DE3031056C2

DE3031056C2 - Measuring device for functional testing of a laser range finder on a weapon

Info

Publication number: DE3031056C2
Application number: DE19803031056
Authority: DE
Inventors: Dietmar Ing.(grad.) 3101 Wolthausen Krebs; Friedhelm Ing.(grad.) 5162 Niederzier Scholl
Original assignee: Elan-Schaltelemente Kurt Maecker 4040 Neuss De GmbH
Current assignee: Elan-Schaltelemente Kurt Maecker 4040 Neuss De GmbH
Priority date: 1980-08-16
Filing date: 1980-08-16
Publication date: 1983-11-24
Also published as: DE3031056A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur Funktionsprüfung eines Laserentfernungsmessers an einer Waffe. Solche Meßeinrichtungen sind bisher nicht bekannt.The invention relates to a measuring device for functional testing of a laser range finder a weapon. Such measuring devices are not previously known.

In der Praxis sind der Laserentfernungsmesser und die Richtoptik der Waffe integriert. Dabei bilden die optischen Winkelspiegeleinheit und das Lasergerät eine bauliche Einheit. Der Strahlengang der Richtoptik und der dazu seitlich versetzte Strahlengang des Lasers laufen dabei parallel. Beide benutzen ein gemeinsames ω Spiegelsystem. Dadurch wird gewährleistet, daß Sender und Empfänger des Laserentfernungsmessers mit einem minimalen Parallaxfehler auf die Visierlinie der Optik ausgerichtet sind.In practice, the laser rangefinder and the directional optics of the weapon are integrated. The optical corner mirror unit and the laser device form a structural unit. The beam path of the directional optics and the laterally offset beam path of the laser run parallel. Both use a common ω Mirror system. This ensures that the transmitter and receiver of the laser rangefinder with one minimal parallax error are aligned with the line of sight of the optics.

Nachteil dieser bekannten Anordnung ist insbesondere, daß eine Überprüfung der Lage der Achse der Richtoptik zur Achse des Lasers und eine Überprüfung der Größe der Lasersendekeule (Strahldivergenz) nur schwer zu realisieren ist.The disadvantage of this known arrangement is in particular that a review of the position of the axis of the Directional optics to the axis of the laser and a check of the size of the laser beam (beam divergence) only difficult to realize.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfache Meßeinrichtung vorzuschlagen, die eine Überprüfung der Lage der Lasersendeachse zur Lage der optischen Visierlinie ermöglicht und darüberhinaus die Sendestrahldivergenz des Lasers erfassen kann. Mit der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung soll auch die Meßgenauigkeit und die Tiefenauilösung (Doppelechoempfang) des Laserentfernungsmessers überprüft werden können. Die Meßeinrichtung soll sowohl bei der abschließenden Systemprüfung nach Integration eines Lasers in das Waffensystem als auch für turnusmäßige Überprüfungen bei der Truppe verwendbar sein.The object of the invention is therefore to propose a simple measuring device that allows for a check the position of the laser transmission axis to the position of the optical line of sight and, moreover, the transmission beam divergence of the laser can detect. With the measuring device according to the invention, the The measurement accuracy and the depth resolution (double echo reception) of the laser rangefinder are checked can. The measuring device should both in the final system test after integration of a Lasers can be used in the weapon system as well as for regular checks on the troops.

Die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale ermöglicht Die Unteransprüche nennen in ihrem kennzeichnenden Teil weitere Ausgestaltungen der Erfindung.The solution to the above-mentioned object is provided by the characterizing part of claim 1 The characterizing part of the subclaims allows for further refinements the invention.

Eine Verwendung der neuen Meßeinrichtung ist für unterschiedliche Laserentfernungsmesser in Verbindung mit einer ausreichend großen Meßstrecke von z. B. 500 m möglich, wenn die Sensoren des Zielkreuzes für die spezifische Wellenlänge des jeweiligen Laserentfernungsmessers ausgelegt sind.Use of the new measuring device is related to different laser rangefinders with a sufficiently large measuring distance of z. B. 500 m possible if the sensors of the target cross for the specific wavelength of the respective laser rangefinder are designed.

Die Messung der Parallelität der Lasersendeachse zur optischen Visierlinie geht davon aus, daß bei einem optimal justierten System Lasersendeachse und Visierlinie parallel zueinander verlaufen. Damit entspricht der Versatz der beiden Zielkreuze auf der Zieltafel dem räumlichen Abstand zwischen optischer Visierlinie und Lasersendeachse. Eine Dejustierung wirkt sich dann als Ablage auf dem Zielkreuz der Zieltafel aus, so daß über die aktivierten Sensoren ein Abbild der Lage der Laserachse auf die Anzeigevorrichtung übermittelt werden kann.The measurement of the parallelism of the laser transmission axis to the optical line of sight is based on the assumption that with a optimally adjusted system, the laser transmission axis and line of sight run parallel to each other. This corresponds to the Offset of the two target crosses on the target plate the spatial distance between the optical line of sight and Laser transmission axis. A misalignment then acts as a deposit on the target cross of the target plate, so that over the activated sensors transmit an image of the position of the laser axis to the display device can be.

Die Messung der Sendestrahldivergenz, nämlich des Abstrahlwinkels des gebündelten Laserstrahls, geht davon aus, daß durch die Sendestrahldivergenz die Größe der Wirkfläche des Sendestrahls in Abhängigkeit von der Entfernung zum Laser festgelegt ist. Durch die Ermittlung der Anzahl und Lage der aktivierten Sensoren der Zieltafel ist somit eine Überprüfung der Sendestrahldivergenz gegeben. Bei der Messung werden die Ausgangssignale der vorzugsweise als Dioden ausgebildeten Sensoren verstärkt und digitalisiert.The measurement of the transmission beam divergence, namely the radiation angle of the bundled laser beam, works assume that the size of the effective area of the transmission beam is dependent on the transmission beam divergence is determined by the distance to the laser. By determining the number and location of the activated A check of the transmission beam divergence is thus given to sensors of the target plate. When measuring will be the output signals of the sensors, which are preferably designed as diodes, are amplified and digitized.

Durch die Ausbildung des Zielkreuzes als Matrix wird eine höhere Auflösegenauigkeit der Meßeinrichtung gegenüber nur einem einzigen Zielkreuz erreicht. Der Abstand der einzelnen Sensoren voneinander ist dabei abhängig von der Entfernung zum Lasersender und von der geforderten Meßgenauigkeit. Bei 0,1 Strich Auflösegenauigkeit sind z. B. Abstände von max. 5 cm ausreichend bei einer Entfernung von 500 m zwischen Sensoren und Lasersender.By designing the crosshair as a matrix, the measuring device has a higher resolution accuracy reached only one target cross. The distance between the individual sensors is included depending on the distance to the laser transmitter and the required measurement accuracy. At 0.1 line resolution accuracy are z. B. Distances of max. 5 cm are sufficient with a distance of 500 m between Sensors and laser transmitters.

Durch den Einsatz einer zweiten, größeren Zieltafel oder einer versetzt zur ersten Zieltafel mit Abstand hinter der ersten Tafel angeordneten, zweiten Zieltafel kann die Ansprechschwelle für den Doppelechoempfang des Laserempfängers dadurch ermittelt werden, daß man die Laserkeule zum Rand der ersten Tafel hin solange verschiebt, bis ein Doppelecho im Laserempfänger angezeigt wird. Es kann hiermit zusätzlich die Tiefenauflösung des Lasers durch einen entsprechend gewählten Abstand der beiden Tafeln zueinander überprüft werden.By using a second, larger target board or one offset from the first target board at a distance behind the first board, the second target board can set the response threshold for double echo reception of the laser receiver can be determined by moving the laser beam towards the edge of the first panel until a double echo is displayed in the laser receiver. It can also use the Depth resolution of the laser through an appropriately selected distance between the two tables to be checked.

Ein Interferenzfilter vor jedem Sensor dient zur zusätzlichen Selektion. Dadurch wird das Empfangsspektrum der Sensoren weiterhin eingeengt und die An interference filter in front of each sensor is used for additional selection. As a result, the reception spectrum of the sensors is further narrowed and the

Störanfälligkeit herabgesetzt. Die Ansprechschwelle des Verstärkers kann in vorteilhafter Ausbildung der Meßeinrichtung selbsttätig durch einen zusätzlichen Sensor entsprechend der Sonneneinstrahlung geregelt werden. Die Übertragung der von den jeweils aktivierten Sensoren parallel anfallenden Daten erfolgt zweckmäßigerweise derart, daß diese zunächst gespeichert und dann seriell über ein Kabel oder alternativ über eine drahtlose Funkstrecke zur Anzeigevorrichtung übertragen werden.Reduced susceptibility to failure. The response threshold of the amplifier can in an advantageous embodiment of the Measuring device regulated automatically by an additional sensor according to the solar radiation will. The data from the activated sensors are transmitted in parallel expediently in such a way that this is initially stored and then serially via a cable or alternatively via a wireless radio link to the display device be transmitted.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Meßeinrichtung und zwar inThe drawing shows an embodiment of the new measuring device in

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine kit·inere Anzeigetafel vor einer größeren Anzeigetafel, und inF i g. 1 shows a top view of a kit-in display panel in front of a larger display board, and in

F i g. 2 das Prinzipschaltbild der zugehörigen Elektronik. F i g. 2 the basic circuit diagram of the associated electronics.

F i g. 1 zeigt die Zieltafel 1 mit der vertikalen Achse 3 und der horizontalen Achse 4 des Zielkreuzes für die Richtoptik. Versetzt dazu ist das aus dem -.Is Kreise dargestellten Sensoren 5 und 6 gebildete Zielkreuz für den Laserstrahl angedeutet. Die Kreise 7 geben den Umriß der Lasersendestrahlkeule wieder und zwar der gestrichelte Kreis 7 für den Zustand, bei dem die Achse der Richtoptik und die Achse des Laserstrahls parallel verläuft und der ausgezogene Kreis 7 für die dejustierte Lage. Beim Auftreffen des Laserstrahls auf die Zieltafel 1 werden jeweils die innerhalb der Sendestrahlkeule 7 liegenden Sensoren, z. B. Fotodioden, aktiviert. Hinter der Zieltafel 1 ist die größere Zieltafel 2 etwa im Abstand von 22 m bei einer Auflösung des Laserempfängers von ±10m angebracht. Mit Hilfe beider Zieltafeln 1, 2 kann die Ansprechschwelle für den Doppelechoempfang des Laserempfängers ermittelt werden, indem man die Lasersendekeule zum Rand der ersten Tafel hin so lange verschiebt, bis ein Doppelecho J5 im Laserempfänger angezeigt wird.F i g. 1 shows the target plate 1 with the vertical axis 3 and the horizontal axis 4 of the target cross for the directional optics. The target cross for the laser beam, which is formed by the sensors 5 and 6 shown in circles, is indicated offset from this. The circles 7 show the outline of the laser beam lobe, namely the dashed circle 7 for the state in which the axis of the directional optics and the axis of the laser beam run parallel and the solid circle 7 for the misaligned position. When the laser beam strikes the target board 1, the sensors located within the transmission beam 7, e.g. B. photodiodes activated. Behind the target board 1, the larger target board 2 is attached approximately at a distance of 22 m with a resolution of the laser receiver of ± 10 m. With the help of both target boards 1, 2, the response threshold for the double echo reception of the laser receiver can be determined by moving the laser beam towards the edge of the first board until a double echo J5 is displayed in the laser receiver.

In Fig.2 ist mit 11 ein Interferenzfilter, mit 12 die Diodenmatrix der Zieltafel 1 und mit 13 ein Helligkeitsbzw. Schwellwertsensor bezeichnet. 14 zeigt einen Verstärker, 15 einen Schmitt-Trigger und 16 einen Speicher, 17 ein Interface und 18 ein Anzeigegerät, das über Kabel 8 bzw. über eine Funkstrecke mittels der Sender 9 und Empfänger 10 mit dem Interface 17 in Verbindung steht.In Fig.2 with 11 is an interference filter, with 12 the Diode matrix of target board 1 and with 13 a brightness or. Threshold sensor referred to. 14 shows one Amplifier, 15 a Schmitt trigger and 16 a memory, 17 an interface and 18 a display device that via cable 8 or via a radio link by means of the transmitter 9 and receiver 10 with the interface 17 in FIG Connection.

Die Wirkungsweise der Meßeinrichtung ist folgende: v> Da das Empfangspektrum der Sensoren im allgemeinen größer ist als die Sendefrequenz des Laserentfernungsmessers, ist zur Selektion des Empfangsspektrums ein Interferenzfilter 11 vor jedem Sensor der Diodenmatrix 12 angebracht Die dann über jeweils ein Interferenzfilter 11 vom Laserstrahl angestrahlten Sensoren 5 der Diodenmatrix 12 werden aktiviert Dabei ergibt sich am Ausgang jeder Diode ein kurzzeitiger Spannungsimpuls, dessen Amplitude proportional der einfallenden Laserenergie ist Zur Unterdrückung von Störeinflüssen, die durch Spektralanteile des Sonnenlichts verursacht werden können, wird über den Schwellwertsensor 13 die Komparatorschwelle des nachfolgenden Verstärkers 14 festgelegt Die Lage dieses Schwellwertsensors 13 muß so gewählt werden, daß keine Beeinflussung durch Anstrahlung durch den Laser möglich ist.The operation of the measuring device is the following: v> Since the reception spectrum of the sensors is generally larger than the transmission frequency of the laser rangefinder, an interference filter 11 is mounted in front of each sensor of the diode array 12 for selecting the reception spectrum, the then via a respective interference filter 11 illuminated by the laser beam sensors 5 of the diode matrix 12 are activated.This results in a brief voltage pulse at the output of each diode, the amplitude of which is proportional to the incident laser energy The position of this threshold value sensor 13 must be selected so that it cannot be influenced by exposure to the laser.

Durch die Komparatorschwelle wird der Verstärker 14 selbsttätig so geregelt, daß das Ausgangssignal bei nicht aktivierten Sensoren 5 unterhalb der Ansprechschwefle des nachfolgenden Schmitt-Triggers 15 bleibt. Dieser liefert bei Aktivierung der Sensoren 5 durch den Laserstrahl einen sauberen Rechteckimpuls, der im nachfolgenden Speicher 16 abgespeichert wird. Die Anzahl der Verstärker 14, Schmitt-Trigger 15 und Speicher 16 ist identisch mit der Anzahl der in der Zieltafel 1 enthaltenen Sensoren 5.The amplifier 14 is automatically controlled by the comparator threshold so that the output signal at non-activated sensors 5 below the response threshold of the subsequent Schmitt trigger 15 remains. When the sensors 5 are activated by the laser beam, this delivers a clean rectangular pulse which is im subsequent memory 16 is stored. The number of amplifiers 14, Schmitt trigger 15 and Memory 16 is identical to the number of sensors 5 contained in target board 1.

Nach Abfeuerung des Lasers steht damit in den Speicherbausteinen des Speichers 16 eine Information zur Verfugung, die der Lage und Anzahl der aktivierten Empfangssensoren 5 der Zieltafel entspricht. Diese Information kann vom Anzeigegerät 18 am Standort des Lasers aus über Kabel 8 oder über Sender 9 und Empfänger 10 vom Interface 17 abgerufen werden. Durch entsprechende Zuordnung der einzelnen Speicherstellen im Speicher 16 zu Anzeigeelementen, z. B. Leuchtdioden einer Anzeigevorrichtung kann ein identisches Abbild der aktivierten Sensoren der Zieltafel wiedergegeben werden. Die Übertragung der Signale von der Zieltafel zum Standort des Lasers ist über das Kabel 8 oder eine drahtlose Funkstrecke realisiert.After the laser has been fired, there is information in the memory modules of the memory 16 available, which corresponds to the position and number of the activated receiving sensors 5 of the target board. These Information can be obtained from the display device 18 at the location of the laser via cable 8 or via transmitter 9 and Receiver 10 can be called up from the interface 17. By assigning the individual Storage locations in memory 16 for display elements, e.g. B. LEDs of a display device can be a an identical image of the activated sensors on the target plate can be reproduced. The transfer of the Signals from the target plate to the location of the laser is via cable 8 or a wireless radio link realized.

Statt der größeren Zieltafel 2 kann auch eine Zieltafel 2 versetzt zur ersten Zieltafel angeordnet sein. Der Abstand der beiden Tafeln entspricht der für den Laser vorbestimmten Auflösegenauigkeit. Bei Anstrahlung der Kante der ersten Zieltafel wird im Empfänger des Lasers ein Doppelechoempfang angezeigt. Aufgrund der Anzahl der auf der Zieltafel aktivierten Sensoren bei Auftreten dieses Doppelechos läßt sich der prozentuale Anteil der Laser-Gesamtenergie bestimmen, der erforderlich ist, um den Doppelechoempfang auszulösen. Damit ist die Ansprechempfindlichkeit für Doppelechoempfang definiert.Instead of the larger target board 2, a target board 2 can also be arranged offset from the first target board. Of the The distance between the two panels corresponds to the resolution accuracy predetermined for the laser. When illuminated the edge of the first target plate, a double echo reception is displayed in the laser receiver. Because of the number of sensors activated on the target plate when this double echo occurs can be calculated as a percentage Determine the fraction of the total laser energy that is required to trigger the double echo reception. This defines the sensitivity for double echo reception.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Measuring device for functional testing of a laser rangefinder on a weapon, marked through a target plate with a target ring for the optical line of sight of the directional optics and at least one further target cross for the laser transmission axis with an offset accordingly the offset of the laser transmission axis to the line of sight of the directional optics, the side by side the target plate arranged laser addiction-sensitive sensors, which an electronics for Forwarding of an image of the position and size of the laser beam to a display device is assigned which when the target crosses consisting of the sensors is illuminated by the Laser beam arises due to the dabri activated sensors.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the target cross for the laser transmission axis as a matrix consisting of vertically and horizontally arranged side by side at a distance Sensors is formed.

3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized by a second, with a Distance corresponding to twice the resolution accuracy predetermined for the laser behind the first Target board arranged second target board, which is above the first target board on at least one rope protrudes, and which triggers a double echo in the laser receiver when it comes into contact with the laser beam.

4. Measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that in front of each sensor an interference filter is attached.

5. Measuring method for using the device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the response threshold of the downstream electronics is automatically dependent regulated by solar radiation.

6. Measuring method for using the device according to one of claims 1 to 4 or according to Claim 5, characterized in that the transmitted from the activated sensors at the same time Data is initially stored and then via a cable or a wireless radio link to the display device to get redirected.