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Prüfeinri chtung für einen Laser-Entternungsmesser
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Prilfeinrichtung der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art.
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Zu den Ortungageräten moderner Panzerishrseuge zählen u.a. auch Laser-Entiernungsmesser,
welche die für die Errechnung der balerforderliche Zi ei entfernung listischen Geschoßflugbahnlmit
hoher Genauigkeit erfassen. Solche Laser-Entfernungsmesser besitzen bekanntlich
einen Lasersender zur Aussendung eines Laserimpulses, einen Laserempfänger zum Empfang
von Echoimpulsen des ausgesendeten Laserimpulses, eine Zählechaltung zur digitalen
Erfassung des Zeitintervalls zwischen der Aussendung des Laserimpulse8 und dem Empfang
eines ersten bzw. zweiten Echoimpulses und ein optisches Zielgerät zum Anvisieren
des hinsichtlich seiner Entfernung zu messenden Ziels. Die gesuchte Zielentternung
ist proportional zu dem gemessenen Zeitintervall bzw. der gemessenen Impulelaufdauer,
wobei die digitale Erfassung dieses Zeitintervalls den Vorteil besitzt, daß das
Xeßergebnis in einer für die Weiterverarbeitung in einem Digitalrechner geeigneten
Form bereits vorliegt.
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Bei einem in einem fertig montierten Panzerfahrzeug eingebauten Laser-Entfernungsmesser
ist es erforderlich, daß die optische
Achse des Zielgerätes mit
den optischen Achsen des Lasersenders und Laserempfängers deckungsgleich sein müssen1
um die erwünschte hohe Meßgenauigkeit zu gewährleisten. Die Schwierigkeit besteht
dabei jedoch darin, daß ein Eingriff elektrischer oder optischer Art in dem Laser-Entfernungsmesser
zu Prüfzwecken im fertig montierten Panzerfahrzeug nicht mehr möglich ist. Des weiteren
ist die optische Achse des Laserempfängers infolge der mikroskopisch kleinen Eintrittsöffnung
von außen her praktisch nicht erkennbar, was die Justageprüfung weiter erschwert.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Prüfeinrichtung für
einen in ein fertig montiertes Panzerfahrzeug eingebauten Laser-Entfernungsmesser
zu schaffen, welche ohne Eingriff in den Laser-Entfernungsmesser eine genaue Überprüfung
der Lage zumindest der optischen Achse des Laserempfängers in bezug zu der optischen
Achse des Zielgerätes sowie eine Uberprüfung der Funktionsweise der in dem Laser-Entfernungsmesser
vorhandenen Zählschaltung gestattet.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Prüfeinrichtung
nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2 bis 10 gekennzeichnet.
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Die Ausführungsform nach Anspruch 2 gestattet die Wahl verhältnismäßig
kurzer Entfernungen zwischen dem Panzerfahrzeug und der
Prüfeinrichtung,
da die vorgesehene Optik auch auf kurze Entfernung eine ausreichende Durchmes eellvergro
Berung der am Laserempfänger ankommenden Echos gewährleistet.
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Die iusffihrungsform nach Anspruch 3 bietet eine besonders vorteilhaite
Xõgllehkeit zur sequentiellen, zeitverzögerten Aussendung der Echolaserimpulse zu
dem Laserempfänger.
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Die Ausführungsform nach Anspruch 4 ermöglicht zusätzlich die oberprüiung
der optischen Achse des in dem Entiernungsmesser eingebauten Lasersenders in bezug
zu der optischen Achse des Zielgerätes.
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Die AusiUhrungsiormen nach den Ansprüchen 5 bis 7 erlauben die Justierung
der bei der iusfuhrungsform nach Anspruch 4 vorgesehenen Zieltafel, derart, daß
die mit den Dioden bestückte Oberiläche der Zieltafel senkrecht zu der optischen
Achse des Zielgerätes liegt.
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Die Ausführungsform nach Anspruch 8 ergänzt die Ausführungsform nach
Anspruch 2 dahingehend, daß auch der von dem Lasersender des Entfernungsmessers
ausgehende Laserstrahl auf eine von den Dioden auf der Zieltaiel auswertbare Größe
divergiert wird.
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In dem Anspruch 10 ist eine spezielle Ausführungsform der auf der
Zieltafel angebrachten Dioden gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt:
Pig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung; Fig. 2
eine schematische Ansicht der bei der Prüfeinrichtung nach Fig. 1 vorgesehenen drei
um jeweils 1200 gegeneinander versetzt angeordneten Echoimpuls-Lasersender und eines
im Schwerpunkt des von den Echoimpuls-Lasersendern umschriebenen gleichseitigen
Dreiecks angeordneten Einlicht-Kollimatore; Fig. 3a eine Ansicht einer bei der Prüfeinrichtung
nach Fig. 1 vorgesehenen Zieltafel; Fig. 3b eine Ansicht der Zieltafel gemäß Fig.
3a, jedoch unter Weglassung der dort eingezeichneten Dioden; Fig. 4 einen Ausschnitt
des Visierbildes eines Entfernungsmesser-Zielgerätes bei Fehljustierung der Zieltafel
gemäß Fig. 3a; Fig. 5 eine schematische Darstellung der auf die Optik Lasereine
Entfernungsmessers auftreffenden Leuchtflecke der Prüfeinrichtung gemäß Fig. 1,
und Prüfei nri chtung Fign. 6a - 6e Zeitdiagramme der verschiedenen, im Betrieb
der/ nach Fig. 1 erzeugten elektrischen Impulse bzw.
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Laserimpul se.
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Die in Fig. 1 schematisch veranschaulichte Prüfeinrichtung 1 dient
zur Uberprüfung der Justage und der Funktionsweise eines Laser-Entfernungsmessers
90, welcher in einem nur teilweise dargestellten
Panzerfaarzeug
10 eingebaut ist. Die optische Achse 92 des Entfernungsmessers 90 soll dabei parallel
zu der Längsachse des Geschützrohrs 101 verlaufen. Der Laser-Entfernungsmesser 90
umfaßt ein durch ein Visierkreuz angedeutetes Zielgerät 91, einen Lasersender 93
und einen Laserempfänger 94. Die optischen achsen der Teile 91, 93 und 94 sollen
deckungsgleich mit der optischen Achse 92 des Entfernungsmessers 90 sein, was innerhalb
des Entiernungsmesser8 90 durch entsprechende Umlenkung der einzelnen optischen
Achsen ersielt wird.
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Die Prüfeinrichtung 1 umfaßt eine Zieltafel 50 zur Überprüfung der
Deckungsgleichheit der optischen Achse des Lasersenders 93 mit der optischen Achse
des Zielgerätes 91 und eine Gruppe von Echoimpuls-Lasersendern 10, 20, 30 zur tberprU£ung
der optischen Achse des Laserempfängers 94 in bezug zu der optischen Achse des Zielgerätes
91 sowie zur oberprdiung der ordnungsgemäßen Funktion der in dem Emfänger 90 eingebauten,
nicht dargestellten Zähischaltung. Die Gruppe von Echoimpuls-Lasersendern 10, 20,
30 ist in Strahlrichtung des Entfernungsmessers 90 gesehen hinter der Zieltaiel
50 ortsfest angeordnet und besteht aus drei Echoimpuls-Lasersenderfl 10, 20, 30,
welche um 1200 gegeneinander versetzt angeordnet sind und daher ein gleichseitiges
Dreieck (Fig. 2) begrenzen. Die Justierung der Echoimpuls-Lasersender 10, 20, 30
ist in bezug zu dem Entfernungsmesser 90 so gewählt, daß dessen optische Achse 92,
d.h., die optische Achse des Zielgerätes 91, durch den Schwerpunkt des von den Echoimpuls-Lasersendern
10, 20, 30 umgrenzten gleichseitigen Dreiecks verläuft.
Ferner
liegen die Echoimpuls-Lasersender 10, 20, 30 in einer gemeinsamen Ebene, wie aus
der Darstellung gemäß Fig. 1 hervorgeht. Der Zweck der Echoimpuls-Lasersender 10,
20, 30 besteht darin, in Abhängigkeit von der Aussendung eines Laserstrahls durch
den Lasersender 93 im Entfernungsmesser 90 sequentiell und zeitverzögert in bezug
zueinander Laserimpulse zu dem Empfänger 94 auszusenden, wodurch Echos auf den von
dem Sender 93 ausgesandten Laserimpuls simuliert werden können. Wie hierzu aus den
Zeitdiagrnmmen gemäß Fig. 6a bis Fig. 6e hervorgeht, soll beispielsweise zum Zeitpunkt
t0 ein Laserimpuls von dem Sender 93 ausgesandt werden (Fig. 6a). Dieser Laserimpuls
trifft zum Zeitpunkt t1 auf die Zieltafel 50, was in noch zu beschreibender Weise
einen elektrischen Impuls (Fig. 6b) hervorruft, der über jedes von drei Verzögerungsgliedern
11, 21, 31 (Fig. 1) zeitverzögert den Steuereingängen 13, 23, 33 der Echoimpuls-Lasersender
10, 20, 30 zugeführt wird.
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Das Verzögerungsglied 11 besitzt die Verzögerungszeit T11, sodaß zum
Zeitpunkt t2 = t1 + r11 der Lasersender 10 den in Fig.6c dargestellten Laserimpuls
aussendet. Das Verzögerungsglied 21 besitzt die Verzögerungszeit T21, welche vorzugsweise
gleich 2 ist, so daß zum Zeitpunkt t3 = t1 + T21 der Lasersender 20 den in Fig.
6d dargestellten Laserimpuls aussendet. Schließlich besitzt das Verzögerungsglied
31 die Verzögerungszeit 1' welist che vorzugsweise gleich 3-t11/, so daß zum Zeitpunkt
t4= t1 + T 31 der Lasersender 30 den in Fig. 6e dargestellten Laserimpuls aussendet.
Die sequentiell und zeitverzögert ausgesandten Impulse der Lasersender 10, 20, 30
treffen in der gleichen Reihenfolge
hintereinander und zeitverzögert
an dem Empfänger 94 des Entfernungsmessers 90 ein, wo sie wie folgt ausgewertet
werden: Der von dem Sender 10 zum Zeitpunkt t2 ausgesandte Laserimpuls wird von
dem Empfänger 94 wie ein erstes Echo ausgevertet und stoppt bei ordnungsgemäßer
Funktion des Entfernungsmessers 90 einen ernten, zum Zeitpunkt t0 bei Aussendung
des Laserimpulses durch den Sender 93 gestarteten Digitalzähler. Der Inhalt dieses
ersten Zählers ist daher proportional dem Zeitintervall t2 - t1. Dieser Zähl- inhnlt
wird im Entfernungsmesser 90 optisch angezeigt, eo daß das Auftreten dieser Anzeige
ein ordnungsgemäßes Punktionieren des erwähnten ersten Zähler indiziert. In ähnlicher
Weise stoppt der von dem zweiten Lasersender 20 zum Zeitpunkt t3 ausgesandte Laserimpuls
einen zweiten, ebenfalls zum Zeitpunkt t0 gestarteten Zähler des Entfernungsmessers
90, so daß dessen Zählihhalt proportional dem Intervall t3 - t1 ist. Dieser Zählinhalt
wird ebenfalls an dem Entfernungsmesser 90 optisch angezeigt, woraus bei Auftreten
dieser Anzeige auf das ordnungsgemäße Funktionieren des erwähnten zweiten Zählers
geschlossen werden hnn. Wenn der Entfernungsmesser 90 in die Betriebsstellung "llahieldunterdrückung"
umgeschaltet wird, in welcher das erste, aus dem Nahfeldbereich kommende Echo unterdrückt
wird und lediglich das zweite und dritte ankommende Echo zur Abschaltung des ersten
bzw. zweiten Zählers herangezogen wird, erfolgt eine Auswertung des im Normalbetrieb
nicht benötigten Laserimpulses des Lasersenders 30. Und zwar schaltet in dieser
Betriebsstellung des Entfernungsmessers 90 der von dem Lasersender 20 zum Zeitpunkt
t3 ausgesandte Laserimpuls (Fig. 6d)
den ersten Zähler und der
von dem Lasersender 30 zum Zeitpunkt t4 ausgesandte Laserimpuls (Fig. 6e) den zweiten
Zähler des Entfernungsmessers 90 ab. In der Betriebastellung "Bahfeldunterdrückung"
entspricht daher der Zählinhalt des ersten Zählers dem Zeitintervall t3 - t1, während
der Zählinhalt des zweiten Zählers dem Zeitintervall t4 - t1 entspricht.
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Aus der Tatsache, daß beide Zähler des Empfängers 90 sowohl in normaler
Betriebsstellung als auch in Betriebsstellung "Nahfeldunterdrückung" verschiedene,
den Verzögerungszeiten der Verzögerungsglieder 11, 21, 31 proportionale Zählinhalte
auilreiaen, kann ferner geschlossen werden, daß die Laserimpulse aller drei Lasersender
10, 20, 30 am Empfänger 90 eintreffen. Trifft nämlich einer der drei Laserimpulse
gemäß Fig. 6c bis 6e nicht am Empfänger 94 ein, so wird entweder in der normalen
Betriebsstellung oder in der Betriebsstellung "Nahieldunterdrtickung" einer der
beiden Zähler des Entfernungsmessers 90 nicht gestoppt, wodurch eine Anzeige unterbleibt.
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Das Auftreffen der drei Laserimpulse am Empfänger 94 ist anhand von
Fig. 5 schematisch veranschaulicht, welche in der Mitte einen schraffiert eingezeichneten
Kreis zur Darstellung der Optik des Empfängers 94 und drei gestrichelt eingezeichnete
Kreise zur Darstellung der drei verschiedenen Leuchtflächen zeigt, die von jeweils
einem der Laserimpulse gemäß Fign. 6c bis 6e erzeugt werden. Die Größe dieser Leuchtflächen
entspricht den tatsächlichen Einsatzbedingungen des Entfernungsmessern
90
infolge der bei weiter entiernt liegenden Objekten auftretenden Aufweitung des Echolaser-Strahlbündels.
Um mit kurzen Entfernungen zwischen den Entfernungsmesser 90 und der Prüfeinrichtung
1 (Fig. 1) arbeiten zu können, wird die erwähnte Strahlauireitung dadurch simuliert,
daß in den Strahlengang zwischen den Echoimpuls-Lasersendern 10, 20, 30 und dem
Entfernungnesser 90 eine Optik 80 eingeschaltet wird (Fig. 1), welche die von den
Lasersendern 10, 20, 30 ausgehenden Strahlen 12, 22, 32 divergiert. Bei richtiger
Lage der optischen Achse des Empfängers 94, d.h., wenn dessen optische Achse mit
der optischen Achse 92 des Entfernungsmessers 90 bzw.
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des Zielgerätes 91 zusamenfällt, liegen die Mittelpunkte der in Fig.
5 dargestellten gestrichelten preise bzw. Leuchtflächenauf den Ecken eines gleichseitigen
Dreiecks, dessen Schxrerpunkt mit dem Mittelpunkt des schraffiert eingezeichneten
Kreises für die Empfängeroptik zusammenfällt. Die letztgenannte Deekungsgleichheit
ist daran zu erkennen, daß die Empfängeroptik von jedem der drei in Fig. 5 veranschaulichten
Leuchtfchen vollständig überdeckt wird, was wiederum durch die vorstehend bereits
erwähnte Anzeige definierter Zählinhalte sowohl in normaler Betriebatellung als
auch in Betriebestellung "Nahfeldunterdrückung" indiziert wird.
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Mit Hilfe der sequentiellen, zeitverzögerten Einschaltung der Echoimpuls-Lasersender
10, 20, 30 in Abhängigkeit von der Aussendung eines Laserimpulses durch den Sender
93 im Entfernungsmesser 90 läßt sich somit du ordnungsg-näße Punktionieren
der
beiden Zähler des Entfernungsmessers 90 und die Deckungsgleichheit der optischen
Achse des Empfängers 94 mit der optischen Achse 92 des Zielgerätes 91 in Form einer
Ja-Nein-Aussage ermitteln. Bei Feststellung einer Abweichung (Nein-Aussage) wird
der Entfernungsmesser 90 ausgebaut und dem Hersteller zwecks Neujustierung zurückgesandt.
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Die Überprüfung der Lage der optischen Achse des Senders 93 in bezug
zu der Lage der optischen Achse 92 des Zielgerätes 91 erfolgt, wie schon erwähnt,
mit Hilfe der Zieltafel 50, die an ihrer dem Entfernungsmesser 90 zugewandten Oberfläche
eine Rasteranordnung aus lichteupfindlichen Dioden 51 aufweist (Fig. 3a).
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Die Dioden 51 der Rasteranordnung sind ausgangsseitig mit einer Auswertschaltung
60 (Fig.l) verbunden, die ihrerseits mit einer elektrooptischen Anzeigevorrichtung
70 verbunden ist. Die Anzeigevorrichtung 70 enthält für jede Diode 51 auf der Zieltafel
50 ein optisches Anzeigeelement. Die Auswertschaltung 60 stellt fest, welche der
Dioden 51 auf der Zieltafel 50 von einem Laserimpuls des Senders 93 beleuchtet werden
und zeigt dementsprechend diese Gruppe von Dioden auf der Anzeigevorrichtung 70
an. Der von dem Sender 93 ausgesandte Laserimpuls wird dabei von der Optik 80 divergiert,
so daß der in Fig. 3a schraffiert eingezeichnete Leuchtfleck 55 auf der Zieltafel
50 entsteht.
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Die Zieltafel 50 besitzt eine Zielkreuzmarkierung +2, die auch auf
der Anzeigevorrichtung 70 vorhanden ist. Aus der fehlenden oder der vorhandenen
Abweichung der
Leuchtanzeige auf der Anzeigevorrichtung 70 bezttglich
dieser Zielkreuzaarkierung läßt sich in Form einer Ja-Nein-Aussage ersehen, ob die
optische Achse des Senders 93 mit der optischen Achse des Zielgerätes 91 zusammenfällt.
Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß die Ebene, in welcher die Rasteranordnung
der Zieltafel 50 liegt, senkrecht zu der optischen Achse 92 des Zielgerätes 91 orientiert
ist. Zur Einjustierung dieser lotrechten Orientierung ist die Zieltafel 50 sowohl
um eine horizontale Achse 53 als auch na eine vertikale Achse 54 (Fig. 3a) schwenkbar.
Ferner ist in der Mitte der Zieltafel 50 ein Einlicht-Kollimator 40 ortsfest so
angebracht, daß dessen Längsachse mit der optischen Ach.. 92 des Zielgerätes 91
zusammenfällt. Der Kollimator 40 trägt auf seiner beleuchteten Vorderseite ein kleines
Ziellcreuz 42 (Fig. 3b), dessen Ebene hinter der Ebene 52 des Zielkreuzes/der Zieltafel
50 liegt. Solange daher die Zieltafel 50 nicht lotrecht zu der optischen Achse 92
des Zielgerätes 91 und damit lotrecht zu der durch den Schnittpunkt des kleinen
ZielkFeuzea 42 verlaufenden Längsachse des Kollimators 40 orientiert ist, ergibt
sich für den durch das Zielgerät 91 blickenden Schützen eine beispielhaft anhand
von Fig. 4 veranschaulichte Deckungsungleichheit zwischen dem Zielkreuz 42 des Kollimators
40 und dem Ziel kreuz 52 der Zieltafel 50. Der Schütze muß daher die Zieltafel 50
solange um eine oder beide der Zieltafelachsen 53, 54 schwenken, bis der Schnittpunkt
des Zielkreuzes 42 mit dem Schnittpunkt des Zielkreuzes 52 deckungsgleich ist. Dieser
Zustand ist in Fig. 3b dargestellt.
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Es versteht sich, daß die lotrechte Justierung der die Rasteranordnung
tragenden
Ebene der Zieltafel 50 bezüglich der optischen Achse 92 des Zielgerätes 91 auch
anderweitig als mit einem Kollimator 40 erzielbar ist, beispielsweise mit Hilfe
eines Kreuzschlitzes in der Zieltafel 50 mit dahinter angeordneter, feststehender
Ereuzmarkierung. Des weiteren kann im Bedarfsfalle auf die Überprüfung der optischen
Achse des Senders 93 verzichtet werden und nur die optische Achse des Empfängers
94 sowie die Funktion der beiden Zähler des Entfernungsmessers überprüft werden,
falls Entfernungsmesser 90 mit unkritischer Justierung der optischen Achse des Senders
93 überprüft werden sol3eJi.In einem derartigen Falle kann auf die Verwendung einer
Zieltafel 50 mit Kollimator 40, Auswertschaltung 60 und Anzeigevorrichtung 70 verzichtet
werden; es muß lediglich sichergestellt werden, daß bei Aussendung eines Laserimpulses
durch den Sender 93 die Verzögerungsglieder 11, 21, 31 mit einem elektrischen Signal
angesteuert werden.
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