基本的助记符号 、
R---------resister表示电阻器类 S---------switch表示开关选择器类 G-------表示电源类 GB------表示蓄电池
B--------battery电池的代名词 DC-----direct current直流电 AC-----alternating current交流电 ST------start表示启动 STP----stop表示停止 GS------表示同步发电机 YB------表示制动电磁铁 CW-----表示顺时针电流 CCW----表示逆时针电流 KM------表示接触器线圈 KA------表示继电器线圈 KT------表示时间继电器线圈
SB------表示按钮行程开关转换开关 M-------motor表示马达 FU-----fuse表示保险丝
查先看图法的要点：
A:分析主电路。从主电路入手，根据每台电动机和执行电气的控制要求去分析各电动机和执行电气的控制内容。
B:分析控制电路。根据主电路中各电动机和执行电气的控制要求，注意找出控制电路中的控制环节，将控制电路“化整为零”，按功能不同划分成若干个局部控制电路来进行分析。如果控制电路较复杂，则可先排除照明、显示等于控制关系不密切的电路。
C分析信号、显示电路与照明电路。控制电路中执行的工作状态显示、电源显示、参数测定、
故障报警和照明电路等部分，多是由控制电路中的元件来控制的，一次还要回头来对照控制电路对这部分电路进行分析。
D:分析连锁与保护环节。生产机械对于安全性、可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了
合理的选择拖动、控制方案以外，在控制电路中还设置了一系列电气保护和必要的电气连锁。在电气控制电路图的分析过程中，电气连锁于电气保护环节是一个重要内容，不能遗漏。
F:分析特殊控制环节。在木屑控制电路中，还设置了一些与主电路、控制电路关系不密切，
相对独立的某些特殊环节，如产品技术装置、自动监测系统、晶闸管触发电路合资动调温装置等。
这些部分往往自成一个小系统，期看图分析的方法可参照上述分析过程。
G:总体检查。经过“化整为零”，逐步分析每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关
系后，还必须用“集零为整”的方法，检查整个控制电路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，已达到清楚的理解电路图中每一个电气元件的作用、工作过程及主要参数。
以下图为例： 电动机总控 一号点控制 2号点控制 电源开关及保护 电动机M主电路
号控制点号控制点 看图思路
一机多地控制电路如图所示。主回路总控制部分安装在泵房，其上设有检修试验用的启停按钮。1号控制点，2号控制点等是各使用点所装的结构相同的控制板。总开关QF平时在合闸位置。 为检修试验方便，泵房装有总控制部分。接触器KM线圈通过中间继电器KA0的动合触头控制而不用KM的动合触头自锁，否则各控制点使KM得电吸合后无法关泵。各控制点通过相应中间继电器的动合触头来控制接触器KM。各控制点中间继电器动合触头与总控制中间继电器动合触头相并联。 看图实践
当1号控制点需要开泵时，可先合上本控制点控制开关S1[6]，然后按启动按钮SB11[5]，则中间继电器KA1得电吸合并自锁，其触头KA1（3-4）[6]接通，使接触器KM[4]得电吸合，水泵电动机M启动；KA1（5-6）[6]接通，使进水阀YV1打开，为设备供水。红色信号灯HR1亮，表示该点已投入，绿灯HG1亮，表示水泵电源已接通。而KA1的动合触头KA1（3-4）闭合，使KM锁住，以防止其他控制点关泵而使KM失电释放。
假如2号控制点也要用水，则合上开关S2[8]后，灯HG2[8]亮（通过已闭合的触头KA1（3-4）），表示水泵已被别人启动。这时只要按SB21[7]，继电器KA2得电吸合并自锁，其触头KA2（5-6）[8]闭合，使水阀YV2开阀供水，同时KA2的动合触头KA2（3-4）[8]闭合使KM锁住，以防别人关泵造成KM失电。假如1号控制点不用水，则只要按自己的停止按钮SB12[5]或断开S1则KA1失电释放，1号控制点的灯熄，阀关，水停。在断开S1后，若HG1未熄灭，则表示别处尚在用水。这时，由于2号控制点的KA2（3-4）仍处于接通状态，因此1号点关掉后并不切断2号点的供水。这就实现了每个点都可能单独开泵，而当多台设备都正在用水时，每个控制点都能防止别的控制点关泵而停泵，形成“自锁”，只有最后一个控制点关掉时，循环泵才会停止。 电路点评
总控制部分与各控制点之间仅用3根公用控制线连接，当需要增加冷却设备时，只需将公用线延伸至该点的控制板上，无需更改其他点的接线。
三相交流电相序检测电路
图１电路用于检测三相交流电的相序是否正确。若相序正确，则电路输出信号驱动继电器吸合，接通用电设备的三相交流电源；否则，不接通电源以保护用电设备。
该电路主要由一片ＣＤ４０１３双Ｄ触发器构成。三相交流电经降压、整流后变换为低压脉冲信号输入到本电路的Ａ、Ｂ、Ｃ端，Ａ、Ｂ两端信号经过电阻和稳压二极管限幅、整形后，分别作为两个Ｄ触发器的时钟信号，Ｃ端信号经微分电路变为尖脉冲作用于两触发器的复位端Ｒ。若相位顺序正确，即以Ａ、Ｂ、Ｃ的顺序出现正脉冲，如图２（ａ）所示，则Ａ的上升沿首先使Ｑ１输出高电平，然后Ｑ２在Ｂ的上升沿作用下变为高电平，最后Ｃ的上升沿在Ｒ端产生的尖脉冲使两个Ｄ触发器复位，Ｑ１、Ｑ２回到低电平，完成一次循环。三相交流电是周期信号，Ｑ２输出脉冲的频率与三相交流电频率相同，其电压的直流分量就是Ｃ２（２２μＦ）电容上的电压。该电压使三极管导通，继电器接通用电设备的三相电源。若相序不对，则Ｑ２输出保持低电平不变，三极管截止，保证了用电设备的三相交流电源不被接通。各点波形如图２（ｂ）所示。
CCD 知识详解
CCD (Charge Coupled Device) ，电荷耦合器件，是一种金属－氧化物－半导体结构的新型器件，其基本结构是一种密排的MOS电容器，能够存储由入射光在CCD像敏单元激发出的光信息电荷，并能在适当相序的时钟脉冲驱动下，把存储的电荷以电荷包的形式定向传输转移，实现自扫描，完成从光信号到电信号的转换。这种电信号通常是符合电视标准的视频信号，可在电视屏幕上复原成物
体的可见光像，也可以将信号存储在磁带机内，或输入计算机，进行图像增强、识别、存储等处理。因此，CCD器件是一种理想的摄像器件。
2 CCD的主要特性
与真空摄像管相比，固体摄像器件有如下特点：
（1）体积小、重量轻、耗电少、启动快、寿命长和可靠性高。
（2）光谱响应范围宽。一般的CCD器件可工作在400nm～1100nm波长范围内。最大响应约在900nm。在紫外区，由于硅片自身的吸收，量子效率下降，但采用背部照射减薄的CCD，工作波长极限可达100nm。
（3）灵敏度高。CCD具有很高的单元光量子产率，正面照射的CCD的量子产率可达20％，若采用背部照射减薄的CCD，其单元量子产率高达90％以上。另外，CCD的暗电流很小，检测噪音也很低。因此，即使在低照度下(10-21x)，CCD也能顺利完成光电转换和信号输出。
（4）动态响应范围宽。CCD的动态响应范围在4个数量级以上最高可达8个数量级。
（5）可达很高的分辨率，线阵器件已有7000像元，可分辨最小尺寸7μm；面阵器件己达4096像元 4096像元，CCD摄像机分辨率已超过1000线以上。
（6） 易与微光像增强器级联耦合，能在低光条件下采集信号。
（7）抗过度曝光性能。过强的光会使光敏元饱和，但不会导致芯片毁坏。
基于以上特性，将CCD用于微光电视系统中，不仅可以提高系统终端显示图象的质量，而且可以利用计算机对图像进行增强、识别、存储等操作。
3 CCD微光电视系统的组成
4 像增强器与CCD的耦合
现在，单独的CCD器件的灵敏度虽然可以在低照度环境下工作，但要将CCD单独应用于微光电视系统还不可能，因此，可以将微光像增强器与CCD进行耦合，让光子在到达CCD器件之前使光子先得到增益。微光像增强器与CCD耦合方式有三种：
（1）光纤光锥耦合方式
光纤光锥也是一种光纤传像器件，它一头大，另一头小，利用纤维光学传像原理，可将微光管光纤面板荧光屏(通常，Φ有效为Φ18、Φ25或Φ30mm)输出的经增强的图像，耦合到CCD光敏面(对角线尺寸通常是12.7mm和16.9mm)上，从而可达到微光摄像的目的。
这种耦合方式的优点是荧光屏光能的利用率较高，理想情况下，仅受限于光纤光锥的漫射透过率(≥60％)，缺点是：需要带光纤面板输入窗的CCD；对背照明模式CCD的光纤耦合，有离焦和MTF下降问题；此外，光纤面板、光锥和CCD均为若干个像素单元阵列的离散式成像元件，因而，三阵列间的几何对准损失和光纤元件本身的疵病对最终成像质量的影响等都是值得认真考虑并予严格对待的问题。
(2) 中继透镜耦合方式
采用中继透镜也可将微光管的输出图像耦合到CCD输入面上，其优点是调焦容易，成像清晰，对正面照明和背面照明的CCD均可适用；缺点是光能利用率低(≤10％)，仪器尺寸稍大，系统杂光干扰问题需特殊考虑和处理。
(3) 电子轰击式CCD，即EBCCD方式
以上前两种耦合方式的共同缺点是微光摄像的总体光量子探测效率及亮度增益损失较大，加之荧光屏发光过程中的附加噪声，使系统的信噪比特性不甚理想。为此，人们发明了电子轰击CCD(EBCCD)，即把CCD做在微光管中，代替原有的荧光屏，在额定工作电压下，来自光阴极的(光)电子直接轰击CCD。实验表明，每3.5eV的电子即可在CCD势阱中产生一个电子－空穴对；10kv工作电压下，增益达2857倍。如果采用缩小倍率电子光学倒像管(例如倍率m＝0.33)，则可进一步获得10倍的附加增益．即EBCCD的光子－电荷增益可达104以上；而且，精心设计、加工、装调的电子光学系统，可以获得较前两种耦合方式更高的MTF和分辨率特性，无荧光屏附加噪声。因此如果选用噪声较低的DFGA-CCD并入 m＝0.33的缩小倍率倒像管中，可望实现景物照度≤2 10-7lx光量子噪声受限条件下的微光电视摄像。
微光电视系统的核心部件是像增强器与CCD器件的耦合。中继透镜耦合方式的耦合效率低，较少采用。光纤光锥耦合方式适用于小成像面CCD。
耦合CCD器件的性能由像增强器和CCD两者决定，光谱响应和信噪比取决于前者，暗电流、惰性、分辨力取决于后者，灵敏度则与两者有关。
5 存在的问题及解决的途径
从微光成像的要求考虑，最主要的是要提高器件的信／噪比。为此应降低器件噪声(即减少噪声电子数)和提高信号处理能力（即增加信号电子的数量）。可以采用致冷CCD和电子轰击CCD两种方法。其主要目的是在输出信噪比为1时尽可能减少成像所需的光通量。
满足电视要求(50～60fps)的CCD在室温下有明显的暗电流，它将使噪声电平增加。在消除暗电流尖峰的情况下，暗电流分布的不均匀也会在输入光能减少时产生一种噪声的\"固定图形\"。此外，在高帧率工作时，还不希望减少每个像单元信号的利用率。器件致冷会使硅中的暗电流明显改善。每冷却8℃噪声将下降一半。用普通电气致冷到－20至－40℃时，暗电流会比室温下小100～1000倍，但这时的其它噪声就变得很突出了。尽管CCD像感器目前被公认是低亮度成像最有前景的器件，尤其在小电荷的情况下，对低亮度成像系统电荷转移效率不是主要限制，主要限制还是输出放大器和低噪声输出检测器，因此，我们必须了解L3成像的低噪声检测的情况。
配合致冷，采用浮置栅放大器的低噪声输出(FGA和DFGA)，CCD的检测效果更为理想。其中FGA能处理100个噪声电子的CCD像感器峰值信号，而DFGA的饱和电平约为FGA的1／10，它仅能处理约20个噪声电子的像感器峰值信号。
6 小结
近30年，CCD图像传感器的研究取得了惊人的进展，它已经从最初简单的8像元移位寄存器发展至具有数百万至上千万像元。随着观察距离的增加和要求在更低照度下进行观察，对微光电视系统的要求必将越来越高，因此必须研制新的高灵敏度、低噪声的摄像器件，CCD图像传感器灵敏度高和低光照成像质量好的优点正好迎合了微光电视系统这一发展趋势。作为新一代微光成像器件，CCD图像传感器在微光电视系统中发挥着关键的作用。
CCD测量系统中基于自适应相关算法的动态目标跟踪
摘要：相关匹配是目标跟踪和模式识别的一种重要方法。介绍了CCD（电荷耦合器件）误差测量系统光学原理；针对该测量系统实际情况，提出了用相关算法实现目标位置的测量；使用自适应相关匹配的方法，实现了对连续视频图
像中动态目标的跟踪；给出了实验结果，并对算法提出了改进的意见。
关键词：CCD测量 图像处理 自适应相关 目标跟踪
基于相关算法的目标跟踪是利用从以前图像中获得的参考模板，在当前图像中寻找最相似的区域来估计当前目标位置的方法。它对于背景复杂、会有杂波噪声的情况具有良好的效果。CCD（电荷耦合器件）测量技术是近年来发展迅速的一种非接触式测量技术。CCD摄像器件在分辨率、动态范围、灵敏度、实时传输方面的优越性是其它器件无法比拟的，在动态飞行目标跟踪测量中发挥着重要的作用。作者在CCD测量系统中使用相关匹配的方法，实现了对连续视频图像中动态目标的跟踪。
1 CCD误差测量系统原理
在同一观测位置布置两台CCD，其视轴平行。其中CCD1用于瞄准，CCD2用于跟踪飞行目标。CCD1瞄准线和视轴重合，获得瞄准线和靶标之间的偏差角α。CCD2获得飞行目标和靶标之间的偏差角β。系统要求得到瞄准线和飞行目标之间的水平和垂直方向上的偏差角ψx、ψy。因此规定CCD的视场中均以靶标十字中心为原点，向左和向上为正方向，将α、β分别投影到坐标轴上得到水平和垂直方向上的偏差角αx、αy、βx、βy。两台CCD的视频轴平行，视轴间距远远小于CCD到目标的距离，因此可以认为两CCD的视轴重合。所以有：
ψx=αx-βx，ψy=αy-βy (1)
图1是系统的原理图，图中靶板上的黑十字是靶标，虚线十字为瞄准分划板在靶板上的投影（由于实际靶板上没有，所以用虚线表示）。
2 图像处理算法的选择
从系统的原理分析可知，要完成偏差角度的测量首先应当从图像中提取出各个目标在图像中的位置，再根据CCD当量（每像元对应的弧度数）算出水平和垂直方向的偏差角。从CCD1的图像中的最靶标十字和瞄准分划板的位置，从CCD2的图像中提取靶标十字和飞行目标的位置。
由于飞行目标几乎贴地飞行，CCD视场中有复杂的地面背景。而且靶标是不发光的暗目标，与背景灰度反差不大，很难将目标从背景中分离出来，因此只有采用相关处理技术来进行目标识别，才能实现瞄准误差和飞行轨迹的测量。相关算法非常适合在复杂背景下识别和跟踪运行目标。由于系统图像处理是事后处理，处理连续的大量视频图像，实时性要求不高，而对处理精度和自动处理程度要求较高，因此采用该算法。
本系统中相关处理将预先选定的目标或目标特定位置作为匹配样板，求取模板和输入图像间的相关函数，找出相关函数的峰值及所在位置，求判断输入图像是否包括目标图像及目标位置。
3 相关算法的原理及改进
在机器识别事务的过程中，常把不同传感器或同一传感器在不同时间、成像条件下对同一景物获取的两幅或多幅图像在空间上对准，或根据已知模式在另一幅图像中寻找相应的模式，这就叫做匹配。如果被搜索图中有待寻的目标，且同模板有一样的尺寸和方向，在图像匹配中使用相关匹配，就是通过相关函数找到它及其在被搜索图中的位置。
3.1 相关算法
基于相关的目标跟踪寻找最佳匹配点，需要一个从以前图像中得以的模板。在图2中设模板T为一个M×M的参考图像，搜索图S为一个N×N图像（M 公式（3）右边的第三项表示模板的总能量，是一个常数。第一项是模板覆盖下的子图能量，随（i,j）位置而缓慢改变。第二项是子图和模板的互相关，随（i,j）改变。当模板和子图匹配时刻值最大。因此可以用以下相关函数做相似性测度： 根据柯西-施瓦兹不等式可知公式（4）中0 在相关匹配过程中目标的大小、形状等或者连续帧中的原点位置发生变化，都会引起图像相关偏离。一旦模板不能和目标严格地匹配，那么最佳匹配点就不是目标的中心。这会给相关算法造成误差。虽然这个误差是随机的，但是它会随着相关处理逐帧积累。如果积累了足够的帧数，模板会完全偏离目标。增大模板也会引入误差。这是因为，当模板大于目标时，模板中将有部分背景信息。每帧中背景的变化，便引入了误差。为了消除误差，必须尽可能地减少模板中的背景信息。 为了解决以上问题，引入了自适应的相关算法。首先在图像的灰度直方图中寻找一个阈值，使大多数的像素，特别是背景像素都在阈值之下。在图像中定出模板的位置，寻找一个区域使其边界的像素灰度从阈值之上变为阈值之下，作为目标的边界，这样，目标的位置是目标区域中的一个点，目标被一个矩形窗口框住，可以认为矩形的中心是目标的中心。这样，系统补偿了逐帧匹配引起的偏离误差，减小了误差的积累。自适应的窗口减小了引入过多背景元素而在相关过程中造成的影响。 3.3 减少运算量 在CCD误差测量系统中，即使是事后处理，如果对每一帧图像进行全图搜索，其运算量仍然是巨大的。从前面的分析可知，运算量同搜索图和模板的大小均有关系。在本系统中，模板的大小基本是固定的，在这种情况下，减小搜索力瓣大小就成为了如何减少 运算量的关键。经过对系统实际的图像分析，发现连续的每一帧中同一目标的位置改变缓慢。对算法进行改进，对于连续视频图像的第一帧做全图搜索，找出匹配点；对于后续各帖，在前一帧图像目标位置的基础上进行模板匹配，将当前帧搜索图定义为前一帧目标位置周围一个边长为N的正方形区域（目标位置不一定正方形的中心），在此较小的搜索图中进行相关匹配。同时设定一个阈值R，如果相关系数量大值R（i,j）MAX 4 软件实现和处理结果 由于软件和系统硬件的关系紧密，数据处理量大，对系统的可靠性要求高，因此采用Visual C++编程实现。实验中图像为768×576的256级灰度图，模板的大小为40×40，搜索图的大小为80×80。图3是实际测试时得到的图像匹配后的搜索图。图中黑白相间的方框是匹配得到的目标，图中依次为模板、第4、46、74帧匹配的结果。黑白相间的方框十字中心是目标中心。 对匹配的结果同图像中目标的实际位置进行比较得出：在连续的140帧图像中，85%的结果和实际目标位置误差在10个像素以内，只有两次的误差大于20个像素。这是由于图像质量误差，几乎无法检测到目标所致。没有发生模板完全偏离目标的情况。 经过实验证明，系统软件运行可靠、效率高，跟踪算法的准确高，能在复杂背景下实现对目标的准确匹配。但是模板匹配算法运算量惊人，在应用中选择的模板通常为40×40像素，搜索图为80×80像素，连续处理1000帧图像，要进行8.07×10 9次乘除法运算。因此对于模板匹配算法有进一步改进的必要，可以引入SSDA（序贯相似性检测算法）来提高算法的效率；对于背景比较简单，信噪比高的图像可以先二值化，再通过异或运算来进行匹配。这样没有了复杂的乘除运算，代之以异或和加法运算，可以进一步提高效率。 300万像素 黑白CCD照相机 放大幻灯（LVDS） 放大幻灯（LVDS）是高分辨率的黑白摄像机， 它采用了高分辨率3百万像素的单色CCD。 它有数字输出，因此在传输3.21百万有效像素（2 080H×1 544V）时图象变形很小。 该装置非常适用于高分辨率的检测和测量。 特点 ● 采用高分辨率3百万像素单色CCD 重置起始功能 能在需要的定时上进行图象捕捉 ● 图象捕捉摸式切换功能 ·显示器模式（薄、每个第7纵行，33 ms） ·静止模式（所有像素读取，248 ms）4图象／秒 ● 数据输出： EIA-644（LVDS）10位输出 主体说明书 CCD说明书 成像元件 有效像素 点距 1/2英寸3百万像素单色CCD（2 096×1 560像素） 2 080（H）×1 544（V） 3.45μm（H）×3.45μm（V） ● 扫描系统 隔行扫描的 扫描模式 显示器模式（薄），静止模式（所有像素读取），可切换 摄像机说明书 装配 同步系统 Camma C装配 摄像机同步 γ＝1 增益 16级设置 SN比 最小目标灵敏度 电子快门 视频输出 信号输出 电源 标准47 dB※ 201 x※（F＝5.6、薄静止模时，帧积累） 1）在显示器模式：1/30～1/22 960（8级） 2）在静止模式：不可用（帧积累） 数字输出：10 位：18 MHz（EIA-644） HD、VD、CLK、ID、WEN、VInit（EIA-644） Strobe（TTL）正/负极性 12V DC（±5％）、300 mA MAX.,波形电压50 mV（峰一峰）MAX. (注意）请注意，由于不断改进产品， 产品之规格会有所变更， 恕不另行通知。 *参考值 300万像素 黑白CCD照相机 放大幻灯（NTSC） Megascope输出3百万像素（2 048×1 440 像素）的图象，采用NTSC时序。本产品也能根据外部信号而切割出所需的图象区域，从而可用于采用电视监视器的可视化检验。 如果与一块图像处理卡（GPB-K）一起使用， 那么就可以容易地实现一套高精度的测量和检验系统。 本产品最适用于通过移动摄像机或被拍摄主体、以及更换多场景镜头筒来捕获局部图象。 特点 ● 采用3百万像素单色CCD · 该装置捕捉一个3百万像素的图像存入图象存储器， 并用NTSC定时进行切割。如果图 象板提供512（H）×480（V）像素的捕捉，12屏被切掉。 ●使用外部信号的简单操作 ● 能与一个图象处理板（GPB-K）组合使用进行高精度工作 ● 所有像素读取（2 048×1 440 像素），248 ms 应用实例 2维碰撞检测 COF屏幕显示／元器件装配检测 TCP（UST/SST）检测 ·碰撞位置/尺寸 ·焊接音量检测（屏幕打印机） ·树脂区域检测（固定装置） ·崩溃位置（碰撞检测机器） ·元器件位置偏移（元器件装配机器） ·倾斜检测（ILB固定物） TCP模式检测 ·模式（接受／出货检测）的碎片和异物检测 模型封装偏移检测 CSP球形装配检测 ·引导帧/树脂位置偏移检测（模型永·圆球位置/存在 久磨损检测） 奇数尺寸圆球检测（球形装·Tie-bar切割检测（结构永久损坏检配机器） 测） *可视检查 用低成本的系统配置来实现采用3百万像素图象的高精度可视化检验。 *测量处理需要精度 *将多摄像机集中于一个设备。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容