий синхронизирующих импульсов.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемую телевизионную систему для наблюдения за движением горячего проката, транспортируемого по приводному рольгангу, которая содержит на передающей стороне телекамеру, состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных входного объектива, светоделителя и двух ДТС, выполненных на основе матриц ПЗС, а также селектора синхроимпульсов, коммутатора-смесителя и формирователя сигналов «рамка» и «окошко», причем первый выход светоделителя является выходом нормального оптического изображения и оптически связан с фотомишенью первого ДТС, а второй выход светоделителя - выходом увеличенного оптического изображения и оптически связан с фотомишенью второго ДТС, при этом геометрические центры фотомишеней первого и второго ДТС совпадают по вертикали и разнесены по горизонтали, а вход «синхро» второго ДТС подключен к выходу «синхро» первого ДТС, выход «видео» которого подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов и к первому информационному входу коммутатора-смесителя, второй информационный вход которого подключен к выходу «видео» второго ДТС, а третий информационный вход - к первому выходу формирователя сигналов «рамка» и «окошко», вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключены соответственно к первому и второму выходам селектора синхроимпульсов, а второй выход - к четвертому информационному входу коммутатора-смесителя, управляющий вход которого является первым управляющим входом телекамеры, а выход коммутатора-смесителя - выходом «видео» телекамеры; на приемной стороне телевизионной системы расположен персональный компьютер, а между телекамерой и компьютером - линия связи, выполняющая по двум жилам кабеля соединения выхода «видео» телекамеры с входом «видео» на компьютере и соответственно выхода сигнала по команде «Выбор режима видео» на компьютере с первым управляющим входом телекамеры, а в ее состав введены редуктор, шторка и блок управления шторкой (БУШ), первый вход которого подключен к выходу «видео» селектора синхроимпульсов, а второй вход БУШ является вторым управляющим входом телекамеры, причем шторка, кинематически связанная через редуктор с ведущим валом рольганга, пространственно ориентирована относительно фотомишени первого ДТС так, что при своем движении синхронно с прокатом шторка изолирует от фотомишени оптическую проекцию изображения проката, создавая на фотомишени монотонно нарастающее по площади «окно» непрозрачности, при этом в процессе движения шторка испытывает усилие, вырабатываемое на выходе БУШ, и возвращается в исходное начальное положение при снятии этого усилия, а в линию связи введена дополнительная жила кабеля для выполнения соединения выхода сигнала по команде «Управление шторкой» на компьютере со вторым управляющим входом телекамеры.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая телевизионная система отличается наличием новых блоков в составе телекамеры, в том числе: редуктора, шторки и блока управления шторкой; наличием в телекамере новых связей между новыми и остальными блоками, а также дополнительной жилой кабеля в линии связи.

Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемое решение отвечает требованию новизны.

В предлагаемом решении первичное формирование составляющих видеосигнала комбинированного изображения выполняется в зарядовой форме на мишенях первого и второго ДТС при различных временах экспозиции и различных коэффициентах усиления видеоусилителей, которые оптимальны или близки к оптимальным значениям для каждого из передаваемых фрагментов сцены. В отличие от прототипа, время накопления фотоприемника первого ДТС устанавливается схемой автоматической регулировки чувствительности путем оценки зарядового рельефа по всей площади фотомишени, за исключением области раскаленного проката, благодаря наличию в составе телекамеры подвижной шторки, которая полностью изолирует эту проекцию оптического изображения проката на эту фотомишень.

В результате отношение сигнал/шум ( ) для передаваемых вне области проката темных и/или низко освещенных деталей сцены увеличивается пропорционально увеличению для них энергии полезного сигнала.

По техническому результату и методам его достижения заявляемое решение соответствует требованию о наличии изобретательского уровня.

На фиг.1 изображена структурная схема заявляемой телевизионной системы, на фиг.2 - структурная схема блока управления шторкой; на фиг.3 - возможная электрическая схема выполнения блока сопряжения «цифра - усилие», входящего в состав блока управления шторкой; на фиг.4 - изображения на экране монитора компьютера, поясняющие работу телевизионной системы, при этом на фиг.4а, 5а и 6а представлены изображения в режиме видео «Общий вид» для трех последовательных временных моментов, а на фиг.4б, 5б и 6б - изображения в режиме видео «Комбинированное изображение» в эти моменты соответственно.

Заявляемая телевизионная система для наблюдения за перемещением горячего проката (см. фиг.1) содержит на передающей стороне телекамеру в позиции 1, состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных входного объектива 1-1, светоделителя 1-2 и двух ДТС 1-3 и 1-4, причем первый выход светоделителя 1-2 является выходом нормального оптического изображения и оптически связан с фотомишенью первого ДТС 1-3, а второй выход светоделителя 1-2 - выходом увеличенного оптического изображения и оптически связан с фотомишенью второго ДТС 1-4, при этом геометрические центры фотомишеней ДТС 1-3 и ДТС 1-4 совпадают по вертикали и разнесены по горизонтали, а вход «синхро» ДТС 1-4 подключен к выходу «синхро» ДТС 1-3, выход «видео» которого подключен к входу селектора 1-5 синхроимпульсов, причем в состав телекамеры 1 также входят коммутатор-смеситель 1-6, формирователь 1-7 сигналов «рамка» и «окошко», редуктор 1-8, шторка 1-9 и блок управления шторкой (БУШ) 1-10, при этом выход «видео» селектора 1-5 подключен к первому входу БУШ 1-10, первый выход селектора 1-5 - к входу строчной синхронизации формирователя 1-7, а второй выход селектора 1-5 - к входу кадровой синхронизации формирователя 1-7, при этом выход «видео» ДТС 1-3 подключен к первому информационному входу коммутатора-смесителя 1-6, второй информационный вход которого подключен к выходу «видео» ДТС 1-4, а третий информационный вход коммутатора-смесителя 1-6 - к первому выходу формирователя 1-7, второй выход которого подключен к четвертому информационному входу коммутатора-смесителя 1-6, управляющий вход которого является первым управляющим входом телекамеры 1, второй вход БУШ 1-10 - вторым управляющим входом телекамеры 1, а выход коммутатора-смесителя 1-6 - выходом «видео» телекамеры 1, которая через линию связи 2 соединена с персональным компьютером 3, расположенным на приемной стороне телевизионной системы, при этом линия связи 2 выполняет по трем жилам кабеля соединения: выход «видео» телекамеры - вход «видео» на компьютере; выход сигнала по команде «Выбор режима видео» на компьютере - первый управляющий вход телекамеры и выход сигнала по команде «Управление шторкой» на компьютере - второй управляющий вход телекамеры, причем шторка 1-9 телекамеры 1, кинематически связанная через редуктор 1-8 с ведущим валом рольганга, пространственно ориентирована относительно фотомишени ДТС 1-3 так, что при своем движении синхронно с прокатом шторка 1-9 изолирует от фотомишени ДТС 1-3 оптическую проекцию изображения проката, создавая на фотомишени ДТС 1-3 монотонно нарастающее по площади «окно» непрозрачности, при этом в процессе движения шторка 1-9 испытывает усилие, вырабатываемое на выходе БУШ 1-10, и возвращается в исходное начальное положение при снятии этого усилия.

В поле зрения телекамеры 1, как показано на фиг.1 находятся движущийся прокат (позиция 4), измерительная линейка (позиция 5), а также окружающие их объекты технологической обстановки. Приводной рольганг, транспортирующий прокат 4, занимает на фиг.1 позицию 6. Ведущий вал рольганга имеет позиционное обозначение 6-1.

В заявляемом решении ДТС 1-3 и 1-4, как и в прототипе, синхронизированы в режиме Genlock с привязкой частоты и фазы горизонтальной и вертикальной разверток по сигналу синхронизации приемника (ССП) от датчика 1-3. Возможна и другая, не показанная на фиг.1, организация внешней синхронизации: по сигналу ССП с выхода «синхро» ДТС 1-4 на вход «синхро» ДТС 1-3.

Светоделитель 1-2, как и в прототипе, содержит последовательно расположенные и оптически связанные полупрозрачное зеркало 1-2-1, коллективную линзу 1-2-2, отражающее зеркало 1-2-3 и дополнительный объектив 1-2-4, причем вход светоделителя оптически связан с входом полупрозрачного зеркала 1-2-1, первый выход светоделителя - с выходом объектива 1-2-4, а второй выход светоделителя - со вторым выходом полупрозрачного зеркала 1-2-1.

Величина разнесения по горизонтали геометрических центров фотомишеней ДТС 1-3 и 1-4 определяется величиной ½ (L-l),

где L - ширина оптического кадра входного объектива 1-1,

l - ширина фотомишени ДТС 1-4.

Редуктор 1-8 предназначен для выполнения от ведущего вала 6-1 рольганга механической передачи (зубчатой и червячной) с целью обеспечения поступательного движения шторки 1-9 синхронно с транспортированием горячего проката 4.

В процессе перемещения горячего проката шторка 1-9, входящая в состав телекамеры, осуществляет изоляцию проекции оптического изображения раскаленного и яркосветящегося проката от фотомишени первого ДТС. Очевидно, что ширина шторки выбирается исходя из вертикального размера этой проекции проката.

Блок управления шторкой (БУШ) 1-10 предназначен для инициализации процесса движения шторки 1-9 и управления ее возвратом в исходное начальное положение.

БУШ 1-10 (см. фиг.2) содержит последовательно соединенные пиковый детектор 1-10-1 и компаратор 1-10-2, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению U_n, а выход компаратора 1-10-2 - к первому входу элемента «И» 1-10-3, второй вход которого подключен к выходу элемента «НЕ» 1-10-4, а выход элемента «И» 1-10-3 - к входу блока 1-10-5 сопряжения «цифра - усилие», при этом информационный вход пикового детектора 1-10-1 является первым входом БУШ, второй вход которого подключен к входу элемента «НЕ» 1-10-4 и соответственно к входу формирователя 1-10-6 импульса сброса, выход которого подключен к управляющему входу пикового детектора 1-10-1, а выход блока 1-10-5 сопряжения «цифра - усилие» является выходом БУШ.

Пиковый детектор 1-10-1 предназначен для регистрации наибольшего уровня напряжения в видеосигнале на его информационном входе. Погрешность спада выходного напряжения пикового детектора должна позволять хранить этот уровень на время цикла одной «поездки» проката.

Формирователь 1-10-6 импульса сброса обеспечивает обнуление пикового детектора 1-10-1. Схема блока 1-10-6 может быть выполнена на основе технического решения формирователя импульса по спаду сигнала, предложенного в работе [4, с.173].

Блок 1-10-5 сопряжения «цифра - усилие» предназначен для управления силовым механизмом электромагнита при помощи цифровой слаботочной электроники, выполненной по технологии КМОП. Электрическая схема блока 1-10-5 (см. фиг.3) в настоящей заявке выполнена на основе технического решения, предложенного в работе [5, с.222-223].

В исходном состоянии на обоих входах элемента «И» 1-10-3 устанавливается низкий логический уровень (логический «0»), тогда на его выходе тоже логический «0», а оптопара оказывается включенной. При этом запирается переход база - эмиттер транзистора VT1, а в результате отсутствует возбуждение транзистора VT2, и с обмотки электромагнита снято напряжение.

Если на оба входа элемента «И» 1-10-3 подается высокий логический уровень (логическая «1»), оптопара выключается, а транзистор VT1 отпирается, что приводит к открыванию и транзистора VT2. Тогда в обмотке электромагнита протекает ток, и в итоге создается необходимое усилие на шторку 1-9.

Когда же на любой из входов элемента «И» 1-10-3 будет подан логический «0», то на его выходе установится тоже «0», а обмотка электромагнита будет обесточена.

Компьютер 3 предназначен для дистанционного выбора режимов работы телекамеры 1 и воспроизведения на экране его монитора транслируемых с телекамеры 1 сигналов изображения.

Наименование формируемых команд управления, обозначение выбираемых режимов и характеристика транслируемых сигналов с компьютера представлены в табл.1.

Таблица 1
Наименование команды	Обозначение режима	Сигнал
«Выбор режима видео»	«Общий вид»	«1»
«Комбинированное изображение»	«0»
«Управление шторкой»	«Инициализация шторки»	«0»
«Возврат шторки»	«1»

Отметим, что целесообразно осуществлять подачу указанных команд через унифицированный интерфейс, например RS-232.

Формирователь 1-7 предназначен для получения:

- сигнала «рамка» на первом выходе;

- сигнала «окошко» на втором выходе.

Формирование обоих сигналов целесообразно выполнить цифровым методом, например, на базе широко применяемого в России процессора PIC16C73-201/SP.

Как и в прототипе, размеры «рамки» определяются соотношениями:

a=X/K_м ,; b=Y/К_м,

где X и Y - размеры растра по горизонтали и вертикали соответственно;

К _м - кратность масштабирования изображения.

Формат «рамки»: а/b=4/3, где а - ширина рамки, b - высота рамки.

Ширина «окна» (А) равна длительности активной (видимой) части строки, т.е. A=X, а высота «окна» (B) совпадает с вертикальным размером рамки (b), т.е. В=b, но само «окно», как и в прототипе, всегда расположено в центре изображения симметрично относительно горизонтальной оси экрана. Координаты геометрического центра рамки: по горизонтали - (Х-а/2), а по вертикали - (Y/2), где Y - высота экрана.

Для увеличения длины горячего проката, находящегося в поле зрения телевизионной системы, входной объектив 1-1 должен иметь широкий угол поля зрения при стандартной величине формата кадра 4/3. Например, отечественный объектив «Зенитар-М 2,8/16» может обеспечить для диагонали фотомишени датчика 1-3, равной 1/3 дюйма, поле зрения по горизонтали не менее 100 угловых градусов.

Светоделитель 1-2, селектор 1-5 синхроимпульсов и коммутатор-смеситель 1-6 по назначению и схемотехническому исполнению не отличаются от соответствующих блоков прототипа.

Телевизионная система (см. фиг.1) работает следующим образом. Выделим в работе системы два упомянутых ранее режима работы по видео:

- «Общий вид»;

- «Комбинированное изображение».

Оба этих режима имеют непосредственное отношение к телекамере 1, а поэтому являются и ее режимами.

Как и в прототипе, независимо от режима работы камеры входное оптическое изображение по оптическому пути: входной объектив 1-1, полупрозрачное зеркало 1-2-1, коллективная линза 1-2-2, отражающее зеркало 1-2-3, дополнительный объектив 1-2-4, проецируется на фотомишень первого ДТС 1-3 телевизионного сигнала.

Одновременно увеличенный (в соответствии с кратностью масштабирования К_м светоделителя 1-2) фрагмент этого изображения, границы которого определяются электронной рамкой, по другому оптическому пути: входной объектив 1-1, полупрозрачное зеркало 1-2-1, проецируется на фотомишень второго ДТС 1-4.

Отметим, что кратность масштабирования К_м светоделителя 1-2, как и в прототипе, определяется отношением ширины (высоты) оптического кадра входного объектива 1-1 к соответствующим сторонам фотомишени второго ДТС 1-4.

В результате фотоэлектрического преобразования оптическое изображение каждого из ДТС преобразуется далее в соответствующие видеосигналы, а из полного телевизионного сигнала (композитного видеосигнала), формируемого на выходе ДТС 1-3, селектор 1-5 выделяет сигнал изображения, а также строчные и кадровые синхроимпульсы.

Пусть с компьютера 3 подана команда на установку в телевизионной системе режима «Общий вид». Тогда по линии связи 2 на управляющий вход коммутатора-смесителя 1-6 приходит сигнал логической «1» (см. табл.1).

В блоке 1-6 выполняется микширование видеосигнала нормального изображения, поступающего на его первый информационный вход, с сигналом рамки, подаваемым на его третий информационный вход. На экране компьютерного монитора воспроизводиться нормальное изображение объекта с наложенной на него рамкой.

Предварительно выполненная пространственная ориентация телекамеры 1 должна быть такой, чтобы изображение измерительной линейки 5 было расположено в центре экрана параллельно его ширине, как показано на фиг.4а. Одновременно оператор наблюдает на экране монитора появляющееся слева изображение горячего проката.

В этот момент оператор должен подать с компьютера 3 команду «Управление шторкой» для обеспечения в телекамере 1 режима «Инициализация шторки». В результате выполнения этой команды на второй вход БУШ 1-10 поступает сигнал логического «0» (см. табл.1), который затем инвертируется в элементе «НЕ» 1-10-4 (см. фиг.2), обеспечивая подачу сигнала логической «1» на второй вход элемента «И» 1-10-3. Одновременно положительный импульс, формируемый на выходе блока 1-10-6, обеспечивает обнуление пикового детектора 1-10-1.

По сигналу «видео», поступающего на первый вход БУШ 1-10, пиковый детектор 1-10-1 высоким уровнем на выходе регистрирует появляющийся передний конец раскаленного проката. Компаратор 1-10-2 в ситуации, когда U_видео>U _n, формирует на выходе высокий логический уровень («1»), который поступает на первый вход элемента «И» 1-10-3.

Поэтому на выходе элемента «И» 1-10-3 формируется тоже «1», по обмотке электромагнита протекает ток, а инициализация шторки 1-9 успешно выполнена. Ее итогом является осуществление механического сцепления шторки 1-9 с редуктором 1-8 и последующее поступательное движение шторки 1-9 синхронно с перемещением проката 4.

В результате в режиме «Инициализация шторки» в телекамере для ДТС 1-3 будет обеспечена полная физическая изоляция проекции оптического изображения перемещающегося проката от мишени его фотоприемника.

Одна из задач оператора состоит в том, чтобы проконтролировать появление переднего конца проката 4, движущегося параллельно измерительной линейке 5, на заключительном ее участке, т.е. когда прокат «войдет» в рамку, остановив движение напротив заданной отметки на линейке.

При переводе телевизионной системы в режим «Комбинированное изображение» на управляющем входе коммутатора-смесителя 1-6 устанавливается сигнал логического «0», а на его выходе, а следовательно, и выходе «видео» телекамеры формируется композитный видеосигнал синтезированного изображения, состоящий из сигнала увеличенного «внутрирамочного» фрагмента в границах «окна», и сигнала нормального изображения на его остальной части (см. фиг.4б). Отметим, что изображение горячего проката в «окне» не передается, т.к. в данное время прокат не находится в поле зрения ДТС 1-4. Учитывая, что основное поле зрения датчика 1-4 занимает металлическая линейка 4 с высоким коэффициентом отражения светового потока, время накопления (t_н2) его фотоприемника автоматически установится на достаточно малую величину.

В заявляемом решении составляющая комбинированного изображения вне «окна» формируется ДТС 1-3 при времени накопления t_н1>t _н2, которое будет оптимальным или близким к оптимальному значению экспозиции для данных объектов (деталей) сцены с малой яркостью и/или пониженной освещенностью.

Затем в процессе технологического перемещения горячего проката его оптическое изображение попадает в поле зрения датчика 1-4 (см. фиг.5а), поэтому в «окне» комбинированного изображения наблюдается появление увеличенного телевизионного изображения переднего конца «въезжающего» проката (см. фиг.5б).

Допустим, что процесс транспортирования проката должен быть остановлен оператором на отметке измерительной линейки 4, которая расположена напротив геометрического центра рамки, что для комбинированного изображения соответствует его середине по горизонтали. Тогда оператор плавно тормозит движение проката, добиваясь полной его остановки в момент передачи изображения на экране монитора, показанного на фиг.6б. Очевидно, что в этом случае изображение шторки, закрывающей прокат, занимает половину размера «рамки» по горизонтали (см. фиг.6а).

После завершения транспортирования горячего проката выполняется резка металла и снятие с рольганга заготовки - готового отрезка проката.

Оператор телевизионной системы в это время с компьютера 3 подает на телекамеру команду «Управления шторкой» в виде сигнала логической «1». В результате в блоке 1-10 элемент «И-НЕ» 1-10-3 (см. фиг.2) формирует на выходе низкий логический уровень, а в блоке 1-10-5 сопряжения (см. фиг.3) обесточивается электромагнит, возвращая шторку 1-9 в начальное исходное положение.

В дальнейшем операция по транспортированию горячего проката может быть повторена точно так же, как это было описано выше.

В изображении общего плана технологической обстановки, передаваемого в комбинированном изображении от ДТС 1-3 при «длительном времени» накопления (t_н1), автоматически обеспечивается повышенное отношении сигнал/шум для темных и/или низко освещенных деталей этой сцены, а следовательно, расширение динамического диапазона градаций яркости этого изображения. Этот вывод одинаково справедлив как для монохромного (черно-белого) видеосигнала, так и для видеосигнала цветного изображения.

Выигрыш в динамическом диапазоне может быть в первом приближении оценен коэффициентом, равным отношению величины «длительного времени» (t_н1 ) к величине «короткого времени» (t_н2). По сравнению с прототипом этот выигрыш получается большим, т.к. при прочих равных условиях величина t_н1 здесь обязательно «длиннее» по причине изоляции на мишени первого ДТС проекции яркосветящегося проката.

В настоящее время все блоки предлагаемого решения освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью, поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Кузьмин В.П., Челпанов В.И., Родионов О.Ф., Камышев Г.А., Антонов В.Е., Смелков В.М., Смоляков Ю.А. Телевизионная система наблюдения за горячим прокатом. // Производство проката. - 2000. - № 4. - с.36-38.

2. Патент № 2299524 РФ. МПК H04N 7/18. Телевизионная система для наблюдения за перемещением горячего проката. / В.М.Смелков, Н.С.Крылова, А.П.Огарков // Б.И. - 2007. - № 14.

3. Руководство по быстрой установке продукта Aver TV 307 от компании AverMedia TECHNOLOGIES, Inc. (Тайвань).

4. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники в трех томах. Том 2. Пер. с англ. - М.: «Мир», 1993.

5. Ленк Дж. Электронные схемы: Практическое руководство. Пер. с англ. - М.: «Мир», 1985.