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Die Erfindung betrifft ein Untersuchungssystem für bewegte Objekte und mehr im einzelnen ein Untersuchungssystem für bewegte Objekte, welches eine Fernsehkamera, oder dergleichen verwendet.
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Wenn Fernsehkameras zur Untersuchung bewegter Objekte verwendet werden, ist die Untersuchung fast unmöglich, wenn das zu untersuchende Objekt sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, da, um die Untersuchung des Objektes durch die Fernsehkamera durchzuführen, ein Bild oder Videosignal des zu untersuchenden Objekts erhalten wird durch Abtasten des Bildschirms der Fernsehkamera, auf welchen das Bild des zu untersuchenden Objekts projiziert wird, und daher eine gewisse Zeitspanne für die Objektuntersuchung erforderlich ist. Wenn sich jedoch das zu untersuchende Objekt während dieser gewissen Zeitspanne mehr als in einem gewissen Ausmaß bewegt, mit anderen Worten, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes zu groß ist, kann das Videosignal des Objekts nicht genau gemacht werden, und daher wird eine genaue Untersuchung des Objekts praktisch unmöglich.
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Aus der US-PS 38 68 478 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der mittels Fernseh-Speicherkameras Adressenlesen durchgeführt wird. Die Adressen befinden sich auf rasch vorbeilaufenden (Post-)Briefen bzw. Paketen, und zwar auf der Oberseite oder auf Objekten wie der Unterseite derselben. Zu diesem Lesen werden die Oberseite und die Unterseite mit gesteuertem Stroboskoplicht zweier Stroboskoplampen aus entsprechend verschiedenen Richtungen bestrahlt. Die Auslesesignale der Oberseite und der Unterseite werden dann in den Speichern der erforderlichen Speicherkameras gespeichert. Von Monitoren kann die Bedienungsperson die jeweilige (auf der Oberseite oder Unterseite aufgeschriebene) Adresse als Standbild auslesen, obwohl sich diese Objekte rasch weiterbewegen, nämlich deren Adressen mit den bloßen Augen nicht gelesen werden könnten.
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Bei dieser bekannten Vorrichtung sind aber noch weitere separate Zusatz-Speichereinrichtungen vorgesehen, um durch Integration jeweils mehrerer korrelierter Bilder des Objekts eine wie bekannte Anhebung des Signal-Rauschverhältnisses zu erzielen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit wenig aufwendigen Mitteln zu erreichen, daß sich das unvermeidliche Rauschen verwendeten Stroboskoplichts nicht im Fernsehbild des Objekts störend bemerkbar macht, d. h. daß trotz geringen Aufwandes ungestörtes Untersuchen von Objekten möglich ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Mit der Erfindung ist für bewegte Objekte ein wenig aufwendiges Untersuchungssystem, mit einer Bildabtasteinrichtung, einem Stroboskop, das ein zu untersuchendes und von der Bildabtasteinrichtung aufgenommenes Objekt bestrahlt, einem Positionsdetektor, der ein Positionssignal erzeugt, wenn das Objekt an einer vorbestimmten Position ankommt, sowie einer Objektuntersuchungsvorrichtung, geschaffen, wobei diese Objektuntersuchungsvorrichtung eine Einrichtung aufweist, durch die eine Zeitspanne vor und nach dem Horizontalsynchronsignal von der Bildabtasteinrichtung als Betriebspausen-Zeitspanne festgelegt wird, während der keinerlei Untersuchung ausgeführt wird, und das Stroboskop so betrieben wird, daß es Licht abstrahlt zur gleichen Zeit wie das Positionssignal, wenn dieses gleichzeitig mit dem Vertikalsynchronsignal von der Bildabtasteinrichtung ankommt, oder bei Beginn der Betriebspausen-Zeitspanne unmittelbar nach dem Positionssignal, wenn dieses zu irgend einem anderen Zeitpunkt als das Vertikalsynchronsignal ankommt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
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Fig. 1 Ein systematisches Blockschaltbild mit einem Beispiel des Untersuchungssystems für bewegte Objekte;
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Fig. 2 ein Blockschaltbild, welches einen Teil von Fig. 1 im einzelnen zeigt; und
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Fig. 3 und 4 Wellenformdiagramme, die zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung verwendet werden.
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Fig. 1 zeigt in Form eines systematischen Blockschaltbildes ein Ausführungsbeispiel des Untersuchungssystems für bewegte Objekte, welches eine Bildabtastvorrichtung verwendet, zum Beispiel eine übliche Fernsehkamera. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein zu untersuchendes Objekt, das sich in der Pfeilrichtung a 1 auf einem Förderband bewegt, das in der Figur nicht gezeigt ist, das Bezugszeichen 2 ist ein Positionsdetektor, der ermittelt, daß das Objekt 1 an einer vorbestimmten Stelle zur Untersuchung angekommen ist, und das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Bildabtastvorrichtung wie beispielsweise eine Fernsehkamera, welche ein Bild des sich bewegenden Objekts 1 aufnimmt und ein Bild- oder Videosignal a erzeugt und es zu einer Objektuntersuchungsvorrichtung 4 sendet, wenn das Objekt 1 an der vorbestimmten Stelle ankommt. Diese Objektuntersuchungsvorrichtung 4 ist, wie unten beschrieben, aufgebaut, wie in Fig. 2 gezeigt, und hat die Aufgabe, ein Stroboskopsignal c in Übereinstimmung mit den Signalen b und a von dem Positionsdetektor 2 bzw. der Fernsehkamera 3 zu erzeugen, welches ein Stroboskop 5 zur Bestrahlung des zu untersuchenden Objekts 1 antreibt, und durch Verarbeitung des Bildsignals a ein Untersuchungsergebnissignal d abzugeben. Das Stroboskop 5 strahlt durch das Signal c von der Objektuntersuchungsvorrichtung 4 Licht ab. Ferner ist eine Steuervorrichtung 6 vorgesehen, welche durch das Untersuchungsergebnissignal d von der Objektuntersuchungsvorrichtung 4 das Objekt 1 selbst oder sein Transfersystem (nicht in der Figur gezeigt) steuert.
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Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Objektuntersuchungsvorrichtung 4 mit der oben erwähnten Aufgabe. In dieser Ausführungsform ist ein Wellenformer 41 vorgesehen, der das Positionssignal b von dem Positionsdetektor 2 erhält und seine Wellenform formt und es dann zu einem Stroboskopsignalgenerator 42 sendet, beispielsweise einem monostabilen Multivibrator. Ferner ist ein Synchronseparator 45 vorgesehen, der das Bildsignal a von der Fernsehkamera 3 erhält und dann ein Vertikalsynchronsignal e sowie ein Horizontalsynchronsignal f erzeugt und diese Signale e und f zu einem Betriebspausen-Signalgenerator 46 sendet, welcher aufgebaut ist als Kombination von monostabilen Multivibratoren mit je einer vorbestimmten Zeitkonstanten oder dergleichen. Der Synchronseparator 45 erzeugt ferner ein Bild- oder Videosignal g, welches seinerseits einer Untersuchungsschaltung 47, beispielsweise einem Computer, zugeführt wird. Der oben erwähnte Betriebspausen-Signalgenerator 46 erhält das Vertikalsynchronsignal e sowie das Horizontalsynchronsignal f von dem Synchronseparator 45 und erzeugt ein vertikales Betriebspausensignal h sowie ein horizontales Betriebspausensignal i, welche beide einem Untersuchungssteuersignalgenerator 44 zugeführt werden, beispielsweise einem UND-Gatter, und erzeugt gleichzeitig auch ein vertikales Abtastimpulssignal j sowie ein horizontales Abtastimpulssignal k, welche beide dem Stroboskopsignalgenerator 42 zugeführt werden. Der Stroboskopsignalgenerator 42 erhält, wie oben erwähnt, das Positionssignal b von dem Wellenformer 41 sowie das vertikale Abtastimpulssignal j und das horizontale Abtastimpulssignal k von dem Betriebspausen- Signalgenerator 46 und erzeugt ein Signal, welches die zeitlich richtige Abstrahlung des Stroboskops 5 veranlaßt, mit anderen Worten, erzeugt ein Stroboskopsignal c; und dieses Stroboskopsignal c wird dem Stroboskop 5 zugeführt und wird gleichzeitig einem Untersuchungssperrsignalgenerator 43 wie beispielsweise einem monostabilen Multivibrator zugeführt. Der Untersuchungssperrsignalgenerator 43 erzeugt dann ein Untersuchungssperrsignal m, was die Untersuchung des zu untersuchenden Objekts für eine bestimmte Zeitspanne sperrt und sendet es zu dem Untersuchungssteuersignalgenerator 44. Während der Untersuchungssteuersignalgenerator 44 das Untersuchungssperrsignal m von dem Untersuchungssperrsignalgenerator 43 erhält, erhält er gleichzeitig das vertikale Betriebspausensignal h sowie das horizontale Betriebspausensignal i von dem Betriebspausen-Signalgenerator 46. Auf diese Weise wird durch den Untersuchungssteuersignalgenerator 44 ein Freigabesignal n erzeugt, welches die Untersuchungsschaltung 47 steuert, und dieses Freigabesignal n wird der Untersuchungsschaltung 47 zugeführt. Die Untersuchungsschaltung 47 untersucht gemäß dem Freigabesignal n, das von dem Untersuchungssteuersignalgenerator 44 zugeführt wird, das Bild- oder Videosignal g des zu untersuchenden Objekts 1, welches Signal von dem Synchronseparator 45 zugeführt wird, und erzeugt ein Ergebnissignal d der Objektuntersuchung, welches der in Fig. 1 gezeigten Steuervorrichtung zugeführt wird.
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Die Ausführungsform mit dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Aufbau arbeitet folgendermaßen: Eine Wellenform des Bildsignals a von der Fernsehkamera 3 während einer Vertikalperiode, zum Beispiel 16,7 ms, hat die in Fig. 3A dargestellte Form, wobei die im einzelnen in der horizontalen Abtastzeitspanne wie in Fig. 4A gezeigte Form a&min; hat. Der Synchronseparator 45, der dieses Bildsignal a erhält, trennt das Signal a auf in das Vertikalsynchronsignal e, wie in Fig. 3B gezeigt, und das Horizontalsynchronsignal f, wie in Fig. 4B gezeigt, als auch in die Bildsignale g und g&min;, wie in den Fig. 3C und 4C gezeigt. Da das Bildsignal a von der Fernsehkamera 3 instabil ist während der Zeiträume direkt vor und nach dem Vertikalsynchronsignal e, welches ein Zeitraum A 1 ist, wie in Fig. 3A oder 3B gezeigt, und den Zeitspannen direkt vor und nach dem Horizontalsynchronsignal f, welches eine Zeitspanne B 1 ist, wie in Fig. 4A oder 4B gezeigt, wird die Untersuchung des Bildsignals dieses Objektes 1 während dieser instabilen Zeitspannen A 1 und B 1 nicht durchgeführt. Zu diesem Zweck erzeugt der Betriebspausensignalgenerator 46 das vertikale Betriebspausensignal h, wie in Fig. 3D gezeigt, durch Erhalt des Vertikalsynchronsignals e, und das horizontale Betriebspausensignal i, wie in Fig. 4D gezeigt, durch Erhalt des Horizontalsynchronsignals f von dem Synchronseparator 45. Diese Signale h und i werden dem Untersuchungssteuersignalgenerator 44 zugeführt. Ferner erzeugt der Betriebspausensignalgenerator 46 das vertikale Abtastimpulssignal j, das auf dem Vertikalsynchronsignal e basiert, und ebenso das horizontale Abtastimpulssignal k, das auf dem Horizontalsynchronsignal f basiert. Diese Abtastimpulssignale j und k werden dem Stroboskopsignalgenerator 42 zugeführt. Dieser Stroboskopsignalgenerator 42 erhält das vertikale Abtastimpulssignal j sowie das horizontale Abtastimpulssignal k von dem Betriebspausensignalgenerator 46 sowie das Positionssignal b von dem Wellenformer 41 und erzeugt, wenn das vertikale Abtastimpulssignal j vorhanden ist oder, anders ausgedrückt, wenn das Positionssignal b während der Zeitspanne A 11, wie in Fig. 3E gezeigt, zum gleichen Zeitpunkt ankommt wie das Positionssignal b, und auch wenn kein vertikales Abtastimpulssignal j vorhanden ist, oder anders ausgedrückt, wenn das Positionssignal b ankommt während der Zeitspanne A 21, wie in Fig. 3E gezeigt, gleichzeitig mit der horizontalen Betriebspausen-Zeitspanne unmittelbar nach Ankunft des Positionssignal b, welches der Beginn der Zeitspanne D 11 ist, wie in Fig. 4E gezeigt, das Stroboskopsignal c und sendet es zu dem Stroboskop 5 als auch zu dem Untersuchungssperrsignalgenerator 43. Das Stroboskop 5 strahlt Licht aus bei Erhalt des Stroboskopsignals c. Es ist zu bemerken, daß A 2 und B 2 in den Fig. 3 und 4 Zeitspannen sind, während denen das Bildsignal g oder g&min; untersucht wird. Der Untersuchungssperrsignalgenerator 43 erhält das Stroboskopsignal c von dem Stroboskopsignalgenerator A 2 und erzeugt während einer gegebenen Zeitspanne das Untersuchungssperrsignal m, das dem Untersuchungssteuersignalgenerator 44 zugeführt wird. Die Zeitspanne dieses Untersuchungssperrsignals m ist die Zeitspanne, in der das Rauschen von der Stroboskopstrahlung auftreten kann, und beträgt je nach Art des verwendeten Stroboskops in der Mehrzahl der Fälle normal zwischen 3 und 25 Mikrosekunden. Der Untersuchungssteuersignalgenerator 44 erhält das Untersuchungssperrsignal m von dem Untersuchungssperrsignalgenerator 43 sowie das vertikale Betriebspausensignal h und das horizontale Betriebspausensignal i von dem Betriebspausensignalgenerator 46 und erzeugt das Freigabesignal n, welches gestattet, das Signal g oder g&min; des Objekts außer in den Zeitspannen zu untersuchen, in denen das Untersuchungssperrsignal m vorhanden ist, welches die vertikale Betriebspausenzeitspanne (die in Fig. 3D gezeigte Zeitspanne A 1) sowie die horizontale Betriebspausenzeitspanne (die in Fig. 4D gezeigte Zeitspanne B 1) sind, und sendet das Signal n zur Untersuchungsschaltung 47. Diese Untersuchungsschaltung 47 erhält das Bildsignal g von dem Synchronseparator 45, untersucht das Bildsignal jedes Objektes nur während der durch das Freigabesignal n gegebenen Zeitspanne, und gibt das Ergebnissignal d ab, welches der Steuervorrichtung 6 zugeführt, wie oben beschrieben, wodurch das zu untersuchende Objekt selbst oder die andere Antriebsvorrichtung gesteuert wird. Gemäß der oben beschriebenen Erfindung liegt die Strahlungszeit des Stroboskops 5 immer in der Zeitspanne, in der die Objektuntersuchungsvorrichtung praktisch nicht die Untersuchung des Objekts durchführt, und außerdem wird die Untersuchung des Objekts nicht durchgeführt während einer gegebenen Zeitspanne nach der Strahlung des Stroboskops 5; obwohl durch die Stroboskopstrahlung Rauschen erzeugt wird, wirkt sich der Einfluß nicht auf die Untersuchung des Objektes aus.
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Ferner liegt, obwohl die Stroboskopstrahlung gegenüber dem Positionssignal verzögert wird, diese Verzögerung lediglich innerhalb einer horizontalen Abtastzeit, welche bei normalen Fernsehkameras eine sehr kurze Spanne von etwa 63 Mikrosekunden ist, und folglich kann die Verzögerung vernachlässigt werden. Daher ist es dank der Erfindung bei Verwendung einer Stroboskopstrahlung möglich, ein statisches Bild des zu untersuchenden Objekts aufzufangen, welches sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, ohne einen Einfluß von dem Rauschen zu erhalten, das durch die Stroboskopstrahlung in solchem Fall entsteht, und folglich ist eine genaue Untersuchung jetzt möglich.