Исследование дифференциального варианта включения мультискана на основе его пространственно-структурной модели

A A Meteleva; I O Arkhipov; Yu K Shelkovnikov

doi:10.22213/2410-9304-2026-3-77-82

Authors

A. A. Meteleva The Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
I. O. Arkhipov Kalashnikov Izhevsk State Technical University
Y. K. Shelkovnikov The Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2026-3-77-82

Keywords:

multiscan, differential switch-on option, difference video signal, light zone, Spatial-structural model

Abstract

The paper solves the problem of increasing accuracy, speed, and efficiency when monitoring the geometric parameters of objects using information-measuring systems (IMS) based on a television multiscan with a differential switching option. A formula for the output bipolar difference signal when constructing the envelope of the discrete distribution of parameter changes at different points of extended monitored objects is obtained. It is shown that the differential switching option does not ensure high measurement accuracy of the geometric parameters of objects based on a blurred difference signal due to the transition region limited steepness of the current-voltage characteristic of the multiscan photodiode cells. To improve the accuracy of determining the characteristics of the output difference signal, it is proposed to use a spatial-structural model where the width of the light zone profile corresponds to the extent, the zone illumination corresponds to the luminance, and its coordinate corresponds to the centroid. An IMS with modulation of the luminance of the light flux and a discrete amplitude switching option for the multiscan has been developed. The process of photoelectric data conversion is considered based on the multiscan impulse response being defined as an elementary video signal from one of its discrete photodiode cells. It is established that the input action convolution for the rectangular profile of the light zone and the impulse response explains the video signal edge blurring by its voltage aperture. The magnitude of the video signal blurring is taken into account when estimating the parameters of the light zone by subtracting the dissipation of the impulse response from the video signal dissipation. A spatial-structural model of the difference video signal for reconstructing the rectangular shape of the reference and controlled light zones is investigated. It is shown that an increase in the linearity of the output characteristic (control accuracy) of the IMS using the spatial-structural model is achieved by subtracting the rectangular reference and controlled extents.

Author Biographies

A. A. Meteleva, The Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Research Associate

I. O. Arkhipov, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

PhD in Engineering, Associate Professor

Y. K. Shelkovnikov, The Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

DSc in Engineering, Professor

References

Оптико-электронные информационно-измеритель-ные системы определения абсолютного положения объекта / Т. И. Мурашкина, Е. А. Бадеева, К. С. Самохина, А. В. Бадеев, А. А. Толова // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2022. № 1. С. 88-100.

Алгоритм определения расстояния между объектами и их линейных размеров в поле зрения активно-импульсной телевизионной измерительной системы / В. В. Капустин, А. С. Захлебин, А. К. Мовчан, М. И. Курячий, С. А. Забуга, И. Д. Мусихин, А. В. Каменский // Изв. вузов. Приборостроение. 2025. Т. 68, № 4. С. 320-327.

Диязитдинов Р. Р., Васин Н. Н. Усовершенствование алгоритма обработки видеосигналов системы технического зрения для уменьшения погрешности измерения скорости движения протяженных объектов // Труды учебных заведений связи. 2024. Т. 10, № 1. С. 41-48.

Закутаев А. А., Хетчиков Д. М., Емельянов А. В. Модель функционирования оптико-электронной системы дистанционного зондирования в условиях воздействия внешних факторов // Известия ТулГУ. Технические науки. 2024. № 7. С. 224-226.

Диязитдинов Р. Р. Метод итерационного совмещения телевизионных сигналов в измерительных системах технического зрения // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2024. Т. 18, № 1. С. 21-29.

Опыт создания контрольно-измерительных устройств на основе позиционно-чувствительного датчика «мультискан» / А. Г.Оболенсков, С. М. Латыев, С. С. Митрофанов, Б. Г. Подласкин // Оптический журнал. 2016. Т. 83, № 2. С. 57-61.

Повышение разрешающей способности позиционно-чувствительного устройства на основе датчика интегрального типа / Б. Г. Подласкин, Е. Г. Гук, А. Г. Оболенсков, А. А. Сухарев // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2017. Т. 17, № 3. С. 846-849.

Согласование параметров подвижной апертуры ПЧД мультискан и оптического сигнала для повышения координатной чувствительности датчика / Б. Г. Подласкин, Е. Г. Гук, А. Г. Оболенсков, А. А. Сухарев // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2018. Т. 18, № 3. С. 791-794.

Повышение точности позиционно-чувствительного датчика с широким полем зрения / Б. Г. Подласкин, Е. Г. Гук, А. Г. Оболенсков, А. А. Сухарев // Письма в Журнал технической физики. 2020. Т. 46, № 19. С. 47-49.

Пространственно-временные процессы в позиционно-чувствительном детекторе с подвижной вольт-амперной характеристикой / Б. Г. Подласкин, Е. Г. Гук, А. Г. Оболенсков, А. А. Сухарев // Письма в Журнал технической физики. 2022. Т. 48, № 13. С. 11-13.

Альес М. Ю., Шелковников Ю. К., Архипов И. О., Метелева А. А. Устройство для измерения линейных и угловых перемещений, скоростей и ускорений объектов. Патент на изобретение RU 2767589 C1, 17.03.2022. Заявка № 2020137615 от 16.11.2020.

Шелковников Ю. К., Кизнерцев С. Р., Метелева А. А. Информационно-измерительные системы с дифференциальным вариантом включения сканистора для изучения динамики быстропротекающих процессов // Сборник материалов XIII Международной научно-технической конференции «Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образования и производства». 2018. С. 482-488.

Arkhiphov I. O., Shelkovnikov Y. K., Meteleva A. A. The analysis of the video signal from tvscanistor using spatial-structural parameters // Instrumentation engineering, electronics and telecommunications - 2018 : сборник статей IV Международного форума. 2018. С. 11-16.

Архипов И. О., Шелковников Ю. К., Метелева А. А. Применение пространственно-структурной модели видеосигнала с телевизионного сканистора в задачах контроля геометрических параметров малоразмерных объектов // Информационные технологии и нанотехнологии (ИТНТ-2020) : сборник трудов по материалам VI Международной конференции и молодежной школы. В 4 т. / под ред. В. А. Соболева. 2020. С. 638-644.

Tlach V., AliesM.Yu., Kuric I., Sága M., ShelkovnikovYu.K., Arkhipov I.O., Korshunov A.I., Meteleva A.A. Use of spatio-structural parameters of the multiscan video signal for improving accuracy of control over object geometric parameters / Applied Sciences (Switzerland). 2023. Т. 13. № 5. С. 2994.