DE2119850C3 - Verfahren zum Messen der Bewegung eines Objekts und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen der Bewegung eines Objekts, wobei diese Messung vorgenommen werdensoll, während ein Bild des Umgebungsbereichs, in dem sich das Objekt be-

³S findet, auf dem Bildschirm eines Monitors überwacht wird. Die Erfindung befaßt sich ferner mit einer Vorrichtung zum Darsteilen eines Bilds und gleichzeitig zum Messen der Bewegung eines Objekts, das sich in dem Bild befindet. Gemäß der Erfindung können somit verschiedene Parameter, beispielsweise die . Lage, die Verschicbcgeschwindigkeit, die Beschleunigung, die Schwingung, die Drehung, die Größe, die Länge und die Helligkeit eines Objekts ohne Berührung (aus einer gewissen Entfernung) gemessen werden.

Es ist gut bekannt, daß mit Hilfe einer Fernsehvorrichtung ein Bild mit einem Objekt, das gemessen werden soll, sichtbar gemacht wer-ien kann und daß gleichzeitig Signale, die den Zustand des Objekts wiedergeben, aus den Videosignalen abgeleitet werden können, wodurch Messungen verschiedener Parameter, die zu dem Objekt gehören, ohne Berührung des Objekts und mit großer Geschwindigkeit vorgenommen werden können. Eine solche Vorrichtung macht es möglich, daß man das Abbild eines Bilds auf dem Schirm eines Fernsehempfängers beobachten kann und daß man die Bewegung der Fernsehkamera von einer entfernten Stelle aus steuern kann. Da der Zustand und die Bewegung eines Objekts mit solch einer Verrichtung gemessen werden kann, während der das Objekt umgebende Bereich beobachtet wird, sind die Meßwerte sehr zuverlässig und es läßt sich irgendeine Besonderheit bei Veränderung des Zustandcs augenblicklich feststellen.

Bei den bisher vorgeschlagenen derartigen Vorrichtungen könnte jedoch die Frequenz für die Messung nicht über die Bildwechselfrequenz angehoben werden. Wenn jedoch die Verschiebung oder Änderungsgeschwindigkeit des Objekts genügend groß ist und damit eine Meßfrequenz von mehr als 10 kHz erforderlich ist, dann ist ein Frequenzband für das Fernsehsignal von einigen 100 MHz erforderlich. Der Grund dafür liegt darin, daß die Bildwechselfrequenz größer sein muß, als die Meßfrequenz und als Folge davon ist die ganze Vorrichtung dann nicht anwendbar. Irgendein Versuch, die Zahl der Abtastlinien in dem Bild zu verringern, damit die Bildwechselfrequenz angehoben werden kann, führt zu einer Vcr-

e) Horizontal- und

Bildung von Honwntal-Spannungen fur den l^ sichtigwng der entsprechenden nung und

0 eine Horizontal- und ^^^Si f»r Bildung von Ablenkspannungen zum sten des Umgebungsbereicns Das erfindungsge "»^Verfahren tung zur Durchfuhrung des * es. daß eine örtliche Abtastung fur das Objekt jeweils zwischen zwei ^^

horizontalen Abtastungen vorgenommen kann und daß dabei die Lage, die ä di Hllgkeit un

*5

minden.ngderAunu_SunßdesBildesundauehzueiner Verrlngerung der Qenauigkejt bei der Messung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde? ein Verfahren der eingangs erwähnten Art und eine Voxrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen. bei dem die Meßgeschwindigkeit für ein Objekt in einem Bild auf das einige hundertfache gegenüber den bekannten Anordnungen angehoben werden _kann, wobei das Auflösungsvermögen nicht beeinirüchtigt wird und die Bandbreite nur unerheblich ausgedehnt werden muß.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß zum einen

der ganze Umgebungsbereich und zum anderen ein kann und daß dabei di g Teilbereich mit dem Objekt abgelastet wird, wobei »5 Größe, die Länge, die Helligkeit und » das zu erfassende Objekt langer als eine Abtastpe- den^

riode des Umgebungsbereichs vorhanden ist, daß ein Videosignal durch die Abtastung des Umgebungsbereichs gebildet und auf dem Bildschirm des Monitors wicdergegcben wird, daß der Teilbereich mit dem Ob- « ick·., das gegenüber der Fläche des Teilbereichs klein und bei automatischem Meßvor_feang gegenüber dem gesamten Umgebungsbereich, bei fremc'ausgelöstem Meßvorganggegenüberde.v.Teilbereich in einmaliger ΑΠ gekennzeichnet sein muß, in jedem Rücklauf zwisehen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen-Abtastvorgangen des ganzen Umgebungsbereichs rasierförmig abgetastct wird, wobei sich das Objekt nur so langsam fonbewegen darf, daß es während der Zeilenhinlauf-ZCH des Umgebungsbereichs nicht aus dem Teilbereich herausläuft, daß durch eine Korrekturschaltung der Teilbereich den Bewegungen des Objekts nachgefuhrt wird und daß das durch die Abtastung des Teil- ^^r^f^{teVideosi8naleinerMeßvorrichtun8}

Eine Vorrichtung zum Darstellen eines Bilds und gleichzeitig zum Messen der Bewegung eines Objekts, das sich in dem Bild befindet, ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch
^k a) eine Fernsehkameraröhre, eine Signaltrennschaltung zur Trennung eines Videosignals der Kameraröhre in ein erstes durch das Abtasten des gesamten Umgebungsbereichs des Bilds erzeugtes Videosignal und ein zweites durch das Abtasten des Teilbereichs mit dem Objekt erzeugtes Videosignal, wobei das

Objekt gegenüber dem Teilberekh klein und bei

automatischem Meßvorgang gegenüber dem ge-

samten Umgebungsbereich, bei fremd ausgelö- g g

stern Meßvorgang gegenüber dem Teilbereich in 50 einer Fernsehkamera die

einmaliger Art gekennzeichnet sein muß, und Meßgeiat ge maßder^^g

einen Monitor zur Darstellung eines überwa- F i g. 2 ein Blockschaltbild einer bevorzLgten Aus

man das Bild beobachtet, );

deosignale, die durch die ortiichen Abtastungen en

stehen, ausnutzt. piärfie ^{in ei}"

Wenn mehrere Objekte einer kleinen "™'" ™ nem Bild vorliegen, dann v.ird irgende "fs °e jekle, vorzugsweise das mit Γ »^{ßter Hc llg}""' "_;°_es wählt und dann beispielsweise mit Hilfe^e.nes Schreibstiftes in einmaliger Art. ^enn«ichnet, um die örtliche Abtastung des_ Objekts ei.izuleiten, um dann die Bewegung oder einen ähnlichen Parameter de. auf diese Weise ausgc wahhen^S ^""SI-Das crfindungsgemaße Verfahren zeigt eine" ein fachen Weg auf, mit dem ein sich rasch.'"derndes 3» Objekt innerhalb eines^mgebungstereic"*^ einzelnen Anderungsphasen ubenrachtJ^ Die zur Durchführung des ^^ZT Einrichtungen können fur den in der

semen

T3

Schaltungen, die in der Fernsehtechn.k

Die Maßnahmen die zur Vorbereitung einerMessung erforderlich smd, s.nd sehr euifa«eh-De Messung wird automatisch begonnen, wenn e π e.nages «nma 4«> liger Art gekennzeichnetes »«kljdmUg bungsbereich vorhegt. Wennmehrere.^£°£™ Vorhanden sind, dann laßt sich beispielsweise aas in

teressiercnde Objekt dadurch auswählen daß cm Lichtstrahl von Hand auf das gewünschte Objekt gc

richtet wird. _CrtnA,,_nn «,irH nachEine Ausfuhrungsform der ^Erfl"^d.^u"* *£™ '™" stehend an Hand der Zeichnungen be.sp.elshalber beschrieben. Dabei zeigt Ahiaolinien bei F i g. 1 ein Diagramm der Spur von'Ablastim en be

Fhk die ^· ^e'~™ ^B''^™^ "3

chungs bildes durch Aufnahme des ersten Video- _sr von ein-

^:;^^ÄÄnd^^ tSÄ

Abtastung des Teilbereichs ergibt, und der die nien dargestellt die meine Koordinaten der Lage des Objekts in dem Teil- 60 det werden, wobei die Rto bereich durch das zweite Videosignal in Spannungen umgesetzt werden, wobei das Objekt gceenüber dem Teilbereich klein und in einmaliger Art gekennzeichnet sein muß, wodurch Korrek-

verwcn

, di ^^

getastet werden sollen durch

dargestdH ^^^^^ Teil eines Bildes wird der ug ^ »ntal abgetastet w.e es durch.eine Linie 1J

lieh des Punktes Z, wie es durch Z₁-C₂-Z₃... Z_n angedeutet ist, mit einer höheren Ablastfrcqucnz als der Horizontalabtastfrequenz für den Umgcbungsberuich begonnen wird.

Von dem Punkt Z_n läuft der Abtastclektroncnstrahl zu einem Punkt 3 zurück, der sich direkt unter dem Punkt 2 befindet, von welchem der Umgebungsbcrcich wieder von 3 nach 4 abgetastet wird. Von dem Punkt 4 wird der Elektronenstrahl wieder zu dem Punkt z, nahe dem Punkt Z verschoben und der Veil bereich wird längs des Weges ζ,-Γ..-ε,... z„ abgetastet. Der Elektronenstrahl läuft dann zu einem Punkt 5 unter dem Punkt 3 zurück und tastet den LJmgcbungsbcreich horizontal, wie es durch die Linie 5-6 dargestellt ist. ab. Die oben beschriebene Folge von Vorgängen wird wiederholt, bis der Elektronenstrahl an dem Punkt r ankommt, un.1 der Teilbereich wird in der beschriebenen Weise abgetastet, bevor ein Umlauf des Abtastvorganges vervollständigt ist.

Aus der obigen Beschreibung ersieht man, daß der Teilbereich einschließlich des Punktes Z ortlich mit einer höheren Frequenz als der Horizontalabtastfrequenz für den Umgebungsbercich während jedes RUcklaufzcitabschnilts der horizontalen Ablastlinicn abgetastet wird.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung zur Messung des hellsten Punktes eines Bildhcrcichs als Blockschaltbild dargestellt. In dieser Vorrichtung wird eine Bildzerlegerröhre, welche keine Rcstbildwirkungaufweist, als Kameraröhre Ii verwendet, und um ihren Aufbau möglichst einfach zu halten, werden elektrostatische Ablenkelektroden für den Elektronenstrahl verwendet, und es wird den Elektroden eine Gegentakt-Strahlablcnkspannung zugeführt.

Auf die photoempfindliche Oberfläche der Kameraröhre B wird ein Bild einschließlich des zu messenden Objektpunktcs durch ein Linsensystem L fokussiert, und das von der Kameraröhre B abgegebene Video-Ausgangssignal wird in einem Verstärker A₁, verstärkt und einer Signaltrcnnschaltuhg G zugeführt. Die Signaltrennschaltung C trennt das Signal in ein erstes Videosignal, welches sich auf den ganzen

Umgebungsbercich, der durch 1-2,3-4 dargestellt

ist, bezieht und in ein zweites Videosignal welches örtlich abgetastet wird, wie es durch Z₁-Z₂, Z₃-Z_x, ■ ■ ■ dargestellt ist und welches zu dem Teilbereich mit dem Objektpunkt Z gehört. Das erste Videosignal wird anschließend einem Monitor oder Fernsehempfänger R zugeführt, während das zweite Videosignal anschließend Meßvorrichtungen X₀ und Y₀ zugeführt wird.

Die oben beschriebene Trennung des Ausgangssignals IaBt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, daß eine TOR-Schaltung vorgesehen ist, die durch das horizontale Auslastsignal leitend gemacht oder gesperrt wird, welches zum Abtasten der gesamten Fläche des Umgebungsbereichs verwendet wird. Die Meßvorrichtungen X₀ und Y₀ bilden aus dem zweiten Videosignal Signale, die dem hellsten Punkt in dem örtlich abzutastenden Teilbereich entsprechen und erzeugen an den Anschlußklemmen T_x und T₁ Spannungen, die der Horizontalkoordinate bzw. der Vertikalkoordinate der Lage des hellsten Punktes entsprechen. Dieser Teil der Schaltung ist in Fig. 3 dargestellt.

Die Atisgangssignale der Meßvorrichtungen X₀ und Y_n werden auch einer Spannungsquelle X₁ für die horizontale Ablenkspannung und einer SpannungsquelJe Y-, fiir die vertikale Ablenkspannung zugeführt, und es wird dadurch der örtlich abzutastende Teilbereich so gesteuert, daß dieser Bereich immer den zu messenden Objektpunkt Z einschließt. Die örtlichen Ab- tastablenkspannungen werden den Ausgangs<;pannungen der Spannungsquellcn X_x und V, für die Ablenkspannungen überlagert, um dadurch den Umgebungsbereich des Bilds abzutasten, oder sie werden den zuletzt genannten Ausgangsspannungcn nicht

ίο überlagert und den Ablcnkplanarelektiodcn der Fernsehkameraröhre fl zugeführt. Die Spannung* qucllcn für die horizontale und die vertikale Ablenkspannung sind in den Fig. 4 und S dargestellt, und die Kurven der horizontalen und der vertikalen Abts lcnkspannung sind in den Fig. 7 und K dargestellt. Wie man aus der Spur der Abtastlinien, die in Fi g. 1 dargestellt sind, erkennt, wird eine Horizontalablenkspannung, wie sie in Fig. 6 (α) dargestellt ist, einer Ablenkclcktrode der Kameraröhre B züge·

»o fuhrt. Durch den Kurventeil des großen Sägeitahns der horizontalen Ablenkspannung erhält man eine horizontale Abtastlinic, die quer über den Umgebungsbc -reich verläuft, und durch die kleinen Sägezahnkurven erhält man die örtlichen Ablastungen eines Teilbe -

»5 rcichs.

Die '^vj1i! dci horizontalen Abtastlinicn in einem gesamten Bildrahmen beträgt bei einem üblichen Fernsehsystem einige Hundert, und die Zahl der horizontalen Abtastlinicn in dem Ί vilbereich betrügt bci- spiclsweise X.

Da jcdoih die Abtastfläche des letztgenannten Teilbereichs nur einige Hundertstel des gesamten Bildbereichs groß ist, kann man eine Auflösung erhalten, die dieselbe Größenordnung hat, wie diejenige der Hintergrundsbildflächc. Da die schiefen Winkel der beiden Sägczahnkurventeile gleich sind, kann die Bandbreite, die zur Übertragung des Fernsehsignals notwendig ist, auf einem üblichen Wert gehalten werden. Bei der besonderen Ausführungsform ist der Rücklauf/citabschnitt zwischen zwei nebeneinander liegenden horizontalen Abtastvorgängen über den gesamten Umgebungsbereich auf einen Wert ausgedehnt, der in der Größenordnung der Hälfte der Abtastzeit liegt.

In F i g. 6 (b) ist ein Steuersignal für sie Spannungsq lic lic für die horizontale Ablenkspannung über den gesamten Abtastbcrcich dargestellt, und in Fig. 6 (c) ist eine Kurve dargestellt, die die vertikalen ultd horizontalen Steuersignale für die Abtastung des Teilbe - reichs enthält, wobei die weiteren Impulse für die vertikale Steuerung und die schnelleren Impulse für die horizontale Steuerung verwendet werden. Das erste Videosignal, das bereits oben erwähnt wurde, welches durch die Abtastung des Bilds über die gesamte Fläche entsteht, ist in Fig. 6 (d) dargestellt. Wenn dieses Videosignal dem Empfänger R m Fig. 1 zugeführt wird, dann wird auf der fUldoberfläche des Empfängers R das Hintergrundsbild für die gesamte Fläche erzeugt. In Fig. 6 (e) ist eine Detektorkurve in dem örtlich abzutastenden Teilbereich zur Feststellung des hellsten Punktes dargestellt, während in Fig. 6 {/) ein Videosignal (das zweite Videosignal) dargestellt ist, welches durch die örtliche Abtastung entsteht, und welches den Meßvorrichtungen X₀ and Y₀ in Fig. 1 zugeführt wird.

Wenn das in F i fe. ü (/) dargestellte Videosignal der Anschlußklemme T₁ in Fig. 3 zugeführt wird, dann wird durch dieses Signal ein Kondensator C₀ über eine

Diode D aufgeladen. Die in Fig. 3 dargestellte Konstantstrom-Entladcschaltung Fist normalerweise geöffnet, und eine Differenzierschaltung V hat einen großen Eingangswiderstand. Aus diesem Grund wird der Kondensator C„ innerhalb des Videosignals auf einer Spitzenspannung gehalten. Wenn ein Steuersignal zar Vertikalablenkung zur örtlichen Abtastung der Anschlußklemme T₂ zugeführt wird, dann wird die Konstantstrom-Entladeschaltung F bestätigt und der Kondensator C₀ wird um einen gewünschten Wert entladen. Als Folge davon nimmt die Spannung, die auf dem Wert der vorhergehenden Spitzenspannung indem Videosignal gehalten wurde, um diesen Betrag ab. Wenn eine andere Spitzenspannung in dem Videosignal dem Kondensator C₀ zugeführt wird, dann wächst die Spannung an dem Kondensator C₁, wieder auf einen Wert an, der gleich der neuen Spitzenspannung ist, wodurch eine Spannungskurve, wie sie in Fig. 6 (e) dargestellt ist, an dem Kondensator C₀auftritt. Diese Spannung wird in der Differenzierschaltung V differenziert, und es wird eine Impulsreihe, wie sie in Fig. 6 (g) dargestellt ist, an der Ausgangsklemme abgegeben.

Es sei angenommen, daß der zu messende Objektpunkt Z, der in Fig. 1 dargestellt ist,der hellste Punkt in dem Teilbereich ist. Der oben erwähnte Impuls wird dann zu einem Zeitpunkt erzeugt, wenn dieser Punkt dutch den Elektronenstrahl abgetastet wird, und es wird ein Schalter S₁ durch jeden Impuls der Kurve nach Fig. 6 (g) geschlossen. Einer weiteren Anschlußklemme T₃ des Schalters S₁ wird ein Steuersignal zur Horizontalablenkung, welches in Fig. 6 (t) dargestellt ist, zugeführt und der Schalter S₁ wird durch dieses Signal geöffnet.

Als Folge davon fließt ein Strom von einer Konsiantstromquelle /, in einen Kondensator C₁ während eines Zeitabschnitts, der beim Eintreffen eines Impulses nach Fig. 6 (g) beginnt und beim Eintreffen des nächstfolgenden Steuersignals für Horizontalablenkung endet. Der Sprung V₁ der Klemmenspannung des Kondensators C₁ entspricht dem Abstand X in Fig. 1, der von dem rechten Rand des Teilbereichs bis zu dem Punkt Z gemessen wird.

Ferner wird ein Steuersignal für horizontale Ablenkung, wie es in F i g. 6 (b) dargestellt ist, zur Abtastung der gesamten Fläche einer weiteren Klemme T₄ zugeführt, und die hintere Flanke dieses Signals schließt augenblicklich einen Schalter S₁. Die Spannung, die an dem Kondensator C₁ anliegt, wird damit mit der Ausgangsspannung eitles Verstärkers A₁ zusammengebracht, der eine geringe Ausgangsimpedanz hat. Der Verlauf der Klemmenspannir.ig an dem Kondensator C₁ ist in Fig. 6 (Λ) dargestellt.

Entsprechend wird ein Abtastimpuls, wie er in F i g. 6 (i) dargestellt ist, einer Klemme T₅ zu geeigneter Zeit dem Steuersignal für die Horizontalablenkung zugeführt, und es wird ein Schalter S₃ augenblicklich durch dieses Signal geschlossen. Durch das Schließen des Schalters S₃ entsteht ein Ausgangspuls, mit einer Amplitude, die einer Spannung V₁ in Fig. 6 (A) entspricht, der von einer Ausgangsklemme O₁ abgegeben wird. Der Spitzenwert dieser Ausgangsimpulse wird in einer Vorrichtung gespeichert, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, und ein Ausgangssignal, wie es in Fig. 6 (J) dargestellt ist, wird von einer Ausgangsklemme T₁ der Meßvorrichtung Λ"_ο, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, abgegeben.

Ferner wird, wie es an Hand der Fi g. 4 und 5 noch beschrieben wird, die Lage der folgenden örtlichen Abtastung durch das oben beschriebene Ausgangssignal bestimmt und gleichzeitig kann die gleiche Lage durch eine feste Spannung V₃ dargestellt werden, da das oben erwähnte Ausgangssignal auch einer Ausgangsklemme T₍, zugeführt wird. Aus der obigen Beschreibung ersieht man, daß die Horizontalkoordinate des Meßpunktes z,, der in Fig. I dargestellt ist, durch ein Ausgangssignal der Anschlußklemme T_x dargestellt werden kann.

In Fig. 7 ist der Verlauf einer vertikalen Abtastkurve dargestellt. Der Sägezahnkurventeil dieser Kurve entspricht der Abtastung des ganzen Umgebungsbereichs und der gepulste Teil der Kurve ent-

>5 spricht der örtlichen Abtastung des Teilbereichs.

In Fig. 8 (λ) ist ein Teil der Kurve nach Fig. 7 stark vergrößert dargestellt, und in Fig. 8 (/) ist eine Kurve der Spannung dargestellt, die an dem Kondensator C₀ in der Meßvorrichtung V₀ aufgebaut wird.

»ο In den Fig. S (m) und 8 (n) ist ein Videosignal angedeutet, wie es in Fig. 6 (/) dargestellt ist, ebenso wie ein Signal, welches dem differenzierten Ausgangssignal, wie es in Fig. 6 (g) dargestellt ist, entspricht. Folglich wird ein Steuersignal für die horizontale

»5 Ablenkung wie es in Fig. 6 (b) dargestellt ist, der Anschlußklemme T₃ in Fig. 3 zugeführt, damit der Schalter S₁ durch die Vorderflanke des Steuersignals zur horizontalen Ablenkung geöffnet wird. Damit wird die Spannung an dem Kondensator C₁, so wie

es in Fig. 8 (o) dargestellt ist, verändert, und diese Spannung wird durch einen Puls P₁ der dem Puls nach Fi g. 6 (/) ähnlich !,abgetastet. Damit wird der Spitzenwert, der Ausgangsimpulsc, den man auf diese Weise erhält, gespeichert, und es läßt sich ein Ausgangssignal, wie es in Fig. 8 (g) dargestellt ist. von der Ausgangsklemme T_y, die in Fig. 2 dargestellt ist, erreichen. Dieses Ausgangssignal stellt die Vertikalkoordinate der Lage des zu messenden Objektes Z dar, das in Fig. 1 dargestellt ist.

In F i g. 4 ist eine Schaltung für die Spannungsquellen X₁, und X₂ für horizontale Ablenkspannungen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, gezeigt: Ein Kondensator C₂ wird von einem Ausgangsstrom einer Konstantstromquelle I₂ geladen; ein Steuersignal für Horizontalablenkung zum Abtasten des gesamten Bereichs, wie es in Fig. 6 {b) dargestellt ist, wird der Anschlußklemme T₇ zugeführt; ein Steuersignal zur örtlichen Abtastung, wie es in Fig. 6 (c) dargestellt ist, wird einer Anschlußklemme T, zugeführt; und

Schalter S₄ und S₅ werden durch diese Signale entsprechend geschlossen.

Es wird ferner ein Ausgangssignal der Meßvorrichtung X₀ mit einem Verlauf, wie es in Fi g. 6 (/") dargestellt ist, einer Anschlußklemme T₉ zugeführt, so daß eine Spannung, die dem obenerwähnten Ausgangssignal entspricht, an der Ausgangsklemme eines Verstärkers A₁ entsteht, der eine genügend geringe Ausgangsimpedanz aufweist. Wenn der Schalter S₁ zunächst durch das Signal, wie es in Fi g. 6 (fe) darge-

So stellt ist, geschlossen wird, dann wird die Spannung an dem Kondensator C₂ direkt an die Spannung einei Gleichspannungsquelle E₁ angelegt. Wenn der Schalter offen ist, dann wird der Kondensator C₂ durct einen Strom geladen, der von der Konstäntstrom quelle I₂ abgegeben wird, und die Spannung an den Kondensator C₂ wird linear erhöht, damit der schräj ansteigende Teil der Sägezahnkurve, die in Fi g. 6 (a dargestellt ist, entsteht.

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Als nächstes wird der Schalte durch die Wirkung des Steuersignals für die örtliche Abtastung, »ie es in F i g. 6 (c) dargestellt ist. geschlossen, wodurch die Spannung an dem Kondensator C₁ auf einen Wert gebracht wird der der Lage des Objektpunktes Z entspricht, die von ihm zu der Zeit der davor iiegeinden örtlichen Abtastung eingenommen wurde. Die in Fig. ο (α)dargestellte Spannung V₁ ist diese festgehaltene Spannung. Wenn der Schalter S₅ geöffnet wird, dann wird der Kondensator C₂ durch einen Ausgangsstrom der Konstantstromquelle /_: geladen, und die Spannung an dem Kondensator C-. nimmt linear zu. Da jedoch der Schalter S₅ mit kurzer Wjederholzeit geöffnet und geschlossen wird, entsteht die Sägezahnkurve mit geringer Amplitude, wie sie in Fig. 6 (a) dargestellt ist. Auf diese Weise kann die Abllenkspannung.die in Fig. 6 (β) dargestellt ist, an der Ausgangsklemme O, in Fig. 4 abgegeben werden.

In Fig. 5 sind Schaltungen dargestellt, die sich auf die Spannune?quellen V', und Y- für Vertikalablenkspannungen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, beziehen, wobei ein Kondensator C, durch den Ausgangsstrom einer Konstantstromquelle /, geladen wird, und wobei gleichzeitig ein Steuersignal zur vertikalen Ablenkung über den gesamten Abtastbereich einer Anschlußklemme T₁₀ zugeführt wird, durch welche ein Schalter S_t geschlossen wird und die Kondensatorspannung damit an eine Gleichspannungsquelle E_; angeschlossen wird. Als Folge davon erscheint eins Spannung an der Ausgangsklemmc eines Verstärkers -i, mit genügend geringer Ausgangsimpedanz, deren Sägezahnkurvenform in Fig. 7 dargestellt ist.

Andererseits wird ein Austastsigna! der Anschlußklemme T₁₁ für einen Zeitabschnitt zugeführt, der der Rücklaufzeit der horizontalen Abtastlinien für den Umgebungsbereich entspricht, so daß ein Schalter S₇ durch dieses Austastsignal geöffnet wird. Durch das öffnen des Schalters S- wird eine Sägezahnkurve an der Ausgangsklemme O, abgegeben, bei der ein Signalteil, der durch einen Zeitabschnitt t in Fig. S (k) darge<-'ellt ist. d. h. der Impulsteil, der in F i g. 7 dargestellt i>i, fehlt. Es wird ferner ein Impuls relativ großer Breite, der in Fig. 6 (c) dargestellten Kurve, mit anderen Worten: ein Steuersignal zur vertikalen Ablenkung für die lokale Abtastung einer Anschlußklemme T₁₁ zugeführt, wodurch ein Schalter S_? geschlossen wird, und es wird ein Ausgangssignai von einer Meßvorrichtung Y₀. die in Fi g. 2 dargestellt ist, einer AnschiußJdemme T₁₃ zugeführt.

Es entsteht eroedens zatetzt genannten Ausgangssignal entsprechende Spannung an der Ausgangsklemme eines Verstärkers A_t, der eine geringe AusgaiigsBDpedanz aufweist, wodurch dk Spannung an dem Kondensator C₄ jedesmal dann, wenn der Schaller S, geschlossen wird, auf einem bestimmten Wert gehalten wird. Der Kondensator C₄ wird durch den Ausgangsstrom einer Konstantstromqueüle /, geladen. Wenn der Schalter S₇ geöffnet wird, dann wird der Schalter S₈ gleichmäßig geschlossen, und die Spannung an dem Kondensator C₄ wird auf einen bestimmten Wert festgehalten, der der vertikalen Koordinate des Objektpufikies Z zu der Zeit der davor liegenden örtlichen Abtastung entspricht. Wenn der

ίο Schalter S_s geöffnet wird, dann steigt die Spannung an dem Kondensator C\ linear an. und diese Spannung wird von der Ausgangsklemme O₃ abgegeben.

Wenn jedoch der Schalter S, geschlossen ist, dann wird die Ausgangsspannung des Verstärkers A₃ von der Ausgangsklemme O_x abgegeben, unabhängig davon, wie groß die Auf'.adespannung des Kondensators C₄ ist, weil der Verstärker A, eine geringe Ausgangsimpedanz hat. Damit kann die vertikale Ablenkspannung, wie sie in Fig. 7 und Fig 8 (A) dargestellt ist,

»o von der Ausgangsklemme O, abgegeben werden

Gemäß der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird im wesentlichen eine örtliche Abtastung eines Teilbereichs ausgeführt, nachdem jede Hori?ontalabtastung des Bilds im I'm-

»5 gebungsbereich vorgenommen worden ist. wodurch die Bewegung, die Größe, die Länge, die Helligkei; und andere Eigenschaften eines Objektkorpers m;t Hilfe des Videosignals, welches man durch die örtlwhe Abtastung erhält, gemessen werden können, während der Objektkorpcr auf einem Bildschirm des EmptNigers beobachtet wird. Damit kann der Abtastrcjtra:ni für die Nfessung .uif die Zeit der horizontalen Ar'?- stung der gesamten Bikibreite vermindert werden. und aus diesem Grund kann eine Veränderung Jer Bewegung oder des Zustand* des Ghjektkörpers ^r it

einer Präzision gemessen werden, die einige hund n mal so groß «st. wie die der bekannten Vorrichtung n.

Ferner kann wegen des Teübere"chs der Nachi.^;l

der Verminderung der Auflösung durch kleinere AN tasilinien vermindert werden, und gleichzeitig kann eine Ausdehnung des erforderlichen Frequenzband>·■> /ur Übertragung des Signals verhindert werden. Dadurch wird wiederum eine Vereinfachung des Autb.s'js der Wirrichtung möglich, wodurch die Sehmalhet! d-is

♦5 Teilbereichs mit einer l'nterschcidung. tines Obick;-punktes von anderen Objektpunkten möglich tsi. wenn verschiedene solche Punkte in der Bildebene vorliegen. In dem Teilbereich kann irgendeiner der Objektpunkte, die gemessen werden sollen, beispiete-

so weise mit Hufe eines Schreibstiftes, herausgegriffen werden, und die Messung kann an dem avf diese Weise herausgegriffenen Objdkrpunkt vorgenommen werden und automatisch in dem urttidhen Teilbereich ausgeführt werde«.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen der Bewegung eines Objekts, wobei diese Messung vorgenommen werden soll, während ein Bild des Umgebungsbereichsi, in dem sich das Objekt befindet, auf dem Bildschirm eines Monitors überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum einen der ganze Umgebungsbereich (1 -2,3-4.. r-1, r) und zum anderen ein Teilbereich (Z|-2_Z, ζ_%-ζ_λ,... *„-!, Z_n) mit dem Objekt (Z) abgetastet wird, wobei das zu erfassende Objekt (Z) länger als eine Abtastperiode des Umgebungsbereichs vorhanden ist, daß ein Videosignal durch die Abtastung des Umgebungsbereichs gebildet und auf dem Bildschirm des Monitors (R) wiedergegeben wird, daß der Teilbereich mit dem Objekt (Z), das gegenüber der Fläche des Teilbereichs klein und bei automatischem Mcövorgang gegenüber dem gesamten Umgebungsbereich, bei fremd ausgelöstem Meßvorgang gegenüber dem Teilbereich in einmaliger Art gekennzeichnet sein muß, in jedem Rücklauf zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen-Abtastvorgängen (z. B. zwischen 3-4, 5-6) des ganzen Umgebungsbereichs .asterförmig abgetastet wird, wobei sich das Objekt nur so langsam fortbewegen darf, daß es während der Zeilenhinlaufzeit (z. B. 3-4) des Umgebungsbereichs nicht aus dem Teilbereich herausläuft, daß durch eine Korrekturschaltung der Teilbereich den Bewegungen des Objekts nachgefüiirt wird und daß dasdi'.rch die Abtastung des Teilt -reichs erzeugte Videosignal einer Meßvorrichtung (X₀, Y₀) zugeführt wird.

2. Vorrichtung zum Darstellen eines Bilds und gleichzeitig zum Messen der Bewegung eines Objekts, das sich in dem Bild befindet, gekennzeichnet durch

a) eine Fernsehkameraröhre (Fig. 2, B);

b) eine Signaltrennschaltung (Fig. 2, G) zur Trennung eines Videosignals der Kameraröhre in ein erstes durch das Abtasten des gesamten Umgebungsbereichs des Bilds erzeugtes Videosignal und ein zweites durch das Abtasten des Teilbereichs mit dem Objekt erzeugtes Videosignal, "vobei das Objekt gegenüber dem Teilbereich klein und bei automatischem Meßvorgang gegenüber dem gesamten Umgebungsbereich, bei fremd ausgelöstem Meßvorgang gegenüber dem Teilbereich in einmaliger Art gekennzeichnet sein muß.

c) einen Monitor (Fig. 2, R) zur Darstellung eines Ubcrwachungsbildes durch Aufnahme des ersten Videosignals;

d) Meßvorrichtungen (Fig. 2, X₀ und V_n und Fig. 3)mit einer Objckteinfangschaltung, in der die Koordinaten der Lage des Objekts in dem Umgebungsbereich durch ein Signal bestimmt werden, das sich durch einmalige Abtastung des Teilbereichs ergibt, und der die Koordinaten der Lage des Objekts in dem Teilbereich durch das zweite Videosignal in Spannungen umgesetzt werden, wobei das Objekt gegenüber dem Teilbereich klein und in einmaliger Art gekennzeichnet sein muß, wodurch Korrekturspannungen gebildet

werden, die es ermöglichen, daß der Teilbereich der Bewegung des Objekts folgt, so daß das Objekt während eine* Rücklaufs den Teilbereich nicht verläßt,

e) Horizontal- und Vcrrtkalspannungsquellen (Fig. 2, X₁ und y,; Fig. 4 und Fig. 5) zur Bildung von Horizontal- und Verttkalablenkspannungen für den Teilbereich unter

• Berücksichtigung der entsprechenden Korrekturspannung und

f) eine Horizontal- und Vertikalspannungsqueile (Fig. 2, X_x und V₁; Fig. 4 und Fig. 5) zur Bildung von Ablenkspannungen zum Abtasten des Umgebungsbereichs.