DE1805863B2

DE1805863B2 - Richtgeraet mit kreiselstabilisierter bezugsplattform

Info

Publication number: DE1805863B2
Application number: DE19681805863
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Societe dApplications Generates dElectricite et de Mecanique SAGEM, Paris
Priority date: 1967-10-31
Filing date: 1968-10-29
Publication date: 1972-08-03
Also published as: US3552216A; FR1549505A; CH475569A; GB1183898A; DE1805863A1; SE340004B

Description

die dritte Achse verschwenkt, während der zweite Kreisel einen zweiten Drehmotor steuert, welcher den beweglichen Teil um die zweite Achse verschwenkt, und daß Steuereinrichtungen vorgesehen sind, um unmittelbar oder mittelbar und zusätzlich zur Wirkung des ersten und zweiten Kreisels den einen und/ oder den anderen dieser zwei Drehmotore zu steuern.

Durch die Erfindung wird einfaches optisches Richtgerät geschaffen, welches es ermöglicht, mit großer Genauigkeit eine Visierlinie auf einem Ziel zu halten, unabhängig von der Bewegung desselben oder den Bewegungen, welchen die Halterung des Richtgerätes ausgesetzt sein kann. Es ist z. B. besonders interessant, ein erfindungsgemäßes optisches Richtgerät in ein Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug einzubauen, um die Führung eines Lenkgeschosses zu einem beweglichen Ziel vorzunehmen. Die Erfindung ist natürlich nicht auf ein optisches Richtgerät eingeschränkt, sondern kann z. B. mit einer Infrarotstrahlung arbeiten, wobei die Leitvorrichtung entsprechend ausgebildet sein muß.

Die Steuerung der Drehmotoren durch auf den Ausgangsachsen der Kreisel angebrachte Winkeldetektoren erfolgt vorzugsweise über Verstärker. Dadurch wird eine wirkungsvolle Steuerung auch bei relativ schwachen Steuersignalen von den Kreiseln erhalten, so daß diese Signale durch Winkeldetektoren erzeugt werden können, die die Kreiselbewegung nicht beeinträchtigen.

Die zusätzlichen Steuereinrichtungen können durch elektrische Umschalter gebildet werden, die Steuersignale liefern. Diese Ausführungsform erlaubt gegenüber anderen ^Möglichkeiten der Erzeugung von elektrischen Steuersignalen nicht nur eine besonders stabile Einhaltung der Visierlinie, sondern auch eine besonders genaue Nachführung dieser Linie, was besonders wichtig ist, da es sich um ein optisches Gerät handelt. Die von diesen Steuereinrichtungen gelieferten Steuersignale können mit den die Drehmotore steuernden Signalen von den zwei Kreiseln kombiniert werden, was den Vorteil hat, daß es möglich ist, die Größe der Winkelgeschwindigkeit der Visierlinie zu bestimmen, was z.B. bei der automatischen Steuerung einer Maschine eine unbedingt erforderliche Information darstellt. Es ist andererseits aber auch möglich, daß diese Steuersignale über zusätzliche Drehmotore auf die Kreiselausrichtung einwirken. Diese Ausführungsform der Erfindung ist von besonderer Bedeutung, wenn eine Einschränkung der Kopplung der Kreiselachsen erwünscht ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Ausgangsachse des eisten Kreisels gezwungen, parallel zu der Visierlinie zu bleiben. Bei dieser Ausführungsform wird eine Kopplung mit den Achsen des zweiten Kreisels erhalten, die mehr oder wenigei· slark ist, je nachdem, ob das Gerät in einer Phase des Richtens oder in einer Phase der Stabilisierung betrieben wird. Tm Richtbetrieb wird die Kopplung der Achsen automatisch durch die das Richten vornehmende Person kompensiert und beeinflußt nicht die Präzision des Richtens, da die Kopplung in jedem Fall geringer ist als die Kopplung der Achsen, die durch den elektrischen Umschalter bewirkt wird, der von dieser Person betätigt wird. Im Stabilisierungsbetrieb verursacht die Kopplung einen Einfluß, der um so schwächer ist, je günstiger die Ansprechzeit dieser Unterdrückung ist.

Eine andere Ausfülminssform der Erfinduim, die der theoretisch besten Anordnung der zwei Kreisel zueinander entspricht, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsachse des ersten Kreisels gezwungen ist, senkrecht zu der Visierlinie zu bleiben. Bei dieser Ausführungsform wird jede Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Kreisel vermieden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

ίο Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Richtgerätes;

F i g. 2 zeigt in gleicher Darstellung eine andere Ausführungsform der Erfindung; Fig. 3 zeigt ebenfalls in gleicher Darstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte optische Richtgerät besitzt einen Empfänger 1 mit einem optischen Fernrohr 4, durch welches z. B. eine Bedienungsperson blicken kann, wobei dieser Empfänger eine optische Strahlung empfängt, und einen beweglichen Teil, welcher durch einen Ablenkspiegel 2 gebildet wird, welcher durch die Reflexion oder optische Strahlung eine Visierlinie L-L bestimmt, längs welcher die optische Strahlung gerichtet ist. Der Ablenkspiegel 2 wird von einem Kardanrahmen-System 3 so getragen, daß er um eine erste Achse X-X schwenken kann, welche ihrerseits um eine zweite Achse Y-Y, die zu der ersten Achse X-X senkrecht ist, schwenken kann, wobei der Empfänger 1 so angeordnet ist, daß die vor ihm empfangene optische Strahlung koaxial zu dieser zweiten Achse Y-Y ist. Das Kardanrahmen-Svstem 3 weist zweckmäßig einen Rahmen 5 auf, an welchem der Ablenkspiegel 2 angebracht ist, welcher um die erste Achse X-X schwenkbar ist, von welcher angenommen wird, daß sie waagerecht liegt, und welche die Höhenrichtachse des Richtgerätes bildet, und einen Halter 6, an welchem der Rahmen 5 um die zweite Achse Y-Y schwenkbar ist, welche dann senkrecht liegt und die Seitenrichtachse des Richtgerätes bildet.

In diesem Gerät wird in an sich bekannter Weise der Ablenkspiegel 2 durch eine Bezugsplattform 1 gesteuert, welche an dem Rahmen 5 um eine dritte zu der ersten Achse X-X parallele Achse Z-Z schwenkbar ist und mit dem Ablenkspiegcl 2 über ein Getriebe 8 verbunden ist, welches eine Untersetzung von 0,5 zwischen der Schwenkbewegung der Bezugsplattform 7 und der Schwenkbewegung des Ablenkspiegeis 2 erzeugt.

Die Bezugsplattform 7 wird durch zwei Kreisel 9 und 11 mit außer dem Freiheitsgrad um die Figurenachse je einem weiteren Freiheitsgrad stabilisiert und gesteuert, d. h., jeder Kreisel besitzt eine Eingangsachsc, eine Ausgangsachse und eine Drehachse, wobei diese beiden Kreisel 9 und 11 von der Beziinsplaltfi.rm 7 getragen werden und so angeordnet sind, daß die llingangsachsc /:,', des ersten Kreisels 9 parallel zu der ersten Achse X-X (und zu der dritten Achse Z-Z) ist, wobei dieser erste Kreisel 9 einen ersten Drehmotor 10 betätigt, welcher die Verschwenkung des Ablenkspiegels 2 um die erste Achse X-X (und der Bezugsplattform 7 um die dritte Achse ZZ) steuert, wobei dieser erste Kreisel 9 den Höhenrichtkrciscl des Richtgerätes bildet, während die FJnuangsachsc F., des zweiten Kreisels Il ein rechtwinkliges, dreiachsiges Koordinatensystem mit der llingangsachsc E₁ des ersten Kreisels 9 und der Visierlinie

L-L bestimmt, wobei dieser zweite Kreisel 11 einen zweiten Drehmotor Ϊ2 betätigt, welcher die Verschwenkung des Ablenkspiegels 2 um die zweite Achse Y-Y steuert, wobei dieser zweite Kreisel 11 den Seitenrichtkreisel des Richtgerätes bildet. Es sind Steuereinrichtungen 13 vorgesehen, welche unmittelbar oder mittelbar zusätzlich zur Wirkung des ersten und des zweiten Kreisels 9 bzw. 11 den ersten und/oder den zweiten Drehmotor 10 bzw. 12 steuern.

Hierfür ist, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ein erster Winkeldetektor 14 vorgesehen, welcher an der Ausgangsachse S₁ des ersten Kreisels 9 angebracht und mit dem ersten Drehmotor 10 über einen ersten Verstärker 15 verbunden ist, und ein zweiter Winkeldetektor 16, welcher an der Ausgangsachse S₂ des zweiten Kreisels 11 angebracht und mit dem zweiten Drehmotor 12 über einen zweiten Verstärker 17 verbunden ist.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform steuern die Steuereinrichtungen 13 unmittelbar den einen und/oder den anderen der beiden Drehmotoren

10 und 12.

Die Steuereinrichtungen 13 können dabei zweckmäßig durch elektrische Umschalter mit Steuerknüppel 18 gebildet werden.

Die von diesen Umschaltern gelieferten und zur unmittelbaren Steuerung des ersten Drehmotors 10 bestimmten Signale werden mit den von dem ersten Kreisel 9 gelieferten Signalen kombiniert, während die von den Umschaltern gelieferten und zur unmittelbaren Steuerung des zweiten Drehmotors 12 bestimmten Signale mit den von dem zweiten Kreisel

11 gelieferten Signalen kombiniert werden.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform steuern die Steuereinrichtungen 13 mittelbar den einen und/oder den anderen der beiden Drehmotoren 10 und 12. In diesem Fall wird jeder der beiden Kreisel 9 und 11 mit einem zusätzlichen Drehmotor ausgestattet, der mit dem Bezugszeichen 9 α bei dem ersten Kreisel 9 und mit dem Bezugszeichen 11a bei dem zweiten Kreisel 11 bezeichnet ist.

Auch in diesem Falle können die Steuereinrichtungen 13 zweckmäßig durch elektrische Umschalter mit Steuerknüppel 19 gebildet werden, wobei die von diesen Umschaltern gelieferten und zur mittelbaren Beeinflussung des ersten Dreh motors IO bestimmten Signale den Drehmotor 9 a des ersten Kreisels 9 steuern. während die von diesen Umschaltern gelieferten und zur mittelbaren Beeinflussung des zweiten Drehmotors 12 bestimmten Signale den Drehmotor 11 λ des zweiten Kreisels 11 steuern.

Die in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen zeigen eine Anordnung der beiden Kreisel 9 und 11 auf der Bezugsplattform 7, bei der sie so angeordnet sind, daß die Eingangsachse E₂ des zweiten Kreisels Il senkrecht zu der durch die Eingangsachse E₁ und die Ausgangsachse S₁ des ersten Krei-

sels 9 bestimmten Ebene liegt, während die Ausgangsachse S₁ des ersten Kreisels 9 gezwungen ist, parallel zu der Visierlinie L-L zu bleiben.

Es kann jedoch auch eine in F i g. 3 dargestellte Abwandlung dieser beiden Ausführungsformen benutzt werden, bei welcher die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile wie in F i g. 1 bezeichnen und welche eine andere Anordnung der beiden Kreisel 9 und 11 auf der Bezugsplattform 7 darstellt. Dabei sind die beiden Kreisel 9 und 11 so angeordnet, daß die Eingangsachse E₂ des zweiten Kreisels 11 senkrecht zu der durch die Eingangsachse E₁ und die Drehachse H₁ des ersten Kreisels 9 bestimmten Ebene liegt, während die Drehachse H₁ des ersten Kreisels 9 gezwungen ist, zu der Visierlinie L-L parallel zu bleiben.

Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform besitzt gegenüber den in Fig.] und 2 dargestellten Ausführungsformen den Vorteil, daß jede Kopplung zwischen dem ersten Kreisel 9 und dem zweiten Kreisel 11 vermieden wird.

Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform ist aus der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform abgeleitet; es kann jedoch auch ein Richtgerät gemäß einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung hergestellt werden, bei welcher die Anordnung der Kreisel die gleiche wie in F i g. 3 ist, wobei jedoch die Steuereinrichtungen in der unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläuterten Weise wirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 7. Richtgerät nach einem der Ansprüche 1 Patentansprüche: bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsachse (S1) des ersten Kreisels (9) gezwungen ist,

1. Richtgerät mit kreiselstabilisierter Bezugs- senkrecht zu der Visierlinie (L-L) zu bleiben,
plattform mit einem Empfänger oder Sender zum 5

Empfangen bzw. Aussenden von sich fortpflanzenden, gerichteten Wellen, dessen beweglicher

Teil durch Reflexion der Wellen die Visierlinie
bestimmt und in einem Kardanrahmen-System

schwenkbar um eine erste und eine zweite Achse io Die Erfindung betrifft ein Richtgerät mit kreiselaufgehängt ist und bei dem der Sender oder stabilisierter Bezugsplattform mit einem Empfänger Empfänger so angeordnet ist, daß die von dem oder Sender zum Empfangen bzw. Aussenden von beweglichen Teil über den Empfänger oder Sen- sich fortpflanzenden, gerichteten Wellen, dessen beder empfangene bzw. ausgesandte Welle koaxial weglicher Teil durch Reflexion der Wellen die Visierzur zweiten Achse gerichtet ist und der beweg- 15 linie bestimmt und in einem Kardanrahmen-System liehe Teil von der Bezugsplattform gesteuert wird, schwenkbar um eine erste und eine zweite Achse welche an dem Kardanrahmen-System um eine aufgehängt ist und bei dem der Sender oder Empfänzur ersten Achse parallele dritte Achse schwenk- ger so angeordnet ist, daß die vom beweglichen Teil bar und mit dem beweglichen Teil über ein Ge- über den Empfänger oder Sender empfangene bzw. triebe gekoppelt ist, welches eine Untersetzung 20 ausgesandte Welle koaxial zur zweiten Achse gerichvon 0,5 zwischen der Schwenkbewegung der tet ist und der bewegliche Teil von der Bezugsplatt-Bezugsplattform und der Schwenkbewegung des form gesteuert wird, welche an dem Kardanrahmenbeweglichen Teiles erzeugt, dadurch gekenn- System um eine zur ersten Achse parallele dritte zeichnet, daß die Bezugsplattform (7) zwei Achse schwenkbar und mit dem beweglichen Teil Kreisel (9,11) mit außer dem Freiheitsgrad um 25 über ein Getriebe gekoppelt ist, welches eine Unterdie Figurenachse je einen weiteren Freiheitsgrad Setzung von 0,5 zwischen der Schwenkbewegung der trägt, welche so angeordnet sind, daß die Ein- Bezugsplattform und der Schwenkbewegung des gangsachse (E₁) des ersten Kreisels (9) parallel beweglichen Teiles erzeugt.

zu der ersten Achse (X-X) und die Eingangs- Richtgeräte der genannten Art sind bekannt und

achse (E₂) des zweiten Kreisels (11) mit der Ein- 30 werden z. B. dazu eingesetzt, das Bildfeld eines

gangsachse (E₁) des ersten Kreisels (9) und der optischen Beobachtungsgerätes zu stabilisieren. Die

Visierlinie (L-L) ein rechtwinkliges, dreiachsiges Visierlinie wird dabei vorzugsweise durch eine opti-

Koordinatensystem bildet, daß der erste Krei- sehe Strahlung gebildet, die z. B. durch einen Spiegel

sei (9) einen ersten Drehmotor (10) steuert, wel- oder ein Prisma reflektiert wird, die den beweglichen

eher den beweglichen Teil (2) um die erste Achse 35 Teil des Richtgerätes bilden. Die Visierlinie wird auf

(X-X) und die Bezugsplattform (7) um die dritte das zu beobachtende Objekt eingestellt und wird mit

Achse (Z-Z) verschwenkt, während der zweite Hilfe der kreisehtabilisierten Bezugsplattform auf

Kreisel (11) einen zweiten Drehmotor (12) steuert, dieses Objekt gerichtet gehalten,

welcher den beweglichen Teil (2) um die zweite Der Nachteil eines bekannten Richtgerätes besteht

Achse (Y-Y) verschwenkt, und daß Steuerein- 40 darin, daß die Visierlinie nur auf ein feststehendes

richtungen (13) vorgesehen sind, um unmittelbar Objekt gerichtet stabilisiert wird. Soll die Visierlinie

oder mittelbar und zusätzlich zur Wirkung des auf ein anderes Objekt gerichtet werden, so muß sie

ersten und zweiten Kreisels (9,11) den einen und/ von Hand nachgestellt werden, was verhältnismäßig

oder den anderen dieser zwei Drehmotore (10, langwierig ist und nur mit geringer Genauigkeit

12) zu steuern. 45 durchgeführt werden kann. Es ist bei dem bekannten

2. Richtgerät nach Anspruch 1, dadurch ge- Richtgerät daher praktisch nicht möglich, das Richtkennzeichnet, daß der erste Kreisel (9) den ersten gerät auf ein bewegtes Objekt einzustellen und die Drehmotor (10) über einen ersten Verstärker (15) Visierlinie stabilisiert den Bewegungen dieses Objek- und der zweite Kreisel (11) den zweiten Dreh- tes nachzuführen.

motor (12) über einen zweiten Verstärker (17) 50 Aufgabe der Erfindung ist es, ein Richtgerät der

steuert. eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß die

3. Richtgerät nach Anspruch 1, dadurch ge- Visierlinie, die durch die Bezugsplattform stabilisiert kennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (13) ist, in willkürlicher Weise verschiebbar wird, so daß durch elektrische Umschalter (18) gebildet wer- sie mit hoher Genauigkeit den Bewegungen eines den, die Steuersignale liefern. 55 anvisierten bewegten Objektes nachgeführt werden

4. Richtgerät nach Anspruch 3, dadurch ge- kann.

kennzeichnet, daß die Steuersignale mit den die Erfindungsgcmüß wird dies bei einem Richlgerat

Drehmotore (10 bzw. 12) steuernden Signalen von der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß

den zwei Kreiseln (9 bzw. 11) kombiniert werden. die Bezugsplattform zwei Kreisel mit außer dem

5. Richigerät nach Anspruch 3, dadurch ge- 60 Freiheitsgrad um die Figurenachse je einen weiteren kennzeichnet, daß die Steuersignale über zusatz- Freiheitsgrad trägt, welche so angeordnet sind, daß liehe Drehmotore (9rt bzw. Wa) auf die Kreisel- die Eingangsachse des ersten Kreisels parallel zu der ausrichtung einwirken. ersten Achse und die Eingangsachsc des zweiten Krei-

6. Richtgerät nach einem der vorhergehenden sels mit der Eingangsachse des ersten Kreisels und Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die 65 der Visierlinie ein rechtwinkliges, dreiachsiges Ko-Ausgangsaehse (.S₁) des ersten Kreisels (9) ge- ordinatcnsystem bildet, daß der erste Kreisel einen zwungcn ist, parallel zu der Visierlinie (L-L) zu ersten Drehmotor steuert, welcher den beweglichen bleiben. Teil um die erste Achse und die Bezugsplattform um