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Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Harmonisierung
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mehrerer Geräte (Zusatz zu Patent ............ Az P 26 25 081.7)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur automatischen
Harmonisierung mehrerer in verschiedenen Wellenlängenb er eichen arbeitender u-nd
durch justierbare Halterungen mechanisch mit einander koppelbamr-opto-elektronischer
Geräte ein und derselben Anlage mit Hilfe eines diesen Geräten gemeinsamen und bedarfs'reise
in allen verwendeten Wellenlängenbereichen Prüfpunkte erzeugenden Prüfmarkenprojektors,
der innerhalb eines dieser Geräte starr befestigt ist und lfenigstens einen Prüfpunkt
in den Kanal wenigstens eines anderen Gerätes einspiegelt, in dem eine die Ablage
eines Punktzieles von -der optischen Achse dieses Gerätes als winkelproportionale
Ablageinformation in Form elektrischer Signale liefernde Einrichtung starr befestigt
ist, wobei mit Hilfe dieser Signale das Bild einer Bildwiedergabeeinheit verschoben
wird.
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Der vorliegenden Erfindung~liegt die Aufgabe zugrunde, den in der
Haüptanmeldung behandelten Harmonisierungsvorgang zu verbessern solae.eine überprüfung
der Qualität der Harmonisierung in relativ einfacher Weise zu ermöglichen. Erfindungsgemäß
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Prüfmarkenprojektor eingeschaltet und
die sich in Form elektrischer Signale ergebende
Ablageinformation
mit Hilfe eines Goniometers oder eines Goniometers und eines Quadrantenempfängers
geliefert, anschließend die elektrischen Signale in maßstabgerechte Spannungen umgewandelt,
gespeichert solGe zur maßstabgerechten und lagerichtigen Verschiebung des Leuchtschirmbildes
abgefragt werden, und daß nach durchgeführter Verschiebung der Prüfmarkenprojektor
wieder abgeschaltet wird. Auf diese Weise läßt sich- das Bild desjenigen Gerätes,
dem die Speichereinheit zugeordnet ist, schnell und unproblematisch auf die Achse
des Goniometers ausrichten und die Genauigkeit des ausgerichteten Bildes überprüfen,
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß eine in wenigstens
eine Einstrittspupille eines Gerätes einspiegelbare Wärmbi1dszene zusammen mit einem
dem Wellenlängenbereich dieser Wärmebildszene entsprechenden Prüfpunkt über ein
Abbildungssystem dargestellt und durch ein gemeinsames Okular betrachtet wird, daß
ferner der zur automatischen Harmonisierung erforderliche Goniometer-Prüfpunkt ebenfalls
in die Eintrittspupille des Gerätes eingespiegelt, sodann über das Goniometer verarbeitet
und die Ablage des Prüfpunktes von der Goniometerachse über eine Eoordinaten-Auswerteelelctronik
in eine Speichereinheit eingegeben wird. Auf diese Weise wird der durch den Prüfmarkenprojektor
- z. B. im lOXum-Nellenlängenbereich -erzeugte Prüfpunkt der Wärmestrahlung in der
Wärmebildszene wiedergegeben, die gemeinsam in die Anlage eingespiegelt- und über
den Tagsichtkanal in der Fadenkreuzebene abgebildet wird.
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Da die Visierachse (Tagsichtkanal) und die Goniometerachse in der
Anlage fest harmonisiert sind, erscheint nach der automatischen Verschiebung der
lfiedergegebenen Szene, aufgrund der Ablagesignale des Goniometers, der sichtbar
gemachte Wärve-Prüfpunkt in Fadenkreuzmitte. Dieser auch getrennt von der Achsharmonisierung
zur Kontrolle einschaltbare Prüfpunkt zeigt an., daß die Harmonisierung durchgeführt
ist.
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Darüberhinaus lard aber eine vorteilhafte TWeiterbildung der Erfindung
auch darin gesehen, daß ein Wärme-Prüfpunkt in einen im Goniometer-Spektralbereich
strahlenden positionsgleichen Prüfpunkt umgeformt, in das elektrische Ablagesignale
erzeugende Goniometer geführt und mittels der entsprechenden Ablagespannungen das
Leuchtschirmbild einer als Elektrookular ausgebildeten Bildwiedergabeeinheit so
lange maßstabgerecht und lagerichtig verschoben wird, bis der Wärme-Prüfpunkt auf
der Goniometerachse bei Ablagespannung "Null" liegt.
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Was die Umformung eines z. B. im Wellenlängenbereich von erzeugten
Wärme-Prüfpunktes in einen z. B. im Wellenlängenbereich von 2,2 µm strahlenden,
positionsgleichen Prüfpunkt sowie den Verlauf der optischen und der elektrischen
Signale anbetrifft, so ist es sinnvoll, wenn die Umformung des Prüfpunktes mit Hilfe
einer in der Bildröhre des Elektrookulars vorgesehenen und im Goniometer-Spektralbereich
abstrahlenden Schicht, die Eingabe des vom Prüfmarkenprojektor erzeugten Prüfpunktes
in das Gonio meter über teils umlenkende teils strahlenteilende optische Glieder
sowie die Weitergabe der ermittelten Ablage über eine direkte oder über eine mit
Hilfe von Verbindungsleitungen hergestellte Steckverbindung zwischen der Soordinaten-Auswerteelektronik
und der Speichereinheit erfolgt. Dabei kann das strahlenteilende optische Glied
vor der für die Wärmebildszene und den Goniometer-Prüfpunkt gemeinsamen Eintrittspupille
der Anlage angeordnet sein. Dies zeitigt den.Vorteil, daß eine Tagortungsanlage
auch mit einem ihr aufgesetzten Wärmebildgerät zur Tagbeobachtung benutzt werden
kann.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht ferner vor, daß
der in einzelne opto-elektronische Kanäle eingespiegelte Goniometer-Prüfpunlit mit
Hilfe eines verschwenkbaren Filters ein- und ausblendbar ist. Während sich durch
die Einspiegelung der Harjnonisierungszustand als solcher überprüfen läßt, wird
durch die Ausblendung verhindert, daß Regelvorgänge eines anvisierten Flugobjektes
beeinflurit werden.
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Für die Übereinstimmung der Position von Wärmebildszene und Goniometerachse
ist in konstruktiver Hinsicht von Bedeutung, daß das Goniometer in der den Tagsichtkanal
enthaltenden Tagortungsanlage integriert ist und der Prüfmarkenprojektor, die Bildwiedergabeeinheit
sowie die Speichereinheit Bestandteile eines das Wärmebildgerät enthaltenden Nachtsichtgerätes
sind.
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Da die Goniometerachse eine Bezugsachse für alle übrigen optischen
Achsen darstellt, ist im Falle ihrer Übereinstimmung mit der Position der Wärmebildszene
auch eine Übereinstimmung mit allen übrigen optischen Achsen hergestellt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung setzt-sich die Bildwiedergabeeinheit
in Richtung des sie durchlaufenden Strahlengangs aus einer Abbildungsoptik, einem
Umlenkprisma und dem Elektrookular oder einer Bildwiedergabematrix zusammen, wobei
letztere aus wenigstens einer emmittier enden Leuchtdiode, einem Plasma, Flüssigkristallen
oder einer optischen Darstellungseinheit zur Wiedergabe des .iJärEebildes besteht.
Zwekmaßigereise sind die" BildwiedXergabeeinheit, der Prüfmarkenprojektor und ein
letzterem vorgeschaltetes Prismensystem ausgerichtet miteinander verkop-.
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pelt und zu einer Harmonisierungseinheit zusammengefaßt.
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Sofern sich einmal eine Veränderung der optischen Achsen der Anlage
gegenüber der im wesentlichen aus Prüfmarkenprojektor und Bildwiedergabeeinheit
bestehenden Harmonisierungseinheit abzeichnet, so liegt der sichtbar gemachte Prüfpunkt
des Prüfmarkenprojektors, also der Wärme-PrüSpunktX nicht mehr in der Fadenkreuzmitte
der Anlage. Der mit der Wärmebildszene wiedergegebene Prüfpunkt kann dann durch
eine Verschiebung oder Drehung der Szene in den X-?-Koordinaten über vorhandene
Aggregate mit dem Fadenkreuz zur Deckung gebracht werden. Dies geschieht dadurch,
daß
der Wärme-Prüfpunkt mit Hilfe der Goniometer-Ablagesignale, und zwar nach erfolgter
automatischer Harmonisierung, von Hand oder automatisch verstellt werden kann. Am
einfachsten geschieht dies über am Wärmebildgerät vorgesehene mechanische und/oder
elektrische Mittel. Zum anderen ist es aber auch möglich, daß das Bild der Bildlriedergabeeinheit
mit dem Wärme-Prüfpunlct gegenüber dem im Tagsichtkanal vorgesehenen Fadenkreuz
mit Hilfe des Ablagespannungen erzeugenden und in der Mitte der Bildebene des Tagsichtkanals
starr befestigten quadrantenempfängers verstellbar ist. Das Zustandekommen der Ablagespannungen
erfolgt dadurch, daß eine Abweichung des sichtbar gemachten Wärme-Prüfpunkts gegenüber
dem Quadrantenempfänger und damit auch gegenüber dem Faden1euz vorhanden ist. Auch
in-diesem Fall werden die Ablagespannungen wieder maßstabgerecht verarbeitet, gespeichert
und zur Verschiebung des Bildes der Bildlfiedergabeeinheit benutzt. Der Quadrantenempfänger
kann dabei - immer innerhalb des Tagsichtkanals - direkt in der Bildebene starr
befestigt sein. Es ist aber auch ebensogut denkbar, daß der Quadrantenempfänger
entweder auf dem Bildschirm einer Bildwiedergaberöhre und diese wiederum auf der
Bildebene des Fadenkreuzes starr befestigt ist; oder aber, daß der Quadrantenempfänger
in einer auf ein Strahlteilerprisma abgespiegelten Bildebene starr befestigt ist.
Letztere Möglichkeit besitzt den Vorteil, daß die Bildebene - die übrigens bei allen
drei Varianten dieselbe ist - über das Strahlteilerprisma gedreht werden kann.
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Im folgenden lfird an Hand einer Schemaskizze ein erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel näher erläutert, das im wesentlichen eine Ortungsanlage mit
Tagsichtkanal und IR-Goniometer sowie ein aufgesetztes Nachtsichtgerät mit Wärmebildkanal,
Elektrookular, Prüfmarkenprojektor und Wärmebildeinspiegelung beinhalter
In
dem gewählten Ausführungsbeispiel wurde auf die Ortunssanlage 1 mit ihrem Tagsichtkanal
2 und dem IR-Goniometer 3-ein Nachtsichtgerät 4 mit- Wärmebildkanal 9, also ein
Wärmebildgerät, aufgesetzt. Letzteres dient für Zielvorgänge bei Nacht, wobei die
auf seiner Bildwiedergabeeinheit bzw. seinem Elektrookular 6 dargestellte Wärmebildszene
in den Tagsichtkanal 2 der vorhandenen Tagortungsanlage 1 eingespiegelt wird.
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Nach Fig. 1 ist das Nachtsichtgerät 4 mittels einer Halterung.
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auf die Tagortungsanlage 1 montiert. Durch die in der Hauptanmeldung.näher
erläuterte Ausgestaltung der Halterung wird eine grobe Justage der dem Goniometerkanal
zugeordneten Goniometerachse 10 und der dem Nachtsichtkanal zugeordneten Wärmebildachse
9 erreicht, wobei die Goniometerachse mit der Achse des Tagsichtkanals 2 voll harmonisiert
ist. Zur Harmonisierung des aufgesetzten Nachtsichtgerätes 4 gegenüber der Tagortungsanlage
1 werden die den beiden nach außen führenden Fenstern 29.
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und 30 zugeordneten und in der jeweils gezeichneten Doppelpfeilrichtung
verschwenkbaren I2appen 11 geschlossen. Vom Prüfmarkenprojektor 7 wird über den
Umlenkspiegel 8, den verschwenkbar ausgebildeten Spektralteiler 12 und das Strahlteilerprisma
13 ein z. B. im 2,2 µm-Wellenlängenbereich erzeugter Prüfpunkt in der Bildebene
des IR-Goniom.eters 3 abgebildet. Bei Ablage des Prüfpunktes von der Goniometerachse
10 liefert die Koordinatenauswerteelektronik 14 kartesische Ablagesignale, die.
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über die Steckverbindung 15 und die Leitung 16 in der Speicher einheit
47 in verhältnisgleiche Spannungen umgesetzt und bis zu -einem neuen Harmonisierungsvorgang
gespeichert werden, und die über das Kabel 48 das Leuchtschirmbild der- in diesem
Fall.
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als Elektrookular ausgebildeten Bildedergabeeinh.eit 6 entsprechend
verschieben. Wenn eine Veränderung innerhalb der Zu-.
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ordnung der Achsharmonisierungseinheit 50 ZU der Uärmebild-.
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achse 9 durch z. B. äußere Einflüsse auftritt, wird eine- Korrektur
der l.nedergegebenen Szene durchgeführt. In einem solchen
Fall
liefert der Quadrantenempfänger 18, der entweder in zeichnerisch nicht dargestellter
Weise direkt in der Bildebene 19 des Tagsichtkanals 2 oder auf dem Bildschirm einer
mit der Bildebene 19 des Fadenkreuzes 28 starr verbundenen Bildwiedergaberöhre befestigt
ist, oder der - als dritte Möglichkeit - abgespiegelt auf der mit einem Strahlteilerprisma
17 fest-verbundenen Bildebene 19 befestigt ist, kartesische Ablagespannungen, die
über die Leitung 46, die Steckverbindung 15, dne Leitung 16 und die Speichereinheit
47 zur Korrektur des Leuchtschirmbildes des Elektrookulars 6 verwendet werden. Eine
weitere Möglichkeit der automatischen Korrektur des Leuchtschirmbildes kann dadurch
erfolgen, daß-der auf dem Leuchtschirmbild des Elektrookulars 6 sichtbar gemachte
Wärme-Prüfpunkt einen positionsgleichen Prüfpunlct im Goniometer-Spektralbereich
von 2,2 µm erzeugt, der dann über den Umlenkspiegel 8 und die Strahlteiler 12 und
13 in das Goniometer 3 gelangt, wobei die Ablage des umgewandelten Prüfpunlçtes
von der Goniometerachse 10 über die Auswerteelektronik 14 kartesische Ablagesignale
liefert, die ebenfalls über die Steckverbindung 15, die Leitung 16 und die Speichereinlleit
47 zur Nachführung des Leuchtschirmbildes des Elektrookulars 6 verwendet werden,
wobei das Leuchtschirmbild so lange verschoben wird, bis der umgewandelte' Prüfpunkt
auf der Goniometerachse 10 liegt und die Ablagespannung "Null" ist.
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Ein weiteres Verfahren zur Korrektur des Leuchtschirmbildes bei Veränderung
innerhalb der optischen Achse der lWärmebildanlage ist die manuelle Verstellung
über die Stellglieder 32 und 33. Nach Durchführung dieser aufgrund einer Abweichung
zwischen der Harmonisierungseinheit 50 und der Wärmebildachse 9 erforderlich gewordenen
Korrektur ist die neue Position der wiedergegebenen Szene gespeichert und als solche
Ausgangspositon für nachfolgende Harmonisierungssorgänge.
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Über den Spektralteiler 22, der die Prüfmarkenprojektorstrahlung im
Goniometerwellenlängenbereich durchläßt und im Wärmebildbereich reflektiert sowie
über das Umlenkprisma 23 und das-Aufnahmeobjektiv 5 der Wärmebildszene wird der
vom Prüfmarkenprojektor 7 erzeugte Prüfpunkt auf dem Detektor 24 abgebildet und
über die Kameraelektronik 25 verarbeitet sowie auf der Bildwiedergabeeinheit 6 angezeigt.
Er stellt den Durchstoßpunkt der Goniometerachse 10 in der Wärmebildebene dar. Das
Bild der Bildwiedergabeeinheit -6 wird entsprechend den über das Goniometer 3 ermittelten
elektrischen Ablagesignalen maßstab- 1 und lagegerecht verschoben und kann. über
den Tagsichtkanal 2 und das Dachkantenprisma 26 im Okular 27 beobachtet werden.
In der Okularbildebene ist das auch als Tagzielmarke bezeichnete Fadenkreuz 28 gest
montiert, dessen Kreuzungspünkt den Durchstoßpunkt der Goniometerachse l0 im Tagsichtkanal
2 markiert. Nach der automatischen Nachführung des Leuchtschirmbildes der Bildwiedergabeeinheit
6 entsprechend den kartesischen Ablagespannungen des Goniometers 3 wird der sichtbar
gemachte Wärme-Prüfpunkt in der Bildebene des Okulars 27 und des Fadenkreuzes 28
abgebildet. Der sichtbar gemachte Wärme-PrüSpunkt wird sich nach der Harmonisierung
in Fadenkreuzmitte und damit auf der Goniometerachse 10 befinden. Damit ist die
volle Harmonisierung (Eigenprüfeinrichtung) zwischen Tagsichtkanal 2, Nachtsichtkanal
9 und Goniometerkanait 1O erreicht und angezeigt,.
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so daß der Prüfmarkenprojektor 7 abgeschaltet werden kann.
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Zum Richten und Schießen werden die Klappen 11 geöffnet; durch das
Fenster 29 und den Spektralteiler 12 mit- sinnvoll gewählter Transmission und Reflexion
tritt die Leuchtsatzstrahlung1 , beispielsweise einer Rakete, für das Goniometer
3 ein, während das Fenster 30 für die Wärmestrahlung des Nachtsichtgerätes i transparent
ist. Je nach Bedarf, vor jedem Schuß oder nach jedem Stellungswechsel, kann die
automatische Achshannonisierung überprüft werden, indem die Klappen 11- geschlossen,
der Prüfmarkenprojektor 7 eingeschaltet und die Lage des sichtbar gemachten Wärme-Prüfpunkt
es relativ zum Fadenkreuz überprüft wird.
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Bei Ablage des Wärme-Prüfpunktes von der Fadenkreuzmitte kann ein
neuer Achsharmonisierungsvorgang ausgelöst werden. Durch Einschwenken des Filters
49 kann der Goniometer-Prüfpunkt ausgeblendet und der sichtbar gemachte Wärme-Prüfpunkt
zur ständigen Überprüfung des Harmonisierungszustandes auch während des Visiervorganges
dargestellt werden, und zwar ohne Beeinflussung einer Flugkörper-Regelungw