DD149585A5

DD149585A5 - VERIFICATION SYSTEM FOR THE DETERMINATION OF FAULTS IN REGULAR MODELS

Info

Publication number: DD149585A5
Application number: DD80219717A
Authority: DD
Inventors: Peter D Southgate; John P Beltz
Original assignee: Rca Corp
Priority date: 1979-03-19
Filing date: 1980-03-17
Publication date: 1981-07-15
Also published as: KR830001829B1; FI800767A; IT1130315B; GB2044925B; IT8020392A0; DE3010559A1; GB2044925A; FR2452101B1; FR2452101A1; DE3010559C2; PL222821A1; PL137040B1; CA1140251A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ueberwachungssystem zur Feststellung von Fehlern in regelmaeszigen Mustern, deren Elemente Veraenderungen ihrer raeumlichen Periode aufweisen. Ziel der Erfindung ist vor allem die Ermoeglichung einer qualitativen Verbesserung bzw. Ausschuszverminderung bei der Herstellung der Lochmasken fuer Farbbildroehren unter Verwendung sogenannter photographischer Masterplatten.Ausgehend von einer Einrichtung zur Abtastung und Feststellung der Elemente eines Musters und Erzeugung eines das Muster angebenden Ausgangssignals und einer Autokorrelationseinrichtung fuer dieses Signal ist hierbei die Anordnung erfindungsgemaesz so getroffen, dasz die Abtastrate der Einrichtung zur Abtastung und Feststellung veraenderbar bzw. konstant ist bei konstanter bzw. veraenderbarer Verzoegerungszeit der Verzoegerungseinrichtung. Zweckmaeszig ist die Abtastraste veraenderbar und die Verzoegerungszeit konstant.The invention relates to a monitoring system for detecting errors in regular patterns whose elements have changes in their spatial period. The object of the invention is above all the achievement of a qualitative improvement in the production of shadow masks for color picture tubes using so-called photographic master plates. Starting from a device for scanning and detecting the elements of a pattern and generating a pattern indicating output signal and an autocorrelation device for In this case, this signal is the arrangement according to the invention such that the sampling rate of the device for sampling and detection can be changed or constant with constant or variable delay time of the delay device. Expediently, the sampling rate can be varied and the delay time constant.

Description

2t 9 717 2t 9 717

Oberprüfungssystem zur Ermittlung von Fehlern in regelmäßigen MusternChecking system for identifying errors in regular patterns

iet der Erfindung;iet the invention;

Die Erfindung bezieht sich auf die Ermittlung von Fehlern in regelmäßigen Mustern und betrifft insbesondere ein Überprüfungssystem zur Feststellung von Fehlern in solchen Mustern, wobei die Musterelemente eine veränderliche Periodizität haben. Obgleich sich die Erfindung zur Ermittlung von Defekten in sehr verschiedenen Typen regelmäßiger periodischer Muster eignet, sei sie nachfolgend im Hinblick auf die Fehlerermittlung in photographischen Masterplatten beschrieben, wie sie für die Bildung von Schatten- oder Lochmasken für Fernsehfarbbildröhren verwendet werdenThe invention relates to the detection of errors in regular patterns, and more particularly to a verification system for detecting errors in such patterns, the pattern elements having a variable periodicity. While the invention is capable of detecting defects in very different types of regular periodic patterns, it will be described below in terms of defect detection in photographic master plates as used to form shadow or shadow masks for television color picture tubes

Charakteristik der bekannten technischen Lösirigen; In Farbbildröhren verwendete Lochmasken werden durch ein photolithographisches Verfahren hergestellt, bei welchem eine Glasarbeitsplatte, auf der sich ein geeignetes Muster befindet, gegen ein mit Photoresistmaterial beschichtetes Stahlblech gedrückt wird und das Photoresistmaterial gleichzeitig mit einer geeigneten Lichtquelle belichtet wird. Bei den vielen Wiederholungen dieses Vorgangs kann das Muster auf der Glasplatte beschädigt werden. Entweder können kleine Teile der schwarzen Punkte oder Striche, welche das Muster bilden, weggezogen werden, oder Schmutzpartikel werden in das Muster gedrückt. Von fehlerhaften Platten hergestellte Masken sind Ausschuß und müssen Characteristic of the known technical solvers; Hole masks used in color picture tubes are produced by a photolithographic process in which a glass worktop having thereon a suitable pattern is pressed against a photoresist coated steel sheet and the photoresist material is exposed simultaneously with a suitable light source. The many repetitions of this process can damage the pattern on the glass plate. Either small parts of the black dots or dashes forming the pattern can be pulled away, or dirt particles are pressed into the pattern. Masks made from faulty plates are scrap and must

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ausgesondert werden. Es besteht daher ein Bedürfnis, die Glasarbeitsplatten periodisch zu untersuchen.to be singled out. There is therefore a need to periodically examine the glass worktops.

Kleine Fehler der dunklen Punkte oder Striche, die einem hellen Hintergrund überlagert sind, sind sehr schwierig zu erkennen, wenn das Muster ohne Vergrößerung betrachtet wird. Hierin besteht ein wesentlicher Unterschied zu Negativmustern, wie sie durch die fertige Lochmaske gebildet werden, wo vergrößerte oder zusätzliche Löcher gut sichtbar sind, insbesondere für einen geübten Beobachter. Eine Möglichkeit, die '" Sichtbarkeit einiger Fehler in der Arbeitsplatte zu verbessern besteht in der überlagerung mit einer gut passenden Neg.itivplatte. Fehlende Teile des Musters zeigen sich dann als helle durchsichtige Stellen. Wird das Negativ verschoben, dann kann man die Erkennbarkeit zusätzlicher dunkler Stellen erhöhen. Jedoch hat diese Technik nur einen be-Small errors of the dark dots or dashes superimposed on a bright background are very difficult to detect when the pattern is viewed without magnification. Here, there is a significant difference to negative patterns as formed by the finished shadow mask, where enlarged or additional holes are clearly visible, especially for a skilled observer. One way to improve the visibility of some of the worktops' errors is to overlay them with a well-fitting Negative Plate, missing parts of the pattern then appear as bright translucent areas, and if the negative is displaced, you can make the visibility darker However, this technique has only one

grenzten Nutzen. Für eine befriedigende vollständige Oberprüfung ist es bisher erforderlich gewesen, die Platte unter Vergrößerung visuell abzusuchen, und dazu braucht man etwa zwei Stunden pro Platte.limited benefits. For a satisfactory complete upper test, it has hitherto been necessary to visually scan the plate under magnification, and this takes about two hours per plate.

Dar le "iinr, the essence of the invention:

Ein Problem bei der automatischen überprüfung regelmäßiger periodi-A problem with the automatic checking of regular periodic

scher Muster ergibt sich, wenn die Musterperiodizität, also der Abstand der einzelnen Elemente des Musters, sich über das Muster verändert. Die hier zu beschreibende Erfindung löst dieses Problem mit einem grundsätzlich automatisch arbeitenden Überprüfungssystem. Gemäß der Erfindung ist ein Überprüfungssystem zur Ermittlung von Fehlernshear pattern occurs when the pattern periodicity, that is, the spacing of the individual elements of the pattern, changes over the pattern. The invention to be described solves this problem with a basically automatic checking system. According to the invention, a verification system for detecting errors

in regelmäßigen Mustern vorgesehen, bei denen die Elemente des Musters Veränderungen in der räumlichen Periode aufweisen. Das System enthält eine Einrichtung zur Abtastung und Feststellung der Elemente eines Musters und Erzeugung eines Ausgangssignals, welches das Muster angibt, sowie eine Einrichtung zur Autokorrelation dieses Ausgangssignals, welche eine Verzögerungseinrichtung für das Ausgangssignal enthält. Bei einer Analogform dieses Systems wird die Abtastrate der Abtast- und Detektoreinrichtung verändert, während die Verzögerungszeit der Verzögerungseinrichtung konstant bleibt. Bei einer Digitalform des Systems ist die Abtastrate konstant und die Verzögerungszeit wird verändert.provided in regular patterns in which the elements of the pattern have changes in the spatial period. The system includes means for sampling and detecting the elements of a pattern and generating an output indicative of the pattern, and means for autocorrelating that output including a delay for the output signal. In an analog form of this system, the sampling rate of the sampling and detecting means is changed while the delay time of the delay means remains constant. In a digital form of the system, the sampling rate is constant and the delay time is changed.

A us führjings be Is pjL_el e± A us führjin gs be pjL_el I s e ±

Die Erfindung sei nun anhand der beiliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

₃ 219 717 ₃ 219 717

-I--I-

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Videosensorabtastgerätes mit einer Glasarbeitsplatte auf einer Unterlage;Fig. 1 is a perspective view of a video sensor scanner with a glass worktop on a base;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Reihe analoger Schwingungsformen zur Veranschaulichung der Korrelation eines Videosignals mit sich selbst;Fig. 2 is a schematic representation of a series of analog waveforms for illustrating the correlation of a video signal with itself;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Autokorrelationskomponenten bei einer3 is a block diagram of the autocorrelation components in FIG

Ausführungsform des erfindungsgemäßen öberwachungssystems; Fig. 4 einen Ausschnitt eines Musters auf eine Arbeitsplatte; Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Reihe analoger Schwingungs- ·" formen, welche die Linearisierung eines sich linear verändernden Videosignals veranschaulichen;Embodiment of the monitoring system according to the invention; 4 shows a section of a pattern on a worktop; Fig. 5 is a diagrammatic representation of a series of analogue vibration waveforms illustrating the linearization of a linearly varying video signal;

Fig. 6 ein Schaltbild einer analogen Linearisierungsschaltung; Fig. 7 eine Darstellung einer Reihe von Schwingungsformen zur Ableitung eines Linearisierungssignals; •^ Fig. 8 eine Reihe von Schwingungsformen für die Linearisierung eines sich quadratisch verändernden Videosignals;Fig. 6 is a circuit diagram of an analog linearization circuit; Fig. 7 is an illustration of a series of waveforms for deriving a linearization signal; Fig. 8 shows a series of waveforms for the linearization of a quadratic video signal;

Fig. 9 eine Schaltung zur Erzeugung eines quadratischen Ausgangssignals;9 shows a circuit for generating a quadratic output signal;

Fig.10 die Darstellung eines abtastfrequenten Steuersignals für die * Durchführung einer quadratischen Korrektur;FIG. 10 shows the representation of a sampling frequency control signal for * performing a quadratic correction; FIG.

Fig.11 ein Schaltbild eines digitalen Überprüfungssystems; Fig.12 eine Veranschaulichung der Abtastlinien auf Teilen eines Musters;Fig. 11 is a circuit diagram of a digital verification system; Fig. 12 is an illustration of the scan lines on parts of a pattern;

Fig.13 eine Reihe von Schwingungsformen, wie sie in der SchaltungFig.13 shows a series of waveforms as used in the circuit

gemäß Fig. 11 bei der Abtastung gemäß Fig. 12 auftreten; undoccur in the scan of Figure 12 according to Figure 11; and

Fig.14 eine Tabelle verschiedener wahlweiser Einstellungen für den Betriebsartei.nsteller in der Schaltung gemäß Fig. 11.14 is a table of various optional settings for the Betriebsartei.nsteller in the circuit of FIG. 11th

Das hier zu beschreibende Oberprüfungssystem wird verwendet zur Ab-The inspection system to be described here is used for the purpose of

tastung eines regelmäßigen Musters, wie etwa eines negativen Lochmusters auf einer Glasarbeitsplatte, die zur Belichtung von Photoresistmaterial auf einem Metallblech bei der. Herstellung von Lochmasken für Fernsehfarbbildröhren benutzt wird. Ein derartiges Öffnungsmuster ist in Fig. 4 gezeigt, in welchem der horizontale Abstand von Element zu Element die Periode ist. Die Abtastung eines Musters erfolgt in zwei Arten, deren erste in einer groben mechanischen Abtastung mit Hilfe eines Videosensors in spezifischer Weise über dasscanning a regular pattern, such as a negative hole pattern on a glass worktop, which is used to expose photoresist material on a metal sheet in the case of. Production of shadow masks is used for television color picture tubes. Such an opening pattern is shown in Fig. 4, in which the horizontal distance from element to element is the period. The scanning of a pattern is carried out in two ways, the first of which in a coarse mechanical scan using a video sensor in a specific way on the

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Muster besteht, während es sich bei der zweiten um die elektrische Abtastung eines Linientargets innerhalb des Videosensors handelt. Der Zweck der Musterabtastung besteht in der Bestimmung und Lokalisierung von Fehlern im Muster. Die Fehler werden entdeckt durch einen Teil des Überprüfungssystems, welcher das Sensorausgangssignal, auch Videosignal genannt, mit sich selbst autokorreliert. Die Autokorrelation wird bei einer Ausführungsform der Erfindung bewirkt durch Verzögerung des Videosignals und anschließenden Signalvergleich durch ein Verfahren wie Subtraktion des verzögerten Videosignals vom ursprünglichen Videosignal. Das nach diesem Verfahren übrigbleibende Signal ist ein Fehlersignal, welches das Vorhandensein eines Fehlers anzeigt. Diese Autokorrelationstechnik liefert ein sinnvolles Ergebnis, wenn die Periodizität des Musters gleichförmig ist. Liegt jedoch eine ungleichförmige Musterperiodizität vor, wie etwa bei dem Muster gemäß Fig. 4, dann schafft die Erfindung eine Möglichkeit zur Kompensierung der Ungleichförmigkeit, so daß sich eine Autokorrelation durchführen läßt.Pattern while the second is the electrical scanning of a line target within the video sensor. The purpose of pattern sampling is to identify and locate errors in the pattern. The errors are detected by a part of the verification system which autocorrelates the sensor output signal, also called a video signal, with itself. Autocorrelation is accomplished in one embodiment of the invention by delaying the video signal and then comparing signals by a method such as subtracting the delayed video signal from the original video signal. The signal remaining after this process is an error signal indicating the presence of an error. This autocorrelation technique provides a meaningful result when the periodicity of the pattern is uniform. However, if there is a nonuniform pattern periodicity such as in the pattern of Fig. 4, then the invention provides a way to compensate for the nonuniformity so that autocorrelation can be performed.

Das hier beschriebene Überprüfungssystem, das sich entweder in analoger oder in digitaler Form realisieren läßt, behandelt das Problem der Autokorrelierung eines Videosignals, wenn die Periodizität der Elemente eines Musters ungleichmäßig ist. Bei dem Analogsystem wird das Videosignal um eine eingestellte Zeit verzögert, welche in Beziehung zur vorhergehenden Musterperiode steht, und man erhält ein Differenz-Signal durch Vergleich des ursprünglichen Videosignals mit dem verzögerten Videosignal. Das Differenzsignal wird dann zur Steuerung der Videosensorabtastrate benutzt, so daß die Periode des Videosignalausgangs vom Videosensor zur Periode des verzögerten Videosignals paßt. Beim Digitalsystem wird die Abtastrate konstant gehalten, und die Zeit der Computerspeicherung des verzögerten Videosignals wird verändert,The verification system described herein, which can be implemented in either analog or digital form, addresses the problem of autocorrelating a video signal when the periodicity of the elements of a pattern is uneven. In the analog system, the video signal is delayed by a set time related to the previous pattern period, and a difference signal is obtained by comparing the original video signal with the delayed video signal. The difference signal is then used to control the video sensor sampling rate so that the period of the video signal output from the video sensor matches the period of the delayed video signal. In the digital system, the sampling rate is kept constant and the time of computer storage of the delayed video signal is changed,

^ου um die Periodizität des ursprünglichen und des verzögerten Signals einander anzupassen. ^{ου to} adjust the periodicity of the original and the delayed signal to each other.

Die Komponenten und die Funktionsweise beider Arten von Überprüfungssystemen seien nachfolgend im einzelnen erläutert, wobei zunächst das analoge System und dann das digitale System besprochen seien.The components and the operation of both types of verification systems will be explained in detail below, wherein first the analog system and then the digital system are discussed.

Eine Ausführungsform eines mechanischen Abtastgerätes 10 des erfin-An embodiment of a mechanical scanning device 10 of the invention

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dungsgemäßen überprüfungssystems ist in Fig. 1 gezeigt. Das Abtastgerät 10 enthält eine Basis 12, auf der eine Glasarbeitsplatte 14 mit einem auf dieser befindlichen regelmäßigen Muster montiert ist. Die Basis 12 unterstützt die Kanten der Platte 14 und ist in der Mitte offen, so daß sie das photographische Muster auf der Platte 14 nicht versperrt. Ein Videosensor 16, wie etwa eine Festkörper-Photodioden-Anordnung, ist auf einer Plattform 18 unmittelbar über der Arbeitsplatte 14 montiert. Unterhalb der Platte 14 befindet sich direkt unterhalb des Lichtsensors 16 ein Lichtkasten 20. Die Plattform 18 ist in zwei Richtungen, X-X und Y-Y, beweglich. Eine Bewegung des Sensors 16 in Y-Y-Richtung erfolgt durch Betätigung eines entsprechenden Antriebes 22, wie etwa eines pneumatischen Zylinders oder eines Elektromagneten, der mit aer Plattform 18 über eine Achse 24 verbunden ist, der Antrieb 22 sitzt auf einer zweiten Plattform 26, die mit Hilfe einesThe checking system according to the invention is shown in FIG. The scanner 10 includes a base 12 on which is mounted a glass worktop 14 having a regular pattern thereon. The base 12 supports the edges of the plate 14 and is open in the middle so that it does not obstruct the photographic pattern on the plate 14. A video sensor 16, such as a solid state photodiode array, is mounted on a platform 18 immediately above the work surface 14. Below the plate 14 is located directly below the light sensor 16, a light box 20. The platform 18 is in two directions, XX and YY, movable. A movement of the sensor 16 in the YY direction is carried out by actuation of a corresponding drive 22, such as a pneumatic cylinder or an electromagnet, which is connected to the aer platform 18 via an axis 24, the drive 22 is seated on a second platform 26, with Help one

'5 weiteren, nicht dargestellten Antriebs längs einer Achse 28 bewegbar 1st. Man sieht ferner einen Markierer 29, der an einem Teil der Plattform 18 befestigt ist, um Fehlerbereiche auf der Arbeitsplatte zu kennzeichnen.'5 further drive, not shown, along an axis 28 movable. There is also seen a marker 29 attached to a portion of the platform 18 to identify areas of error on the countertop.

D_er Videosensor 16 kann eine Kamera sein, die eine Linse zum Sammeln des durch ein Muster verlaufenden Lichtes und zur Abbildung des Musters auf einen photoelektrischen Sensor innerhalb der Kamera enthält. Das Licht wird zerstreut, damit man einen großen Bereich von Lichteinfallswinkeln im Sinne einer Verringerung der Empfindlichkeit gegen KratzerT _he video sensor 16 may be a camera that includes a lens for collecting the light passing through a pattern, and for imaging the pattern on a photoelectric sensor within the camera. The light is scattered to allow a wide range of light incidence angles in the sense of reducing sensitivity to scratches

erhält. Der Lichtsensor sieht das durch die Glasplatte, auf welcher sich ein Emulsionsmuster befindet, hindurchtretende Licht. Die Bildlinse oder Optik, wie etwa eine Vivitar-Automacro-Optik mit 55 mm Brennweite und Blendenöffnung 2,8, befindet sich in einem lichtdichten Gehäuse mit einem Festkörperzeilenabtaster, wie einer Photodioden-receives. The light sensor sees the light passing through the glass plate on which there is an emulsion pattern. The image lens or optics, such as a 55 mm focal length Vivitar Automacro optic and aperture 2.8, are housed in a light-tight package with a solid-line scanner, such as a photodiode.

anordnung mit 1728 Elementen, die handelsüblich von der Reticon Corporation erhältlich ist. Die Vergrößerung der Optik beträgt 1,5, und jedes Abtastelement ist 15 pm breit.1728 element assembly commercially available from Reticon Corporation. The magnification of the optics is 1.5, and each sensing element is 15 pm wide.

Die Abtastelemente integrieren das gesammelte Licht und liefern bei Ansteuerung durch Entladung das integrierte Signal. Jedes Abtastelement' arbeitet unabhängig, so daß das Ausgangssignal eine Reihe von Ladungsimpulsen darstellt. Diese Impulse werden in einem speicherndenThe sensing elements integrate the collected light and provide the integrated signal when driven by discharge. Each sensing element operates independently so that the output signal represents a series of charge pulses. These pulses are stored in a

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Abtastverstärker verarbeitet, und das resultierende Ausgangssignal der Kamera ist ein Boxcar-Videosignal, in welchem jeder Pegel die Lichtmenge darstellt, die während einer Abtastperiode durch das betreffende Element aufgenommen worden istSense amplifier and the resulting output of the camera is a boxcar video signal in which each level represents the amount of light received by the element in question during one sample period

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Das Prinzip der Autokorrelierung des Ausgangssignals des Videosensors 16 in einem analog arbeitenden System'ist anhand der in Fig. 2 dargestellten Kurvenformen veranschaulicht. Die obere Kurvenform ist das Ausgangssignal 30 des Videosensors, das aus einer Reihe paralleler, helle Streifen 32 darstellende Elemente des durch den Videosensor abgetasteten Musters besteht. Infolge eines Fehlers im Muster tritt ein zusätzlicher Impuls 34 auf. Die zweite Kurvenform stellt das gegenüber dem ursprünglichen Ausgangssignal 30 des Videosensors um eine Periode verzögerte Ausgangssignal 36 dar, welches vom unverzögerten Ausgangssignal 30 subtrahiert wird, so daß man ein drittes Signal als Differenzsignal 38 erhält. Das Fehlersignal 40 erscheint in beiden Polaritäten herausragend im Differenzsignal 38. In der Darstellung des Differenzsignals 38 sieht man etwas Rauschen und kleine zusätzliche Spitzen, welche auftreten können, wenn die Verzögerungszeit etwas von einer genauen Periode abweicht. Ein viertes Signal ist ein Tastsignal 42 zur Selektierung derjenigen Teile des Differenzsignals 38, während deren ein regulärer Teil des Videosignals sowohl im ursprünglichen als auch im verzögerten Ausgangssignal 30 bzw. 36 auftritt. Die fünfte Kurvenform zeigt ein extrahiertes Signal 44, welches infolge des Tastsignals 42 weitergeleitet wurde. Schließlich zeigt die sechste Kurvenform ein mittels eines geeigneten Schwellwertes begrenztes extrahiertes Signal, welches ein eindeutiges Anzeichen eines über eine gewisse Größe hinausgehenden Fehlers zeigt, also etwa die NadelThe principle of autocorrelating the output of the video sensor 16 in an analog system is illustrated by the waveforms shown in FIG. The upper waveform is the output signal 30 of the video sensor, which consists of a series of parallel, light stripes 32 representing elements of the sampled by the video sensor pattern. As a result of an error in the pattern, an additional pulse 34 occurs. The second waveform represents the output signal 36 delayed by one period from the original output signal 30 of the video sensor, which is subtracted from the instantaneous output signal 30, so that a third signal is obtained as the difference signal 38. The error signal 40 appears prominently in the difference signal 38 in both polarities. In the representation of the difference signal 38, one sees some noise and small extra spikes, which can occur when the delay time deviates somewhat from an exact period. A fourth signal is a sample signal 42 for selecting those portions of the difference signal 38 during which a regular portion of the video signal occurs in both the original and delayed output signals 30 and 36, respectively. The fifth waveform shows an extracted signal 44, which was forwarded as a result of the keying signal 42. Finally, the sixth waveform shows an extracted signal limited by a suitable threshold, which shows a clear indication of an error exceeding a certain size, such as the needle

Analogschaltungen, welche die soeben erwähnten Funktionen durchführen, sind im Stande der Technik bekannt. Ein Blockschaltbild, welches die Zusammenschaltung derartiger Schaltungen veranschaulicht, ist in Fig.3 gezeigt. Das Ausgangssignal 30 des Videosensors 16 wird sowohl einerAnalog circuits performing the functions just mentioned are known in the art. A block diagram illustrating the interconnection of such circuits is shown in FIG. The output signal 30 of the video sensor 16 is both a

geeigneten Verzögerungsleitung 50, etwa einer akustischen Glasleitung Qder -einer ladungsgekoppelten Festkörpereinrichtung, als auch einemsuitable delay line 50, such as a glass acoustic line Qder - a charge-coupled solid state device, as well as a

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-tft--tft-

• Differenzverstärker 52 zugeführt, der an seinem Ausgang das Differenzsignal 38 liefert. Dieses wird einer Torschaltung 54 zugeführt, welche es so tastet, daß das extrahierte Signal 44 entsteht. Letzteres wird auf eine Schwellwert- und Ausgangsschaltung 56 gegeben, wo es begrenzt wird und übrigbleibende Fehler angezeigt werden. Das Blockschaltbild zeigt auch eine Abtastfrequenzregel schaltung 58, welche Eingangssignale sowohl für die Kamera 16" als auch"die Torschaltung 54 liefert.• Difference amplifier 52 is supplied, which supplies the difference signal 38 at its output. This is supplied to a gate 54, which samples it so that the extracted signal 44 is formed. The latter is given to a threshold and output circuit 56 where it is limited and remaining errors are displayed. The block diagram also shows a sampling frequency control circuit 58, which provides input signals for both the camera 16 "and" the gate 54.

Wenn auch das soeben beschriebene Autokorrelationsbeispiel mit Bezug •0 auf ein Muster gleichförmiger Periodizität beschrieben worden ist, so kann die Musterperiudizität über die Abtastlänge variieren. In diesem Falle muß das Videosignal linearisiert werden, ehe die Korrelation durchgeführt werden kann. Die Periodizität des Videosignals kann sich . linear ändern, wobei zwei Variable zur Definierung ihrer Form erforder-'5 lieh sind, oder quadratisch oder noch höherer Ordnung, wobei drei oder mehr Variable nötig sind. Für jede Variable braucht man ein Fehlersignal und für jedes Fehlersignal muß das Videosignal an einer geeigneten Stelle längs der Abtastung abgefühlt werden.Although the autocorrelation example just described has been described with reference to a pattern of uniform periodicity, the pattern peri-dicity may vary over the scan length. In this case, the video signal must be linearized before the correlation can be performed. The periodicity of the video signal may be. change linearly, where two variables are required to define their shape, or quadratic or even higher order, where three or more variables are needed. For each variable one needs an error signal and for each error signal the video signal has to be sensed at an appropriate position along the scan.

*" Fig. 4 zeigt einen Teil eines Musters 60, bei dem sich die Periodizität der Elemente 62 linear ändert. Die Periode des Musters ist mit "a" bezeichnet und verändert sich horizontal über das Muster, wie die Figur zeigt. Die durchgezogene horizontale Linie 64 auf dem Muster 60 ist das Bild, das auf einer linearen Photodiodenanordnung in Festkör-Fig. 4 shows a part of a pattern 60 in which the periodicity of the elements 62 changes linearly The period of the pattern is indicated by "a" and changes horizontally across the pattern as shown in the figure The solid horizontal line 64 on the pattern 60 is the image formed on a linear photodiode array in solid state.

perausbildung gebildet wird und mittels eines Taktes variabler Frequenz ausgelesen wird. Die kleine Markierung 66 auf dem Muster stellt einen Fehler dar. Wäre die Ausgangsfrequenz der linearen Photodiodenanordnung nicht linearisiert, dann erhielte man als erste Kurvenform in Fig. 5 ein unlinearisiertes Videosignal 68. Jedoch läßt sich dasper education is formed and read by means of a clock of variable frequency. The small mark 66 on the pattern is an error. If the output frequency of the linear photodiode array were not linearized, the first waveform in Figure 5 would be a nonlinearized video signal 68

Ausgangssignal des Videosensors durch geeignete Veränderung der Abtastfrequenz linearisieren. Die zweite Kurvenform in Fig. 5 zeigt eine Sägezahnschwingung 70 als sägezahnförmige Veränderung der Taktfrequenz, wie sie zur Veränderung der Abtastfrequenz im Sinne der Linearisierung des Videosignals 72 nötig ist, welches als dritte Kurvenform in Fig. 5 gezeigt ist. Macht man diese Frequenzänderung im Verhältnis höher als die Auslesung der weit voneinander entferntenLinearize the output signal of the video sensor by appropriately changing the sampling frequency. The second waveform in Fig. 5 shows a sawtooth wave 70 as a sawtooth change in the clock frequency, as it is necessary for changing the sampling frequency in the sense of linearization of the video signal 72, which is shown as a third waveform in Fig. 5. Make this frequency change in proportion higher than the reading of the far apart

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Musterelemente erfolgt, dann bleibt die Videomusterperiode praktisch konstant. Die weiteren Kurvenformen in Fig. 5 zeigen das verzögerte Videosignal 74, das Differenzsignal 76 und das getastete umgeschaltete Signal 78Pattern elements, then the video pattern period remains practically constant. The further waveforms in FIG. 5 show the delayed video signal 74, the difference signal 76, and the keyed switched signal 78

5 5

Die passende Sägezahnschwingung 70 gemäß Fig. 5 kann durch eine in Fig. 6 dargestellte Analogschaltung 80 erzeugt werden. Diese Schaltung ist eine Integrationsschaltung, bei welcher der Anfangswert und die Anstiegsrate des Ausgangssignals durch die Spannungen auf den beiden Kondensatoren C. und C2 bestimmt werden. Ergibt die ursprünglich erzeugte Kurvenform keine genaue Linearisierung, dann werden die Kondensatorspannungen durch ein Fehlersignal ergänzt, das nur dann auf Null abfällt, wenn die Linearisierung erreicht ist. Der den Kondensatoren C, und C₂ vorangehende Teil der Schaltung 80 dient der Erzeugung dieser Ergänzungsspannungen. Die Funktionsweise der Schaltung 80 ergibt sich aus den in Fig. 7 dargestellten Kurvenformen. Für den Betrieb der Schaltung 80 wesentlich ist eine Verzögerungsleitung 82, welche das Videosignal um einen Zeitraum verzögert, welcher gleich der gewünschten Periode oder einem Vielfachen davon ist. Die erste Kurvenform in Fig. 7 zeigt das Videosignal 90, wie es vom Abtastsensor kommt. Die zweite Kurvenform zeigt das verzögerte Videosignal 92, das um einen Zeitraum verzögert ist, der größer als die gewünschte Periode aber kleiner als das Doppelte der gewünschten Periode ist. Das Videosignal triggert einen Impulsgenerator, dessen AusgangssignalThe matching sawtooth wave 70 of FIG. 5 may be generated by an analog circuit 80 shown in FIG. This circuit is an integration circuit in which the initial value and the rate of increase of the output signal are determined by the voltages on the two capacitors C. and C2. If the originally generated waveform does not give an accurate linearization, then the capacitor voltages are supplemented by an error signal that drops to zero only when linearization is achieved. The portion of the circuit 80 preceding the capacitors C and C ₂ serves to generate these supplementary voltages. The operation of the circuit 80 results from the waveforms shown in Fig. 7. Essential to the operation of the circuit 80 is a delay line 82 which delays the video signal by a time equal to the desired period or a multiple thereof. The first waveform in Fig. 7 shows the video signal 90 as it comes from the scanning sensor. The second waveform shows the delayed video signal 92, which is delayed by a time period that is greater than the desired period but less than twice the desired period. The video signal triggers a pulse generator whose output signal

*5 94 wiederum einen zweiten Impulsgenerator triggert, der ein Ausgangssignal 96 liefert. Das Ausgangssignal 96 des zweiten Impulsgenerators bestimmt Fenster zur Auswahl von Videoimpulsen nahe dem Beginn und dem Ende der Abtastung. Die Signale 98 und 100 werden dann von den Vorderflanken des ursprünglichen und des verzögerten Videoimpulses, die inAgain, a second pulse generator triggers an output signal 96. The output signal 96 of the second pulse generator determines windows for selecting video pulses near the beginning and end of the scan. The signals 98 and 100 are then sampled from the leading edges of the original and the delayed video pulses, which in

die Fenster des Signals 96 fallen, erzeugt. Wenn der ursprüngliche Videoimpuls dem verzögerten Videoimpuls vorangeht, dann wird der Differenzimpuls einem Schalter zugeführt, durch.den der Kondensator während der Impulsperiode positiv aufgeladen wird, während im Falle der Voreilung des verzögerten Videoimpulses der Kondensator negatig gela-the windows of signal 96 fall. If the original video pulse precedes the delayed video pulse, then the difference pulse is applied to a switch through which the capacitor is positively charged during the pulse period, while in the case of the advance of the delayed video pulse, the capacitor is negatively charged.

den wird. Der Differenzimpuls, der die richtige Polarität hat, ist das Fehlersignal 102 oder 104, mit Hilfe dessen die Korrekturregelung der Taktfrequenz erfolgt. Ein weiteres Paar Schalter ist so angeord-that will. The differential pulse having the correct polarity is the error signal 102 or 104, by means of which the correction of the clock frequency is effected. Another pair of switches is arranged

.1 2ί 9 7 1 7 .1 2ί 9 7 1 7

net, daß das Fehlersignal auf C₁ oder' C₂ geleitet wird, je nachdem, ob das Fenster am Anfang oder am Ende der Abtastung auftritt. Die übrigen drei Kurvenformen in Fig. 7 sind der Abtastrücklaufimpuls 106, das Abtaststarttorsignal 108 und das Abtastendtorsignal 110.net, that the error signal to C ₁ or 'C ₂ is passed, depending on whether the window at the beginning or at the end of the scan occurs. The remaining three waveforms in FIG. 7 are the scan return pulse 106, the scan start gate signal 108, and the scan end gate signal 110.

Die vorstehend beschriebene linearisierende Schaltung 80 bewirkt eine geeignete Korrektur für lineare Veränderungen der Abstandsperiodizität des Musters. Wenn jedoch in der Musteränderung quadratische oder höhere Komponenten auftreten, dann benötigt man mehr als zwei Kondensatoren und Spannungen zur Korrektur der Veränderung. Diese Spannungen entsprechen Fehlerstellen, die an verschiedenen Punkten längs des Abtastweges entnommen sind und in eine Steuersignalerzeugungsschaltung eingegeben werden, die mehrere Integrationsstufen enthält. Die Fehlersignale⁰ zwischen einem Videosignal 112 und einem verzögerten Videosignal 114 vom Beginn, der Mitte und vom Ende einer Abtastung werden durch die durch die Abtastsignale 116, 118 und 120 in Fig. 8 gegebenen Fenster abgetastet, und diese Fehlersignale werden zur Ergänzung der Regel spannungen V₁, V₂ und V₃ benutzt. Jedoch werden diese drei Spannungen zunächst folgendermaßen in drei andere Spannungen unter Verwendung bekannter Verstärker-Widerstands-Schaltungen umgewandelt.The above-described linearizing circuit 80 provides appropriate correction for linear variations in the pitch periodicity of the pattern. However, if square or higher components occur in the pattern change, then more than two capacitors and voltages are needed to correct for the change. These voltages correspond to points of failure taken at various points along the scan path and input to a control signal generation circuit including a plurality of integration stages. The error signals ⁰ between a video signal 112 and a delayed video signal 114 from the beginning, middle and end of a scan are sampled by the windows given by the scan signals 116, 118 and 120 in Fig. 8, and these error signals are supplemental to the control voltages V ₁ , V ₂ and V ₃ used. However, these three voltages are first converted to three other voltages as follows using known amplifier-resistor circuits.

V_a = 2V₁. = 4V_{2 +} 3V₃ V_b - -2V_{1 +} 4V₂ - V₃ · V₀=V₁ V _a = 2V ₁ . = 4V _{2 +} 3V ₃ V _b - _{1 +} 2V 4V ₂ - V ₃ V ₀ = V ₁ ·

Diese Spannungen werden dann in die in Fig. 9 dargestellte Schaltung eingegeben, die ein quadratisches Ausgangssignal der folgenden Form liefert:These voltages are then input to the circuit shown in Fig. 9 which provides a quadratic output of the following form:

V = 2(V₁ - 2V₂ + V₃) φ² + (-3V₁ + 4V₂ - V₃) φ + V₁ V = 2 (V ₁ - 2V ₂ + V ₃ ) φ ² + (-3V ₁ + 4V ₂ - V ₃ ) φ + V ₁

wobei T die Abtastzeit ist. Dieses Signal hat die Eigenschaft zu den Zeitpunkten t/T = 0, 1/2 bzw. 1 die Spannungswerte V₁, V₂ und V₃ zu durchlaufen, wie Fig. 10 zeigt.where T is the sampling time. This signal has the property of passing through the voltage values V ₁ , V ₂ and V ₃ at times t / T = 0, 1/2 and 1, respectively, as shown in FIG. 10.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform zeigt nur eine Möglich-The embodiment described above shows only one possible

keit, wie die Erfindung realisiert werden kann. Grundsätzlich kann der Videosensor, welcher das Muster in ein Signal umwandelt, irgend einer aus einer Vielzahl optischer elektrischer mechanischer oder anderer Detektoren sein, die in irgend eiper Weise abgetastet werden unter Steuerung durch eine Kurvenform, die durch die gespeicherten Regel oder Steuerspannungen bestimmt wird. Ebenso kann die Signal verzögerungsleitung in irgend einer bekannten Weise ausgebildet sein.ability, how the invention can be realized. Basically, the video sensor which converts the pattern to a signal may be any of a variety of optical electrical mechanical or other detectors which are scanned in any manner under the control of a waveform determined by the stored control voltages. Similarly, the signal delay line may be formed in any known manner.

Eine Schaltung in digitaler Ausführung ist in dem Blockschaltbild gemaß Fig. 11 veranschaulicht. Hierbei wird ausschließlich die Digitaltechnik angewandt, nachdem das Videosignal quantisiert ist, wobei verschiedene Logikmoduln durch einen kristallgesteuerten Taktgeber getaktet werden. Das Digitalsystem ist voll anwendbar auf einen breiten Bereich von Mustern, und die einzig notwendige Justierung durch den Bedienenden besteht in der Ausrichtung der photographischen Platte auf einen Videosensor, wie eine Kamera, der gesteuerte Indikatoren benutzt.A digital circuit is illustrated in the block diagram of FIG. 11. Here, only the digital technique is applied after the video signal is quantized, with various logic modules being clocked by a crystal-controlled clock. The digital system is fully applicable to a wide range of patterns, and the only adjustment required by the operator is to align the photographic plate with a video sensor, such as a camera using controlled indicators.

Bei dem Digitalsystem wird die Videosensorabtastfrequenz nicht linearisiert wie bei dem Analogsystem. Stattdessen erreicht man dasselbe Ergebnis durch Regelung der Speicherzeit für das Videosignal, so daß das ursprüngliche und das verzögerte Signal sich in Phase zueinander befinden, wenn sie in die Korrelationsschaltung eingegeben werden.In the digital system, the video sensor sampling frequency is not linearized as in the analog system. Instead, the same result is achieved by controlling the storage time for the video signal so that the original and delayed signals are in phase with each other when input to the correlation circuit.

Das Ausgangssignal einer Kamera 150 wird Videoverarbeitungsschaltungen 152 zugeführt, welche drei Funktionen ausüben. Die erste besteht in der automatischen Verstärkungsregelung zur Konstanthaltung der Spitzenspannung des Videosignals (beispielsweise 5 V) über einen Eingangssignalbereich (beispielsweise von 0,5 bis 2 V). Durch die automatisehe Verstärkungsregelung werden die Alterung der zur Beleuchtung des Musters verwendeten Lampe, Bauelementtoleranzen, Staub in der Optik und andere Wirkungen kompensiert, welche die Videoamplitude über lange Zeit verändern würden. Die zweite Funktion der Videoverarbeitungsschaltungen besteht in der Verringerung von Ungleichmäßigkeiten in der Beleuchtung, die verursacht werden durch ein nicht ebenes Beleuchtungsfeld, welches eine gebogene Videonullinie bewirken würde.The output of a camera 150 is supplied to video processing circuits 152 which perform three functions. The first is the automatic gain control to keep the peak voltage of the video signal (for example, 5 V) constant over an input signal range (for example, from 0.5 to 2 V). The automatic gain control compensates for the aging of the lamp used to illuminate the pattern, component tolerances, dust in the optics, and other effects that would alter the video amplitude over time. The second function of the video processing circuits is to reduce the unevenness in the illumination caused by a non-planar illumination field which would cause a curved video line.

219 717219 717

Schließlich wird das Videosignal nach der automatischen Verstärkungsregelung und dem Beleuchtungsausgleich in ein binäres Digitalsignal quantisiert. Nominell wird der Quantisierungspegel auf 50% eingestellt.Finally, the video signal is quantized into a binary digital signal after automatic gain control and illumination compensation. Nominally, the quantization level is set to 50%.

Das Ausgangssignal der Videoverarbeitungsschaltungen 152 wird einem Abtastspeicher 154, einer Vorbetrachtungsstufe 156 und einer Neigungsstufe 158 zugeführt. Der Abtastspeicher 154 besteht aus einem 2048-stufigen Schieberegister, in welches während einer Abtastung Daten _ eingegeben werden, die genau eine Abtastung später am Ausgang erscheinen. Die Steuerung und die zeitliche Abstimmung sind so gewählt, daß alle 2049 Bit eine Wiederholung mit einem Bit Totzeit erfolgt. Für das Signal von der Kamera sind 1728 Elemente aktiviert, und 321 Bit Austastung werden benötigt für die Datenverarbeitung, die später im Blockschaltbild erfolgt.The output of the video processing circuitry 152 is provided to a sampling memory 154, a preview stage 156 and a tilt stage 158. The sample memory 154 consists of a 2048-stage shift register into which data _ is input during a scan which appears exactly one sample later at the output. The control and timing are chosen to repeat every one bit of dead time every 2049 bits. For the signal from the camera 1728 elements are activated, and 321 bit blanking are required for the data processing, which is done later in the block diagram.

Der Sinn der Vorbetrachtungsstufe 156 besteht in der Austastung unvollständiger Muster im Kameravideosignal vor einer Vergleichsuntersuchung. Diese unvollständigen Muster können entweder am Beginn oder am EndeThe purpose of the preview stage 156 is to blank out incomplete patterns in the camera video signal before a comparison test. These incomplete patterns can be either at the beginning or at the end

einer Abtastung auftreten und zwar aus einer Reihe von Gründen. Bei-90sampling occurs for a number of reasons. In-90

*^w spielsweise kann die Kamera so ausgerichtet sein, daß die ersten Musterelemente in die Mitte eines undurchsichtigen Schlitzes fallen. Auch können einige Muster in der Praxis unvollständige Schlitze an den Kanten haben. Oder es kann ein Vergleichsfehler an der Hinterkante des Musters wegen des Fehlens eines Nachbarmusters zum Vergleich auftreten. Mit der Vorbetrachtungsschaltung läßt sich das von den Videoverarbeitungsschaltungen 152 kommende Videosignal analysieren, Anfangs- und Endstellen- speichern und dann, wenn das Videosignal während der nächsten Abtastung aus dem Abtastspeicher herauskommt, das unerwünschte* ^W game, the camera may be oriented so that the first pattern elements fall in the middle of an opaque slit. Also, some patterns in practice may have incomplete slots at the edges. Or, a comparison error may occur at the trailing edge of the pattern due to the lack of a neighbor pattern for comparison. With the preview circuit, the video signal coming from the video processing circuits 152 can be analyzed, start and end-store, and then, if the video signal comes out of the sample memory during the next scan, the undesired one

Videosignal mit Hilfe eines UND-Tores 160 entfernen. 30Remove the video signal using an AND gate 160. 30

Die Funktionsweise der Neigungsstufe 158 ist anhand der Figuren 11 und 12 erläutert. Es sind zwei Abtastungen A und B gezeigt, welche die Oberseite eines Schlitzes 162 gerade berühren oder verfehlen. Mit 164 ist das Realzeitabtastsignal von der Abtastung A bezeichnet, welches von den Videoverarbeitungsschaltungen 152 geliefert wird, und mit 166 ist das verzögerte Abtastsignal von der Abtastung B bezeichnet, wie es aus dem Abtastspeicher 154 kommt. Bei Vorhandensein eines Impulses inThe operation of the tilt stage 158 is explained with reference to Figures 11 and 12. Two scans A and B are shown which just touch or miss the top of a slot 162. Designated at 164 is the real time sample signal from sample A which is provided by video processing circuitry 152, and 166 denotes the delayed sample signal from sample B as it comes from sample memory 154. In the presence of a pulse in

α α

f # 717# 717

der Abtastung A und bei Fehlen eines Impulses in der Abtastung B erzeugt die Neigungsstufe 158 ein NEU-Signal 170, welches einen Impuls 168 enthält, der diesen Unterschied erkennen läßt. Eine Betrachtung des Signals 170 gegenüber einem Signal 172, welches auf die halbe Abtastzeit bezogen ist, läßt erkennen, ob Kamera und Muster miteinander ausgerichtet sind. Ist die Kamera falsch ausgerichtet, dann blitzen eine CW-Indikatorlampe 174 bzw. eine CCW-I'ndikatorlampe 176 kontinuierlich auf, und bei richtiger Ausrichtung blitzen beide Indikatorlampen nur sporadisch. For sample A, and in the absence of a pulse in sample B, skew stage 158 generates a NEW signal 170 which includes a pulse 168 which detects this difference. Viewing the signal 170 versus a signal 172 related to half the scan time indicates whether the camera and pattern are aligned. If the camera is misaligned, a CW indicator lamp 174 and a CCW indicator lamp 176 will flash continuously, and when properly aligned, both indicator lamps will flash only sporadically.

Das NEU-Signal 170 von der Neigungsstufe 158 wird einer Klassifikationsschaltung 178 zugeführt, wo zwei Entscheidungen getroffen werden müssen. Erstens muß die Art des Musters, also Punkt- oder Linienmuster, bestimmt werden, und als nächstes muß im Falle eines Linienmusters eine grobe Abschätzung des Abstandes a zwischen den Elementen festgestellt werden. Zur Bestimmung der Art des Musters werden Leerabtastungen beobachtet. Treten Leerabtastungen innerhalb des Musters auf, dann wird die Platte als Punktplatte klassifiziert, weil in einem Linienmuster keine Leerabtastungen auftreten. Durch Benutzung des NEU-Signals 170 und mehrmalige Messung des Abstandes zum nächsten Musterelement läßt sich eine gute Bestimmung des halben Abstandes A erreichen. Dieser Wert wird verdoppelt in der Vergleichslogikschaltung als Startpunkt benutzt, aber er wird kontinuierlich in einem Servomodul 180 abgewandelt, um Änderungen des Abstandes a zu folgen. Die Klassifizierungsschaltung 178 wird durch ein von außen kommendes Signal 182 in Betrieb gesetzt, wenn eine Klassifizierung erfolgen soll. Während der Klassifizierung wird der Abstand a zur Prüfung durch den Bedienenden angezeigt.The NEW signal 170 from the tilt stage 158 is fed to a classification circuit 178 where two decisions must be made. First, the nature of the pattern, that is, dot or line patterns, must be determined, and next, in the case of a line pattern, a rough estimate of the distance a between the elements must be made. Blank samples are observed to determine the nature of the pattern. If blank samples occur within the pattern, then the plate is classified as a dot plate because no blank samples occur in a line pattern. By using the NEW signal 170 and repeated measurement of the distance to the next pattern element, a good determination of half the distance A can be achieved. This value is used doubled in the comparison logic circuit as the starting point, but it is continuously modified in a servo module 180 to follow changes in the distance a. The classifier circuit 178 is activated by an external signal 182 if it is to be classified. During classification, the distance a is displayed for inspection by the operator.

Das Ausgangssignal des UND-Tores 160 wird auch in zwei Schieberegister 184 und 186 variabler Speicherlänge eingegeben. Diese Schieberegister 184 und 186 bilden den zentralen Teil der Vergleichslogikschaltung. Ein Register 184 hat eine maximale Speicherlänge von 32 Stufen, das andere Register 186 hat eine maximale Länge von 192 Stufen. Bei einemThe output of the AND gate 160 is also input to two shift registers 184 and 186 of variable memory length. These shift registers 184 and 186 form the central part of the compare logic circuit. One register 184 has a maximum memory length of 32 stages, the other register 186 has a maximum length of 192 stages. At a

3$ üblichen Schieberegister enthalten alle Stufen Information und wenn ein Bit am seriellen Eingang eingegeben wird, werden alle Stufen ge- 3 $ conventional shift registers contain all stages of information and when a bit is input at the serial input, all stages are

21 9 7 1 721 9 7 1 7

triggert und die letzte Stufe wird entleert. Bei einem Register vom FIFO-Typ, wie es bei der hier beschriebenen Erfindung verwendet wird, ist die Beschickung des Eingangs unabhängig von der Entleerung des Ausgangs, so daß die im Register enthaltene Informationsmenge variabel ist. Beispielsweise können Daten gruppenweise eingegeben und in gleichförmigen Raten entnommen werden, wobei es nur erforderlich ist, daß die mittleren Raten über ein Zeitintervall identisch sind. Bei der vorliegenden AusfUhrungsform wird das erste vollständige Abtastmuster in dem 192-stufigen Register 186 gespeichert (nominell werden 80 Stufen benutzt), und dann, wenn das zweite Abtastmuster angeliefert wird, werden das erste und zweite Abtastmuster parallel zu der Vergleichslogikschaltung verschoben. Die Speichereingänge werden durch eine Eingangslogikschaltung und die Ausgänge durch den Servomodul 180 gesteuert. Bei der Eingabe läuft die Information in die Speicher so schnell wie möglich ein, bis sie auf eine Stufe trifft, welche Information enthält. Das erste gespeicherte Element erscheint am Ausgang in einer Schnelligkeit von Nanosekunden.triggers and the last level is emptied. In a register of the FIFO type, as used in the invention described herein, the loading of the input is independent of the emptying of the output, so that the amount of information contained in the register is variable. For example, data may be entered in groups and extracted at even rates, all that is necessary is for the average rates to be identical over a time interval. In the present embodiment, the first complete scan pattern is stored in the 192-level register 186 (nominally 80 stages are used), and then, when the second scan pattern is delivered, the first and second scan patterns are shifted in parallel with the compare logic circuit. The memory inputs are controlled by an input logic circuit and the outputs by the servo module 180. As it enters, the information enters the memory as fast as possible until it encounters a level containing information. The first stored element appears at the output in nanosecond speed.

Die Ausgangssignale jedes der Register 184 und 186 werden zwei Vorderkantendetektoren 188 und 190 zugeführt, welche die Vorderkanten eines Abtastmusters bemerken, die als übergang zwischen einem klaren Maskenbereich und einem undurchsichtigen Bereich des Musterelementes definiert sind. Ist ein solcher übergang festgestellt worden, dann wird das Signal zu dem Servomodul 180 übertragen zur Bestimmung, ob der übergang an der richtigen Stelle liegt, um als Start für ein Abtastmuster zu gelten. Innerhalb jedes Vorderkantendetektors erfolgt eine Filterung zur Kompensierung der Ungleichmäßigkeiten der Kanten des Musterelementes.The outputs of each of the registers 184 and 186 are applied to two leading edge detectors 188 and 190, which detect the leading edges of a scan pattern defined as the transition between a clear mask area and an opaque area of the pattern element. If such a transition has been detected, then the signal is transmitted to the servo module 180 to determine if the transition is in place to be considered the start of a scan pattern. Within each leading edge detector, filtering is performed to compensate for the nonuniformities of the edges of the pattern element.

Der Servomodul 180 bildet das Regelzentrum des Systems. Eingangssignale für den Servomodul 80 werden von den beiden Vorderkantendetektoren geliefert sowie von der Klassifizierungsschaltung 178 als Information unter anderem über Typ und ursprünglichen Abstand a. Der Servomodul 180 bestimmt seinerseits die Ausgangssignale der beiden Register 184The servo module 180 forms the control center of the system. Input signals to the servo module 80 are provided by the two leading edge detectors and by the classification circuit 178 as information about, inter alia, type and original distance a. The servo module 180 in turn determines the outputs of the two registers 184

° und 186, bringt den Abstand a auf den neuesten Stand und setzt die Vergleichsausgangslogikschaltung in Betrieb. Anfangs wird das erste Muster in beide Register 184 und 186 eingegeben, jedoch nur in dem° and 186, updates the distance a and puts the comparison output logic circuit into operation. Initially, the first pattern is entered into both registers 184 and 186, but only in the

.*_ a I 9 717* * 9177

192-stufigen Register 186 gehalten. Das zweite Muster wird in beide Register eingegeben und läuft bis zum Ende des 32-stufigen Registers 184, stößt aber im 192-stufigen Register 186 gegen das erste Muster. Wenn die Vorderkante des zweiten Musters am Ende des 32-stufigen Registers 184 festgestellt wird, laufen die Ausgangssignale beider Register in Obereinstimmung schrittweise weiter, und die Vergleichslogikschaltung wird eingeschaltet. Dieser Vorgang dauert bis zum Ende der Abtastung fort. Um auch kleine Änderungen des Abstandes a zu ermöglichen oder um Fehler zu quantisieren kann das Ausgangssignal jedes der192-level register 186 held. The second pattern is input to both registers and runs to the end of the 32-level register 184 but abuts the 192-level register 186 against the first pattern. When the leading edge of the second pattern is detected at the end of the 32-level register 184, the outputs of both registers progressively match, and the compare logic circuit is turned on. This process continues until the end of the scan. In order to allow small changes in the distance a or to quantize errors, the output signal of each of the

'" Schieberegister festgehalten werden, bis die Servologikschaltung bestimmt, daß die Ausgangssignale beider Register Mustervorderkanten enthalten. Innerhalb der Servologik wird der Abstand a ständig auf den neuesten Stand gebracht, um zu bestimmen, ob eine Kante eine Mustervorderkante und nicht irgend ein Fehler ist.Within the servo logic, the distance a is constantly updated to determine if an edge is a pattern leading edge and not some error.

Die Ausgangssignale der beiden Register 184 und 186 und des Servomoduls 180 werden in eine Korrelationsalgorithmusschaltung 194 gegeben, welche aus einem Volladdierer besteht, der so geschaltet sein kann, daß er als Majoritätstor arbeitet. Bei der vorliegenden Anwendung beobach- * tet der Addierer parallel fünf Mustere!emente beider Register 184 und 186. Wenn drei oder mehr Paare identisch sind, dann wird kein Fehlkorrelationssignal erzeugt, sondern ein solches wird nur dann gebildet, wenn weniger als drei Paare zusammenpassen.The outputs of the two registers 184 and 186 and the servo module 180 are input to a correlation algorithm circuit 194 which consists of a full adder which may be switched to operate as a majority gate. In the present application, the adder observes in parallel five patterns of both registers 184 and 186. If three or more pairs are identical, then no mis-correlation signal is generated, but such is formed only if less than three pairs match.

Die Empfindlichkeit der Grundvergleichsschaltung in der Korrelationsalgorithmusschaltung 194 kann durch Handbetätigung eines Betriebsartschalters 196 verändert werden. Eines der fünf Bit jeder Musterelementinformation kann entweder als richtig oder falsch eingestuft werden und dadurch die Grundgewichtung von 3/5 auf entweder 2/4 oder 3/4The sensitivity of the base compare circuit in the correlation algorithm circuit 194 may be changed by manual operation of a mode switch 196. One of the five bits of each pattern element information can be classified as either right or false and thereby the base weight of 3/5 to either 2/4 or 3/4

ändern. Mit Hilfe des Schalters 196 kann die Vergleichsschaltung auch entweder fünf benachbarte Musterelemente oder jeweils fünf durch ein Musterelement getrennte Musterelemente beobachten. Eine andere Möglichkeit besteht in der Wahl einer Betriebsart für einen klaren Maskenbereich und eine andere für einen undurchsichtigen Maskenbereich. Die in Fig. 14 dargestellte Tabelle zeigt verschiedene mögliche Betriebsarten. Die erste Zahl jeweils in der obersten Reihe und linken Spalte gibt an, ob jedes Musterelement (1) oder jedes zweite Musterelementto change. With the aid of the switch 196, the comparison circuit can also observe either five adjacent pattern elements or five pattern elements each separated by a pattern element. Another possibility is to select one mode for a clear mask area and another for an opaque mask area. The table shown in Fig. 14 shows various possible modes of operation. The first number in the top row and left column indicates whether each pattern element (1) or every other pattern element

* 219 717* 219 717

- ro-- ro-

(1/2) analysiert wird. Die zweite Zahl gibt den Korrelationspegel an, der notwendig ist, um akzeptabel zu sein. Die Zahlen in der obersten Reihe beziehen sich auf das undurchsichtige Musterelement und die links nach unten verlaufenden Zahlen beziehen sich auf die durchsichtigen Bereiche des Musters. Beispielsweise sind bei der Betriebsart 7 die folgenden Kriterien eingestellt:(1/2) is analyzed. The second number indicates the level of correlation necessary to be acceptable. The numbers in the top row refer to the opaque pattern element, and the numbers to the left to the bottom refer to the transparent areas of the pattern. For example, the following criteria are set in the mode 7:

Klarer Bereich des Musters, alle Musterelemente werden analysiert, in jeder Vierergruppe müssen drei Paare identisch sein.Clear area of the pattern, all pattern elements are analyzed, in each group of four three pairs must be identical.

Undurchsichtiger Musterbereich, nur jedes zweite Musterelement wird analysiert, und in jeder Fünfergruppe von Musterelementen müssen drei Paare identisch sein.Opaque pattern area, only every other pattern element is analyzed, and in each group of five pattern elements, three pairs must be identical.

]5 Eine fehlerhafte Mißkorrelation an oder nahe den Enden eines Musterelementes kann durch eine Neigung verursacht werden, die durch mechanische Bewegung der Kamera bedingt ist, sowie durch kleine Variationen der Elementenlänge oder durch normale Quantisierungsfehler bei der Quantisierung des Videosignals.] Faulty mis-correlation at or near the ends of a pattern element can be caused by a tilt caused by mechanical movement of the camera, as well as small variations in element length or normal quantization errors in the quantization of the video signal.

Um diese Fehler auszuschalten, ist es erforderlich, daß eine als Fehler zu identifizierende Mißkorrelation zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen an derselben Stelle auftritt. Dies wird bewirkt, indem man zunächst ein Mißkorrelationssignal in ein Abtastspeicher-Schieberegister 198 eingibt: Wenn bei der folgenden Abtastung eine andere Mißkorrelation an einer Stelle auftritt und ein UND-Tor 200 durchlässig wird, dann wird ein Fehler angezeigt.To eliminate these errors, it is necessary for a miscorrelation to be identified as an error to occur between two consecutive samples at the same location. This is accomplished by first inputting a miscorrelation signal into a sample shift register 198: If a different mis-correlation occurs at one location and an AND gate 200 becomes transmissive on the following sample, then an error is indicated.

Um einem Bedienenden bei der Überwachung des Arbeitens des Abtasters zu helfen, ist ein Anzeigefeld 202 für zwei Digit vorgesehen, das mit einem Multiplexer 204 verbunden ist. Zu Beginn wird der Anfangsabstand a, der von der Klassifizierungsschaltung 178 angegeben wird, angezeigt; aber wenn das Gerat mit der Abtastung des vollen Musters beginnt, wird der auf den neuesten Stand gebrachte Abstand a vom Servomodul 180 angezeigt. Der Multiplexer 204 wird gesteuert durch das Aktivierungssignal 192, um die richtigen Signale zum Anzeigefeld gelangen zu lassen.To assist an operator in monitoring the operation of the scanner, a two-digit display panel 202 is provided which is connected to a multiplexer 204. Initially, the initial distance a indicated by the classification circuit 178 is displayed; but when the apparatus starts scanning the full pattern, the updated distance a from servo module 180 is displayed. The multiplexer 204 is controlled by the activation signal 192 to get the correct signals to the display panel.

Claims

Including incl.

A monitoring system for detecting errors in regular patterns whose elements have changes in their spatial period, comprising means for sampling and detecting the elements of a pattern and generating a pattern indicating output signal, and an autocorrelation means for that output signal comprising delay means for the Output signal, characterized in that the sampling rate of the means for sampling and detection is variable or constant at a constant or variable delay time of the delay means.

2. Oberwachungssystem after point \ _y, characterized in that the sampling rate is variable and the delay time is constant.

3. Monitoring system according to item 2, characterized by means (82, A, B, C) for detecting deviations from the constancy of the period of the output signal (68) and for generating an error signal (102,104) in response to detected deviations, and by means (C ₁ JC ₂₁ DjE) for changing the sampling rate in the sense of maintaining a constant period (a) in response to the error signal.

9,717

4. monitoring system according to item 3, characterized in that the means for changing the sampling rate includes a frequency control clock generator (80).

5. The monitoring system according to item 2, characterized in that the autocorrelation circuit includes means (differential amplifier 52) for subtracting the delayed output signal (74) from the instantaneous output signal (72) and generating a difference signal (76) indicative of an error (66). in the pattern displays.

6. monitoring system according to point 5 _} characterized by a difference signal (56) of the differential circuit (52) selectively transmitting gate circuit (54), at the output of a prevailing error signal (78) is formed.

7. monitoring system after Punkt ] _t characterized in that the sampling rate is constant and the delay time is variable.

8. monitoring system according to item 7, characterized by
Signal processing circuit (52) for quantizing the output signal, a main memory (sample memory 154) for storage
the quantized signal of a portion of a sample, means (classification circuit 178, servo module 180) for determining the period of the elements (a) from the quantized signal and for controlling the output of the main memory at times related to the element period by means ( Sample shift shift register 198) for correlating the output of the main memory with a real-time quantized signal of the same sample, and means (AND gate 200) for indicating the presence of an error related to a pattern error depending on one of the correlation means supplied Miskorrelationssignal.

A monitoring system according to item 8, characterized by a second memory (preview stage 156) at the output of the quantization means for storing a complete quantized sample signal.

^ '- 21 9 7 1 7

-4-

A surveillance system according to item 9, characterized in that the second memory (preview stage 156) is included in means (AND gate 160) for scanning incomplete quantized signals prior to their storage in main memory.

A monitoring system according to claim 9, characterized in that the second memory (preview stage -156) is included in means (tilt stage 158) for indicating the alignment of the scanning and detection means with the pattern.

12. monitoring system according to item 8, characterized by means (classification circuit 178) for determining the pattern type.

13. monitoring system according to item 8, characterized by a device (display panel 202, multiplexer 204) for visual display of the distance between pattern elements.

14. A monitoring system according to item 8, characterized by a leading edge detector (188,190) arranged between the output of the main memory (sampling memory 154) and an input of the means (178, 180) for determining the period of elements and regulating the output of the main memory for determining the transition from a transparent area to an element of the pattern.

A monitoring system according to item 8, characterized by means (mode switch 196) for manually adjusting the sensitivity of the correlation circuit.

A surveillance system according to item 8, characterized by a third memory (sample shift latch 198) for storing the one-sample mis-correlation signal and comparator means (AND gate 200) for comparing the stored mis-correlation signal with an output signal of the subsequent-sample correlation means.