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

А А Метелева; И О Архипов; Ю К Шелковников

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

Авторы

А. А. Метелева Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН
И. О. Архипов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
Ю. К. Шелковников Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН

DOI:

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

Ключевые слова:

мультискан, дифференциальный вариант включения, разностный видеосигнал, световая зона, пространственно-структурнаямодель

Аннотация

В работе решается задача повышения точности, быстродействия и эффективности контроля геометрических параметров объектов информационно-измерительными системами (ИИС) на основе телевизионного мультискана с дифференциальным вариантом его включения. Получена формула для выходного двуполярного разностного сигнала при построении огибающей дискретного распределения величин изменений параметров в различных точках протяженных контролируемых объектов. Показано, что дифференциальный вариант включения не позволяет обеспечить высокую точность измерений геометрических параметров объектов по размытому разностному сигналу из-за ограниченной крутизны переходного участка вольт-амперной характеристики фотодиодных ячеек мультискана. Предложено для повышения точности определения характеристик выходного разностного сигнала использовать пространственно-структурную модель, в которой ширина профиля световой зоны соответствует экстенту, освещенность зоны - яркости, а ее координата - центроиду. Разработана ИИС с модуляцией яркости светового потока и дискретным амплитудным вариантом включения мультискана. Рассмотрен процесс фотоэлектрического преобразования информации на основе импульсной характеристики мультискана, которая определена как элементарный видеосигнал от его одной дискретной фотодиодной ячейки. Установлено, что свертка входного воздействия прямоугольного профиля световой зоны и импульсной характеристики объясняет размытие фронтов видеосигнала его вольтовой апертурой. Учет величины размытия видеосигнала при оценке параметров световой зоны обеспечивается вычитанием диссипации импульсной характеристики из диссипации видеосигнала. Исследована пространственно-структурная модель разностного видеосигнала для восстановления прямоугольной формы эталонной и контролируемой световых зон. Показано, что увеличение линейности выходной характеристики (точности контроля) ИИС при использовании пространственно-структурной модели достигается вычитанием прямоугольных эталонного и контролируемого экстентов.

Биографии авторов

А. А. Метелева, Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН

кандидат технических наук, доцент

И. О. Архипов, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент

Ю. К. Шелковников, Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН

доктор технических наук, профессор

Библиографические ссылки

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.