JP4202402B2 - Integrated laser / infrared forward monitoring optical device - Google Patents
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Description
(背景)
本発明は一体型赤外線前方監視装置/レーザセンサーに関する。特に、本発明は中間波赤外線前方監視装置(FLIR)サブシステムと、レーザレンジ受信機(レーザ距離受信機:LRR)およびレーザスポットトラッカー(レーザ・スポット追跡機:LST)を含む、レーザサブシステムとを組み合わせたターゲッティングおよびイメージングシステムに関する。
(background)
The present invention relates to an integrated infrared forward monitoring device / laser sensor. In particular, the present invention relates to an intermediate wave infrared forward monitoring device (FLIR) subsystem, a laser subsystem including a laser range receiver (laser distance receiver: LRR) and a laser spot tracker (laser spot tracker: LST); Relates to a targeting and imaging system.
FLIRシステムは関心のある(特定)エリア(AOI)からの赤外(IR)放出に基づいて画像を発生する赤外(IR)検出器アレイを利用している。例えば、軍事応用ではAOIは戦車、トラック、および/もしくは他の軍事車両や軍事ハードウェア等の標的を含むことがある。これらの標的は熱を放出するため、典型的には周囲の環境よりも暖かい。したがって、それらはFLIRシステムにより発生されるIR画像内で識別することができる。 The FLIR system utilizes an infrared (IR) detector array that generates an image based on infrared (IR) emission from the (specific) area of interest (AOI). For example, in military applications, the AOI may include targets such as tanks, trucks, and / or other military vehicles and military hardware. Because these targets release heat, they are typically warmer than the surrounding environment. They can therefore be identified in the IR image generated by the FLIR system.
FLIRシステムと共にレーザを使用することは、従来技術で良く知られている。例えば、レーザを使用してFLIR画像内に見られる特定の標的を指示することができる。従来の一つのFLIR/レーザシステムでは、FLIR画像内に見られる標的の両端間でレーザエネルギが掃引されて標的の3次元画像を発生するのに使用される。次に、3次元画像は標的の認識および/もしくは分類に使用することができる(米国特許第5,345,304号)。別の従来のFLIR/レーザシステムでは、FLIR/レーザシステムのホストプラットホームから標的までの距離を求めるのにレーザが使用されている(米国特許第4,771,437号)。さらに別の従来のFLIR/レーザシステムでは、標的の相対位置および速度を求めるのにレーザが使用されている(米国特許第4,574,191号)。さらに、レーザ誘導軍需品をFLIR画像内に見られる所望の標的へ向けるためにレーザが使用されている。 The use of lasers with FLIR systems is well known in the prior art. For example, a laser can be used to indicate a particular target found in the FLIR image. In one conventional FLIR / laser system, laser energy is swept across the target seen in the FLIR image and used to generate a three-dimensional image of the target. The three-dimensional image can then be used for target recognition and / or classification (US Pat. No. 5,345,304). In another conventional FLIR / laser system, a laser is used to determine the distance from the FLIR / laser system host platform to the target (US Pat. No. 4,771,437). In yet another conventional FLIR / laser system, a laser is used to determine the relative position and velocity of the target (US Pat. No. 4,574,191). In addition, lasers are used to direct laser guided munitions to the desired target found in the FLIR image.
前記した従来の各FLIR/レーザシステムにおいて、標的を正確に認識し、検出し、標定しかつ/もしくは追跡するFLIR/レーザシステムの能力はFLIRとレーザ間の正確なアライメントを維持するシステムの能力によって決まる。FLIRの視線(見通し線:LOS)とレーザのLOS間の任意固定のミスアライメントによりレーザの溢れが生じる。図1に示すように、レーザの溢れは標的105を逸し背景から反射される予定外のレーザエネルギ量110として定義される。レーザの溢れにより図2にRerrとして示す測距エラーを生じることがある。次に、誤った距離情報により、より不正確な武器誘導データだけでなく、より不正確な標的認識、検出、標定および速度情報が生じてしまう。
In each of the conventional FLIR / laser systems described above, the ability of the FLIR / laser system to accurately recognize, detect, locate and / or track the target depends on the ability of the system to maintain accurate alignment between the FLIR and the laser. Determined. Laser overflow occurs due to arbitrarily misalignment between the line of sight of the FLIR (line of sight: LOS) and the LOS of the laser. As shown in FIG. 1, a laser overflow is defined as an unscheduled amount of
ボアサイティング(照準合わせ)は所与のシステムのLOSアライメント(位置合わせ)過程に関する従来技術の一般的な用語である。低高度夜間地形追従赤外線ナビゲーション(LANTIRN)システム等の従来の設計では、FLIR LOSとレーザLOS間の固定アライメントエラーを最小限に抑えるためにボアサイティング過程が利用されている。典型的にボアサイティング過程には典型的に、例えば、FLIR LOSとレーザLOSの光学的および/もしくは機械的リアライメント(再アライメント)が伴う。さらに、ボアサイティング過程は手動としたり自動としたりすることができる。前記したように、ボアサイティング過程は一般的に従来技術でよく知られている。 Boresighting is a general term in the prior art for the LOS alignment process of a given system. In conventional designs such as low altitude night terrain following infrared navigation (LANTIRN) systems, a boresighting process is utilized to minimize fixed alignment errors between the FLIR LOS and the laser LOS. Typically, the boresighting process typically involves optical and / or mechanical realignment (realignment) of, for example, FLIR LOS and laser LOS. Furthermore, the boresighting process can be manual or automatic. As mentioned above, the boresighting process is generally well known in the prior art.
残念ながら、例えば、FLIR LOSとレーザLOS間のアライメントエラーは必ずしも固定エラーではない。軍事応用では、典型的にFLIR/レーザベースシステムは戦術航空機(例えば、F−15もしくはF−16)等の移動プラットホーム上に設置される。これらのプラットホームによりFLIR/レーザベースシステムは大きな機械力および振動を受ける。これらの力および振動はFLIR LOSおよびレーザLOSを支配する光学部品に直接作用する。さらに、ピッチ軸周りのFLIR LOSおよびレーザLOSの変位はシステム性能(例えば、標的を正確に認識、検出、標定および/もしくは追跡する能力)に最も有害な影響を及ぼすように見える。 Unfortunately, for example, alignment errors between FLIR LOS and laser LOS are not necessarily fixed errors. In military applications, FLIR / laser based systems are typically installed on a mobile platform such as a tactical aircraft (eg, F-15 or F-16). These platforms subject the FLIR / laser based system to significant mechanical forces and vibrations. These forces and vibrations act directly on the optical components that govern the FLIR LOS and the laser LOS. Furthermore, the displacement of FLIR LOS and laser LOS about the pitch axis appears to have the most detrimental effect on system performance (eg, the ability to accurately recognize, detect, localize and / or track the target).
図3に示すように、LANTIRN等の従来の設計では、別々のFLIRアパーチャー215およびレーザアパーチャー2220だけでなく、別々のFLIRオプティクス(光)ピッチベアリング205およびレーザオプティクスピッチベアリング210が利用されている。したがって、FLIR/レーザベースシステムに作用する前記した機械力および振動により、FLIR LOSおよびレーザLOSは互いに独立にピッチ軸周りに傾斜して、任意の既存のアライメントエラーの他に、LOSジッターおよびダイナミック(すなわち、連続的に変化する)FLIR LOS対レーザLOSアライメントエラーが生じる。前記したボアサイティング過程を使用して固定アライメントエラーを修正することはできるが、一般的にダイナミックアライメントエラーの修正には有効ではない。
As shown in FIG. 3, conventional designs such as LANTIRN utilize separate FLIR optics (optical)
LOSアライメントエラーに著しく寄与することがある、LANTIRN等の従来技術のシステムに関連するもう一つの問題点はFLIR画像がロール軸周りをジンバルピッチ角の関数として回転するという事実である。この変わった性質を補償するために、LANTIRN等の従来の設計ではFLIR検出器アセンブリ全体が逆回転される。しかしながら、FLIR検出器アセンブリは比較的大きく、急速に変化するジンバルピッチ角に逆らうように大きな質量を回転させることには多くの欠点がある。第1の主要な欠点として、高速ピッチ回転を補償するのに十分な応答時間で大きな質量を逆回転させることは非常に困難である。高速ピッチ回転を補償できないために、FLIR LOS対レーザLOSアライメントエラーが付加されることがある。第2の欠点として、FLIR検出器アレイ素子に接続するワイヤは回転するインターフェイスを貫通しなければならない。インターフェイスおよびそれを貫通するワイヤを回転させることは、システムの信頼性に著しいインパクトを与える。 Another problem associated with prior art systems such as LANTIRN that can contribute significantly to LOS alignment errors is the fact that the FLIR image rotates around the roll axis as a function of the gimbal pitch angle. To compensate for this unusual property, conventional designs such as LANTIRN reverse rotate the entire FLIR detector assembly. However, the FLIR detector assembly is relatively large and there are many drawbacks to rotating a large mass against a rapidly changing gimbal pitch angle. As a first major drawback, it is very difficult to reverse rotate a large mass with a response time sufficient to compensate for high speed pitch rotation. FLIR LOS vs. laser LOS alignment errors may be added because high speed pitch rotation cannot be compensated. Second, the wires connecting to the FLIR detector array elements must pass through the rotating interface. Rotating the interface and the wires that pass through it has a significant impact on system reliability.
(要約)
本発明は高分解能、ジンバル中間波FLIR/レーザベースシステムであり、固定アライメントエラーおよびダイナミックアライメントエラーを含むFLIR LOS対レーザLOSアライメントエラーを最小限に抑えて、より正確な標的認識、検出、標定および/もしくは追跡情報を提供するように設計された電子光学サブシステムを含んでいる。軍事武器発射システムと共に使用すると、それらの性能強化により敵国の環境内のより長い(より安全な)離隔した距離においてその武器を放つことができるホストプラットホームの生存可能性が高くなる。
(wrap up)
The present invention is a high resolution, gimbal intermediate wave FLIR / laser based system that minimizes FLIR LOS versus laser LOS alignment errors, including fixed and dynamic alignment errors, for more accurate target recognition, detection, localization and And / or an electro-optic subsystem designed to provide tracking information. When used with a military weapon launch system, their enhanced performance increases the viability of host platforms that can fire their weapons at longer (safer) distances in the enemy's environment.
さらに、本発明は電子光学システムの有効性を支援しさらに強化する他のいくつかのサブシステムおよびサブシステム能力を含んでいる。例えば、本発明には“デッド”検出器セル置換機能、シーンベースパターン除去機能、2次元鮮鋭化フィルタ、ダイナミックレンジ制御機能、およびユニークなサブピクセルディザリング過程を利用した2X画像強調機能を含む、いくつかの重要な新しい処理および予処理機能を提供する一つの処理サブシステムが含まれている。 In addition, the present invention includes several other subsystems and subsystem capabilities that support and further enhance the effectiveness of the electro-optic system. For example, the present invention includes a “dead” detector cell replacement function, a scene-based pattern removal function, a two-dimensional sharpening filter, a dynamic range control function, and a 2X image enhancement function utilizing a unique subpixel dithering process. One processing subsystem is included that provides several important new processing and preprocessing functions.
本発明には、さらに、新しい故障分離サブシステムが含まれている。故障分離サブシステムはさまざまなサーボシステムの増幅器部から生じる故障状態とサーボシステムのサーボモータ部から生じる故障状態とを識別することができる。したがって、保守要員はサーボシステムの欠陥部を除去して置換するだけでよく、サーボシステム全体を除去して置換する必要がない。 The present invention further includes a new fault isolation subsystem. The fault isolation subsystem can distinguish between fault conditions arising from the amplifier section of various servo systems and fault conditions arising from the servo motor section of the servo system. Therefore, the maintenance staff need only remove and replace the defective portion of the servo system, and does not need to remove and replace the entire servo system.
最後に、本発明は新しい電磁波障害(EMI)格子を含んでいる。この格子により望ましくないエネルギがシステム内へ入って電気信号と干渉することがより完全に防止される。また、システムにより発生される望ましくないエネルギが放射して他の近接システムの動作と干渉することも格子により防止される。 Finally, the present invention includes a new electromagnetic interference (EMI) grating. This grid more completely prevents unwanted energy from entering the system and interfering with electrical signals. The grid also prevents unwanted energy generated by the system from radiating and interfering with the operation of other nearby systems.
高分解能、FLIR/レーザベースターゲッティングおよびイメージングシステムを提供することが本発明の目的である。 It is an object of the present invention to provide a high resolution, FLIR / laser based targeting and imaging system.
FLIR LOSとレーザLOS間のアライメントエラーを最小限に抑える高分解能、FLIR/レーザベースシステムを提供することが本発明のもう一つの目的である。 It is another object of the present invention to provide a high resolution, FLIR / laser based system that minimizes alignment errors between FLIR LOS and laser LOS.
単一ピッチベアリングとFLIRオプティクスおよびレーザオプティクス用の共通アパーチャーを設けることにより、FLIR LOSおよびレーザLOSジッターにより生じるアライメントエラーを最小限に抑えることが本発明のさらにもう一つの目的である。 It is yet another object of the present invention to minimize alignment errors caused by FLIR LOS and laser LOS jitter by providing a single pitch bearing and a common aperture for FLIR and laser optics.
ピッチ/ヨージンバルがピッチ軸周りに回転する時にFLIR画像のロール軸周りの回転により生じるアライメントエラーを、FLIR検出器アセンブリではなくデロール(逆回転)プリズムオプティクスを逆回転させることにより最小限に抑えることが本発明のさらにもう一つの目的である。 Alignment errors caused by rotation of the FLIR image around the roll axis when the pitch / yogimbal rotates around the pitch axis can be minimized by reverse rotation of the deroll prism optics instead of the FLIR detector assembly It is yet another object of the present invention.
システムアパーチャーへ入るIRエネルギからの望ましくない電磁エネルギを濾波することが本発明のもう一つの目的である。 It is another object of the present invention to filter out unwanted electromagnetic energy from IR energy entering the system aperture.
FLIR画像の品質をさらに高めるいくつかの信号処理機能を提供することが本発明のさらにもう一つの目的である。 It is yet another object of the present invention to provide several signal processing functions that further enhance the quality of FLIR images.
最後に、故障状態を正確に分離して、適切に機能するはずのハードウェアの除去および置換することを制限する故障検出過程を提供することが本発明の目的である。 Finally, it is an object of the present invention to provide a fault detection process that accurately isolates fault conditions and limits the removal and replacement of hardware that should function properly.
本発明の前記した目的およびその他の目的は関心のあるエリア(AOI)から赤外(IR)エネルギを受けて、AOIのIR画像を発生する赤外線前方監視(FLIR)光学サブシステムを含むターゲッティングおよびイメージングシステムにより達成される。このシステムにはAOI内の少なくとも一つの物体を照射するレーザエネルギを発生し、少なくとも一つの物体により反射されるレーザエネルギを受けるレーザ光サブシステムも含まれている。さらに、レーザ光サブシステムおよびFLIR光サブシステムは共通ピッチベアリングを共有している。 The foregoing and other objects of the present invention include targeting and imaging that includes an infrared forward monitoring (FLIR) optical subsystem that receives infrared (IR) energy from an area of interest (AOI) and generates an IR image of the AOI. Achieved by the system. The system also includes a laser light subsystem that generates laser energy that illuminates at least one object in the AOI and that receives laser energy reflected by the at least one object. Furthermore, the laser light subsystem and the FLIR light subsystem share a common pitch bearing.
本発明の前記した目的およびその他の目的は、また、関心のあるエリア(AOI)からの赤外(IR)エネルギを受ける赤外線前方監視(FLIR)光学系、およびAOIから受けたIRエネルギによりIR画像を発生するFLIR光イメージャーを含むターゲッティングおよびイメージングシステムにより達成される。FLIR光イメージャーはFLIR光学系からのIRエネルギを受けるように配置されている。また、このシステムにはレーザ送信機、レーザ受信機、およびレーザ送信機からのレーザエネルギをAOI内に位置する所望の標的へ向け、AOI内の所望の標的から戻るレーザエネルギをレーザ受信機へ向けるレーザオプティクスも含まれている。さらに、個別にピッチ回転を受ける全ての光学素子がFLIR光学系およびレーザオプティクスにより共有されるように、FLIR光学系およびレーザオプティクスは共通ピッチベアリングを共有している。 The foregoing and other objects of the present invention also provide an IR image by IR forward monitoring (FLIR) optics that receives infrared (IR) energy from an area of interest (AOI), and IR energy received from the AOI. Achieved by a targeting and imaging system including a FLIR optical imager that generates The FLIR optical imager is arranged to receive IR energy from the FLIR optical system. The system also directs laser energy from the laser transmitter, laser receiver, and laser transmitter to a desired target located within the AOI and directs laser energy back from the desired target within the AOI to the laser receiver. Laser optics are also included. In addition, FLIR optics and laser optics share a common pitch bearing so that all optical elements that are individually pitch rotated are shared by FLIR optics and laser optics.
本発明の前記した目的およびその他の目的は、また、赤外(IR)視線(LOS)を所望の関心のあるエリア(AOI)へ向けて操縦し、AOIからのIRエネルギを受け、IRエネルギを集束させて、AOIの光画像を発生する赤外線前方監視(FLIR)オプティクスを含むターゲッティングおよびイメージングシステムにより達成される。このシステムにはレーザ送信機、レーザレンジ受信機(LRR)、レーザスポットトラッカー(LST)、および送信レーザエネルギがAOIの少なくとも一部を照射するようにレーザLOSを操縦し、レーザエネルギを受け、受信レーザエネルギをLRRおよびLST内へ向けるレーザオプティクスも含まれている。さらに、FLIRオプティクス手段およびレーザオプティクス手段は1個のピッチベアリングを共有し、IRエネルギおよびレーザエネルギは共通アパーチャーを通過する。 The above and other objectives of the present invention also provide for steering the infrared (IR) line of sight (LOS) toward the desired area of interest (AOI), receiving IR energy from the AOI, and reducing IR energy. This is accomplished by a targeting and imaging system that includes infrared forward monitoring (FLIR) optics to focus and generate an AOI optical image. This system includes a laser transmitter, a laser range receiver (LRR), a laser spot tracker (LST), and a laser LOS that steers, receives and receives laser energy so that the transmitted laser energy illuminates at least a portion of the AOI. Also included are laser optics that direct laser energy into the LRR and LST. Further, the FLIR optics means and the laser optics means share a single pitch bearing, and the IR energy and laser energy pass through a common aperture.
本発明の前記した目的およびその他の目的は、また、IR LOSおよびレーザLOSを調整して、IR LOSとレーザLOS間のLOSアライメントエラーを最小限に抑えるLOS修正手段を含むターゲッティングおよびイメージングシステムにより達成される。 The foregoing and other objects of the present invention are also achieved by a targeting and imaging system that includes LOS correction means that adjust IR LOS and laser LOS to minimize LOS alignment errors between IR LOS and laser LOS. Is done.
本発明の前記した目的およびその他の目的は、また、サーボモータおよび増幅器を含むサーボシステム内の電気的故障を分離する故障分離手段を含むターゲッティングおよびイメージングシステムにより達成される。 The foregoing and other objects of the present invention are also achieved by a targeting and imaging system that includes fault isolation means for isolating electrical faults in a servo system including a servo motor and amplifier.
本発明の前記した目的およびその他の目的は、また、ボアサイトサブシステムを含むターゲッティングおよびイメージングシステムにより達成される。 The foregoing and other objects of the present invention are also achieved by a targeting and imaging system that includes a boresight subsystem.
本発明の前記した目的およびその他の目的は、また、信号処理サブシステムを含むターゲッティングおよびイメージングシステムにより達成される。 The foregoing and other objects of the present invention are also achieved by a targeting and imaging system that includes a signal processing subsystem.
本発明の前記した目的およびその他の目的は、また、IRおよびレーザエネルギが通過する窓を含むハウジング内に収容されるターゲッティングおよびイメージングシステムにより達成される。 The foregoing and other objects of the present invention are also achieved by a targeting and imaging system housed in a housing that includes a window through which IR and laser energy passes.
(詳細な説明)
本発明は光電気サブシステム、EMI格子、故障分離サブシステム、および信号処理サブシステムを含むターゲッティングおよびイメージングシステムに関する。光電気サブシステムは高分解能、ジンバル、中間波(3−5ミクロン)もしくは長波(8−12ミクロンサブシステム)FLIR;照準および標的指定のためのレーザレンジ受信機(LRR);および断定的な標的識別のためのレーザスポットトラッカー(LOS)を含んでいる。FLIRサブシステムは2X強調モードおよび4Xおよび8X電子ズームモードを有する1.2°FOVおよび3.8°FOVを含む2つの光学的視野(FOV)も提供する。本発明の他の重要な特徴として、FLIR LOSおよびレーザLOS間のダイナミックアライメントエラーを最小限に抑えるための光学素子の共通性、微分曲げを最小限に抑えボアサイト保存を最大限とするための分離された光学ベッド、およびFLIR LOSとレーザLOS間の固定アライメントエラーを最小限に抑える内部ボアサイトサブシステムが含まれる。
(Detailed explanation)
The present invention relates to a targeting and imaging system including an opto-electric subsystem, an EMI grid, a fault isolation subsystem, and a signal processing subsystem. The optoelectric subsystem is a high resolution, gimbal, intermediate wave (3-5 micron) or long wave (8-12 micron subsystem) FLIR; laser range receiver (LRR) for aiming and targeting; and assertive targets Includes a laser spot tracker (LOS) for identification. The FLIR subsystem also provides two optical fields of view (FOV) including 1.2 ° FOV and 3.8 ° FOV with 2X enhancement mode and 4X and 8X electronic zoom modes. Other important features of the present invention include commonality of optical elements to minimize dynamic alignment errors between FLIR LOS and laser LOS, to minimize differential bending and maximize boresight storage. A separate optical bed and an internal boresight subsystem that minimizes fixed alignment errors between the FLIR LOS and the laser LOS are included.
“オプティク”および“光学的”という用語は典型的に視野や視界に関連している。しかしながら、以後“オプティク”および“光学的”という用語は電磁放射一般、および/もしくは目には見えないがこのような電磁放射(すなわち、IRエネルギおよびレーザエネルギ)に感応する装置により広く関連している。 The terms “optic” and “optical” are typically related to the field of view and field of view. However, hereinafter the terms “optic” and “optical” are more commonly associated with electromagnetic radiation in general and / or devices that are invisible but sensitive to such electromagnetic radiation (ie, IR energy and laser energy). Yes.
さらに、FLIRもしくはIR画像、光画像およびデジタル画像という用語が後に出てくる。IR画像という用語はFLIRオプティクスにより発生されるIRエネルギパターンに関連している。光画像という用語は一緒にIR画像の電子的表現を与えるアナログ電子信号アレイに関連している。アナログ電子信号はIR画像のIRエネルギパターンに応答するIR検出器素子アレイにより発生される。デジタル画像という用語は、ピクセル値としても知られる、デジタル値アレイに関連している。ピクセル値アレイは一緒に光画像のデジタル表現を提供し、各ピクセル値には光画像内の対応するアナログ信号値が関連している。当業者ならば、光画像およびデジタル画像は可視像ではなく、それぞれアナログおよびデジタル値のアレイであることが容易にお判りであろう。また、当業者ならば、適切なディスプレイハードウェアにより光およびデジタル画像から可視像を作り出せることも容易にお判りであろう。 Furthermore, the terms FLIR or IR image, light image and digital image will come later. The term IR image relates to the IR energy pattern generated by FLIR optics. The term optical image relates to an analog electronic signal array that together provides an electronic representation of the IR image. The analog electronic signal is generated by an IR detector element array that is responsive to the IR energy pattern of the IR image. The term digital image relates to an array of digital values, also known as pixel values. The pixel value array together provides a digital representation of the light image, with each pixel value associated with a corresponding analog signal value in the light image. Those skilled in the art will readily recognize that light and digital images are not visible images, but are arrays of analog and digital values, respectively. Those skilled in the art will also readily recognize that visible images can be created from light and digital images with appropriate display hardware.
光電気サブシステム
図4に示すように、本発明の好ましい実施例では、IRエネルギはセグメント化された標的取得窓(図示せず)へ入り、共通ピッチ/ヨウジンバルアフォーカル401により集められる。共通ピッチ/ヨージンバルアフォーカル401、すなわち共通アパーチャー、はレーザエネルギだけでなくIRエネルギも同じアパーチャーを使用して送受信されるために“共通”と言われる。共通アパーチャー401は実際上は、図5Aに示すように、1個の正レンズ401aおよび2個の負レンズ401b,401cを含む1組のレンズである。この1組のレンズによりIRエネルギとレーザエネルギの両方に対して屈折率が等化されて、1個のアパーチャーをレーザエネルギとIRエネルギの両方に利用できるようになる。レーザエネルギとIRエネルギの両方に対して1個のアパーチャーを有することにより、FLIR LOSとレーザLOS間の固定およびダイナミックアライメントエラーの両方が著しく低減される。
Photoelectric Subsystem As shown in FIG. 4, in the preferred embodiment of the present invention, IR energy enters a segmented target acquisition window (not shown) and is collected by a common pitch /
共通アパーチャー401によりシステムへ入る時のIRエネルギビームは直径が減少されて回転ミラー403へ向けられる。次に、回転ミラー403はIRエネルギビームを下向きにピッチ軸中心線405へ向ける。次に、回転ミラー403はレーザエネルギおよびIRエネルギを再びシステム縦軸に平行な向きとし、そこでFLIRリレー/FOVアセンブリ407内に配置されたダイクロイックD1に衝突する。ダイクロイックD1はスペクトル内容に基づいて入射エネルギを分離する。ダイクロイックD1は〜2.7ミクロンよりも大きい波長を有するエネルギ(例えば、IRエネルギ)を伝搬させ〜2.0ミクロンよりも短い波長を有するエネルギ(例えば、レーザエネルギ)を反射させることによりそれを行う。
The IR energy beam as it enters the system by the
FLIRリレー/FOVアセンブリ407は数個の固定レンズ411a,411bおよび数個の可動レンズ412a,412bを含んでいる。後述するように、これらのレンズはFLIRリレー/FOVアセンブリ407がそれぞれ狭いFOV(NFOV)モードであるか広いFOV(WFOV)モードであるかによってIRビーム径を減少もしくは増加するようにIRエネルギに作用する。次に、IRエネルギはダイクロイックD1と同様にIRエネルギを伝搬させるダイクロイックD2へ通される。 The FLIR relay / FOV assembly 407 includes several fixed lenses 411a and 411b and several movable lenses 412a and 412b. As will be described below, these lenses act on IR energy to reduce or increase the IR beam diameter depending on whether the FLIR relay / FOV assembly 407 is in a narrow FOV (NFOV) mode or a wide FOV (WFOV) mode, respectively. To do. The IR energy is then passed to dichroic D2, which propagates IR energy, similar to dichroic D1.
次に、IRエネルギはデロールアセンブリ413に衝突する。デロールアセンブリ413はデロールプリズム414およびそれを回転させるサーボモータ(図示せず)を含んでいる。デロールプリズム414はIRビームを奇数回、例えば、3回内部反射させてIRエネルギを入射方向と同じ方向でデロールプリズム414から出射させる。デロールプリズム414がIR光線により規定される軸周りをサーボモータにより回転されると、2:1の比率でFLIR画像を逆回転させる効果があり(例えば、デロールプリズム414の+22.5°の回転によりIR画像は−45°回転する)、前記したようにピッチ角の変化により生じるFLIR画像の回転に対抗する。それは二重効果と呼ばれる。デロールプリズム414については後述する。
The IR energy then strikes the
次に、FSMアセンブリ416内に含まれる高速操縦ミラー(FSM)415がIRエネルギビームを反射して、FLIRイメージャー/フォーカスアセンブリ417内に配置されたダイクロイックD3を通す。FSM415は優れたLOS安定化およびジンバル走査およびグランドラッシュ光フローに関連する動作誘発画像ぶれを除去するのに使用される。FSM415についても後述する。 Next, a fast steering mirror (FSM) 415 included in the FSM assembly 416 reflects the IR energy beam through a dichroic D3 located in the FLIR imager / focus assembly 417. FSM 415 is used to eliminate motion-induced image blur associated with superior LOS stabilization and gimbal scanning and ground rush light flow. The FSM 415 will also be described later.
FLIRイメージャー/フォーカスアセンブリ417は線形ベアリングに沿って並進して温度および高度の変動による焦点変動を補償するイメージャーアフォーカル419を含んでいる。したがって、イメージャーアフォーカル419はある範囲の温度および高度にわたってIRエネルギの焦点を調整することができる。 The FLIR imager / focus assembly 417 includes an imager afocal 419 that translates along a linear bearing to compensate for focus variations due to temperature and altitude variations. Thus, imager afocal 419 can adjust the focus of IR energy over a range of temperatures and altitudes.
FLIRイメージャー/フォーカスアセンブリ417はFLIR検出器/クーラアセンブリ427に接続されている。FLIRの検出およびイメージングを容易にするために、レンズ425a,425bを含むレンズセットはFLIRイメージャー/フォーカスアセンブリ、FLIR検出器/クーラアセンブリインターフェイスを通過する時にIRエネルギをコリメートする。IRエネルギをコリメートすることにより、IR画像はFLIRイメージャー/フォーカスアセンブリ417とFLIR検出器/クーラアセンブリ427間の小さなアライメントエラーに対して遥かに鈍感となる。
The FLIR imager / focus assembly 417 is connected to the FLIR detector /
前記したように、FLIRリレー/FOVアセンブリ407は関心のあるエリアに対するNFOVおよびWFOVの両方を提供する。図5Aに示すように、NFOVモードでは、FLIRリレー/FOVアセンブリ407は第1のレンズセット501および第2のレンズセット502を利用する。第1のレンズセット501および第2のレンズセット502は図4の単レンズ411aおよび411bであることをお判り願いたい。第1のレンズセット501および第2のレンズセット502は共にアクロマティックダブレット(すなわち、正負のレンズ対)を表し、共にIR光路に対して固定されている。個別に、第1のレンズセット501はIRエネルギを集束させ、第2のレンズセット502はIRエネルギを再コリメートする。第1のレンズセット501および第2のレンズセット502は共に最大アフォーカル倍率、したがって、最小FOVを与える。NFOVモードでは、FLIRリレー/FOVアセンブリ407内には移動する光学素子はないことをお判り願いたい。移動する光学素子はアライメントエラーを生じる可能性が高く、NFOVモードではボアサイト保存および無欠性が最も重要である。 As noted above, FLIR relay / FOV assembly 407 provides both NFOV and WFOV for the area of interest. As shown in FIG. 5A, in the NFOV mode, the FLIR relay / FOV assembly 407 utilizes a first lens set 501 and a second lens set 502. It should be understood that the first lens set 501 and the second lens set 502 are the single lenses 411a and 411b in FIG. Both the first lens set 501 and the second lens set 502 represent achromatic doublets (ie, positive and negative lens pairs) and are both fixed with respect to the IR optical path. Individually, the first lens set 501 focuses the IR energy and the second lens set 502 re-collimates the IR energy. Both the first lens set 501 and the second lens set 502 provide a maximum afocal magnification and thus a minimum FOV. It should be appreciated that in the NFOV mode, there are no moving optical elements in the FLIR relay / FOV assembly 407. Moving optical elements are likely to cause alignment errors, and boresight storage and integrity are most important in the NFOV mode.
図5Bに示すように、WFOVモードでは、FLIRリレー/FOVアセンブリ407は単レンズ412aおよび第3のレンズセット504だけでなく、前記したように、第1のレンズセット501および第2のレンズセット502を利用する。ここでも、第3のレンズセット504は図4には単レンズ412bとして示されている。第1のレンズセット501および第2のレンズセット502とは異なり、単レンズ412aおよび第3のレンズセット504はFLIR光路に対して固定されていない。FLIRリレー/FOVアセンブリ407がWFOVモードへ遷移する時にそれらは回転してFLIR光路へ入り、FLIRリレー/FOVアセンブリ407がNFOVモードへ戻る時にFLIR光路から外れる。単レンズ412aおよび第3のレンズセット504はWFOVスイッチ(図示せず)によりFLIR光路へ出入りするように回転される。単レンズ412aおよび第3のレンズセット504は、前記した固定レンズと一緒に、最小アフォーカル倍率を生じて大きなFOVとなる。 As shown in FIG. 5B, in the WFOV mode, the FLIR relay / FOV assembly 407 includes not only the single lens 412a and the third lens set 504, but also the first lens set 501 and the second lens set 502 as described above. Is used. Again, the third lens set 504 is shown as a single lens 412b in FIG. Unlike the first lens set 501 and the second lens set 502, the single lens 412a and the third lens set 504 are not fixed with respect to the FLIR optical path. When the FLIR relay / FOV assembly 407 transitions to the WFOV mode, they rotate and enter the FLIR optical path, and when the FLIR relay / FOV assembly 407 returns to the NFOV mode, they are out of the FLIR optical path. The single lens 412a and the third lens set 504 are rotated so as to enter and exit the FLIR optical path by a WFOV switch (not shown). The single lens 412a and the third lens set 504 together with the fixed lens described above produce a minimum afocal magnification and become a large FOV.
固定レンズおよび回転レンズは共にIR光路に沿って中間焦点面周りに配置され、NFOVモードおよびWFOVモードの両方で実入射瞳および実出射瞳が発生するようにされる。それにより、システムがNFOVモードで作動しているかWFOVモードで作動しているかに拘わらず、2.0ミクロン波長よりも小さい機能をきたすことなく、ピッチ/ヨージンバルアセンブリ460内の同じ共通アパーチャー401へIRエネルギを通すことができる。
Both the fixed lens and the rotating lens are arranged around the intermediate focal plane along the IR optical path so that a real entrance pupil and a real exit pupil are generated in both the NFOV mode and the WFOV mode. Thereby, regardless of whether the system is operating in NFOV mode or WFOV mode, to the same
図4にはレーザエネルギ用光路も図示されている。レーザエネルギの伝搬中に、コリメートされたレーザエネルギは送信機450を出てコンペンセータアセンブリ452へ入る。コンペンセータアセンブリはコンペンセータユニット454および一対のリズレイプリズムR1を含んでいる。コンペンセータユニット454は入射レーザビームの直交偏光状態間の位相関係を調整し、前記したように、その目的はデロールプリズム414が回転する時に十分な量のレーザエネルギがビームスプリッティングキューブ470を通過することを保証することである。つぎに、コリメート(平行に)されたレーザエネルギはコンペンセータユニット454から、レーザLOSを操縦するのに使用される、リズレイプリズムR1へ通される。コンペンセータアセンブリ452については後述する。 FIG. 4 also shows the optical path for laser energy. During the propagation of laser energy, the collimated laser energy exits transmitter 450 and enters compensator assembly 452. The compensator assembly includes a compensator unit 454 and a pair of risley prisms R1. The compensator unit 454 adjusts the phase relationship between the orthogonal polarization states of the incident laser beam, and as described above, its purpose is to ensure that a sufficient amount of laser energy passes through the beam splitting cube 470 as the deroll prism 414 rotates. It is to guarantee. The collimated laser energy is then passed from the compensator unit 454 to the Risley prism R1, which is used to steer the laser LOS. The compensator assembly 452 will be described later.
レーザエネルギはコンペンセータアセンブリ452を出てダイクロイックD3によりFSM415へ向けて反射される。前記したように、FSM415はレーザLOSおよびFLIR LOSの両方のジッターを最小限に抑えて、レーザエネルギが所望の標的へ正確に向けられることをさらに保証する。 The laser energy exits the compensator assembly 452 and is reflected toward the FSM 415 by the dichroic D3. As noted above, the FSM 415 further minimizes both laser LOS and FLIR LOS jitter to further ensure that the laser energy is accurately directed to the desired target.
次に、レーザエネルギはデロールプリズム414へ通され、そこでIRエネルギについて前記したように内部反射される。デロールプリズム414を出ると、レーザエネルギは一体型オプティクスアセンブリ(COA)456およびレーザリレー/フォーカスアセンブリ458を介してダイクロイックD2により反射される。最後に、レーザエネルギはダイクロイックD1に衝突してピッチ/ヨージンバルアセンブリ460へ反射され、次に共通ピッチ軸に沿って共通アパーチャー401を通って所望の標的の方向へ向けられる。
The laser energy is then passed to a deroll prism 414 where it is internally reflected as described above for IR energy. Upon exiting deroll prism 414, the laser energy is reflected by
所望の標的から戻るレーザエネルギはセグメント化された窓(図示せず)を通ってセンサ内へ入り、その後共通アパーチャー401を通過する。次に、IRエネルギと同じ光路に沿って(すなわち、共通ピッチ軸に沿って)D1へ達し、そこでレーザリレー/フォーカスアセンブリ458を介して反射されてCOA456へ入る。次に、LST/LRRスイッチ(LRS)466の状態に応じて、COA456は戻りレーザエネルギを再度レーザレンジ受信機(LRR)462もしくはレーザスポットトラッカー(LST)464へ向ける。
Laser energy returning from the desired target enters the sensor through a segmented window (not shown) and then passes through the
次に、レーザ送信機450、コンペンセータアセンブリ452、COA456、LRR462、LST464、およびレーザリレー/フォーカスアセンブリ458を含むレーザサブシステム部品について詳細に説明する。 The laser subsystem components, including laser transmitter 450, compensator assembly 452, COA 456, LRR 462, LST 464, and laser relay / focus assembly 458 are now described in detail.
好ましい実施例において、レーザ送信機450はダイオードポンプ固体ND:YAGレーザである。ダイオードポンプ送信機は信頼度が高く、所要電力が少なく、寿命が長いため、同じ光出力のフラッシュランプポンプレーザよりも好ましい。レーザ送信機450は光パラメトリック発信器を使用して1.064ミクロン戦術波長の他に1.57ミクロン訓練波長を発生する。レーザ送信機450の出力がレーザ出力ポートで測定した場合に9mm−mradよりも良好なビーム品質(すなわち、輝度)を有し、かつ1.064ミクロンにおいて90mJよりも多く1.57ミクロンにおいて26mJよりも多く送信できるように部品を得ることができる。さらに、レーザ送信機出力はパルス周期間変調(PIM)コードにより駆動することができる、すなわち、20ナノ秒のパルス幅で20Hzまでのパルス繰返し周波数(PRF)で駆動することができる。 In the preferred embodiment, laser transmitter 450 is a diode pumped solid state ND: YAG laser. Diode pump transmitters are preferred over flash lamp pump lasers of the same light output because of their high reliability, low power requirements and long lifetime. Laser transmitter 450 uses an optical parametric transmitter to generate a 1.57 micron training wavelength in addition to a 1.064 micron tactical wavelength. It has a beam quality (ie, brightness) better than 9 mm-mrad when the output of the laser transmitter 450 is measured at the laser output port, and more than 90 mJ at 1.064 microns and 26 mJ at 1.57 microns. Parts can be obtained so that more can be transmitted. Furthermore, the laser transmitter output can be driven by a pulse period modulation (PIM) code, i.e., with a pulse width of 20 nanoseconds and a pulse repetition frequency (PRF) of up to 20 Hz.
LRR462は1.064ミクロン戦術波長および1.57ミクロン訓練波長の両方に応答する低ノイズInGaAs受信機からなっている。LRR462はレーザから遠隔配置され出射レーザパルスの低レベル後方散乱をそのタイミング回路のトリガーとして使用する。LRR462はレーザ送信機450から遠隔配置されCOA456により偏光分離されて出射レーザエネルギがLRR462内へ鏡面反射されるのを防止する。出射レーザパルスのエネルギレベルは戻りレーザパルスのエネルギレベルよりも数桁高い。出射レーザパルスのエネルギが、たとえその非常に小さい部分であっても、反射してLRR462内へ入ると、LRRは飽和され戻りパルスをタイミングよく検出することができない。LRR462はおよそ0.463km(0.25海里)からおよそ37km(20海里)まで±3mの精度で測距することができる。 The LRR462 consists of a low noise InGaAs receiver that responds to both 1.064 micron tactical wavelength and 1.57 micron training wavelength. The LRR 462 is remotely located from the laser and uses low level backscatter of the emitted laser pulse as a trigger for its timing circuit. The LRR 462 is remotely located from the laser transmitter 450 and polarized and separated by the COA 456 to prevent the emitted laser energy from being specularly reflected into the LRR 462. The energy level of the outgoing laser pulse is several orders of magnitude higher than the energy level of the return laser pulse. Even if the energy of the emitted laser pulse is a very small part, if it is reflected and enters the LRR 462, the LRR is saturated and the return pulse cannot be detected in a timely manner. The LRR 462 can measure a distance from about 0.463 km (0.25 nautical miles) to about 37 km (20 nautical miles) with an accuracy of ± 3 m.
本発明の好ましい実施例では、LST464はカッドセルシリコン検出器を使用してレーザスポットトラックを得る。 In the preferred embodiment of the present invention, the LST 464 uses a quad cell silicon detector to obtain a laser spot track.
レーザリレー/フォーカスアセンブリ458は2つの機能を提供する。第1に、ダイクロイックD1およびCOA456間のレーザエネルギの送受信を中継する。第2に、1組のフォーカスレンズFL3を並進させることにより、温度および高度に対してレーザエネルギ焦点を維持する。レーザリレー/フォーカスアセンブリ458は、モータ駆動親ねじを使用しかつポテンショメータにより位置帰還を監視することによりフォーカスレンズセットFL3を線形ベアリングに沿って並進させる。実際上、レーザエネルギはレーザリレー/フォーカスアセンブリハウジング内に組み込まれた真空セル(図示せず)内部に集束される。レーザエネルギは1組の真空セル窓468を通って真空セルへ出入りする。 Laser relay / focus assembly 458 provides two functions. First, it relays the transmission and reception of laser energy between the dichroic D1 and the COA 456. Second, the laser energy focus is maintained over temperature and altitude by translating a set of focus lenses FL3. The laser relay / focus assembly 458 translates the focus lens set FL3 along a linear bearing by using a motor driven lead screw and monitoring position feedback with a potentiometer. In practice, the laser energy is focused inside a vacuum cell (not shown) built into the laser relay / focus assembly housing. Laser energy enters and exits the vacuum cell through a set of vacuum cell windows 468.
前記したように、コンペンセータアセンブリ452は一対のリズレイプリズムR1およびコンペンセータユニット454を含み、3つの主要な機能を果たす。第1に、コンペンセータアセンブリ452はレーザLOSをシフトさせてレーザ対FLIRボアサイトを調整することができる。第2に、コンペンセータアセンブリ452はデロールプリズム414により導入される摂動を補償するためにレーザエネルギの偏光を調整することができる。第3に、後述するように、コンペンセータアセンブリはレーザエネルギの偏光を調整して内部ボアサイティング手順中にレーザエネルギの強度を交番させることができる。これらの仕事はコンペンセータユニット454により遂行される。 As described above, the compensator assembly 452 includes a pair of risley prisms R1 and a compensator unit 454, and performs three main functions. First, the compensator assembly 452 can shift the laser LOS to adjust the laser to FLIR boresight. Second, the compensator assembly 452 can adjust the polarization of the laser energy to compensate for the perturbations introduced by the deroll prism 414. Third, as described below, the compensator assembly can adjust the polarization of the laser energy to alternate the intensity of the laser energy during the internal boresighting procedure. These tasks are performed by the compensator unit 454.
図6に示すように、コンペンセータユニット454は2枚の光波長板、λ/4波長板605およびλ/2波長板610を含み、それらはデロール角(すなわち、デロールプリズム414の角度)を監視するマイクロプロセッサベース回路(図示せず)の制御の元で、デロール角の関数として個別に回転される。λ/4波長板605およびλ/2波長板610の両方が同じボールベアリング支持ギア駆動ハウジング内に個別に搭載され、各々がサーボモータおよび位置帰還リゾルバを含むそれ自体の駆動機構を有している。
As shown in FIG. 6, the compensator unit 454 includes two optical waveplates, a λ / 4
図6はレーザ送信機450を離れる時に出射レーザビーム615は直線偏光されることを示している。しかしながら、デロールプリズム414を出る時にレーザビームが直線偏光されることを保証するために、λ/4波長板605を回転させてレーザビーム偏光の楕円率を変えることができ、またλ/2波長板610を回転させて楕円の方位を回転させることができる。デロールプリズム414を出る時にレーザビームが直線偏光されることを保証することにより、レーザビームは偏光ビームスプリッタキューブ470を通過する時に直線偏光され、伝搬レーザビームのエネルギレベルは所望標的を照射するのに十分であることが保証される。レーザビームがλ/4波長板605およびλ/2波長板610と出合う順序は重要であることをお判り願いたい。
FIG. 6 shows that the outgoing laser beam 615 is linearly polarized when leaving the laser transmitter 450. However, to ensure that the laser beam is linearly polarized upon exiting the deroll prism 414, the λ / 4
COA456は戻りレーザエネルギビームを再度LRR462もしくはLST464内へ向ける電気機械/光機械アセンブリである。また、COA456は適切なレーザ対LRRボアサイトおよび適切なレーザ対LSTボアサイトを維持するのを助ける。 The COA 456 is an electromechanical / optomechanical assembly that directs the return laser energy beam back into the LRR 462 or LST 464. The COA 456 also helps maintain proper laser pair LRR boresight and proper laser pair LST boresight.
レーザエネルギは所望の標的からシステムへ戻ると、ランダムに偏光される。COA456において、ランダムに偏光されたレーザエネルギは偏光ビームスプリッタ470により再度λ/2波長板466内へ向けられる。好ましい実施例では、λ/2波長板466はLRR検出器、LST検出器に対してレーザエネルギが調整される、すなわちその間で分割される、ようにレーザエネルギの偏光を回転させる。したがって、λ/2波長板466はLRR/LSTスイッチとして働く。 The laser energy is randomly polarized as it returns from the desired target to the system. In the COA 456, the randomly polarized laser energy is again directed into the λ / 2 wavelength plate 466 by the polarizing beam splitter 470. In the preferred embodiment, the λ / 2 wave plate 466 rotates the polarization of the laser energy such that the laser energy is adjusted, i.e., split between, relative to the LRR detector, LST detector. Therefore, the λ / 2 wave plate 466 functions as an LRR / LST switch.
λ/2波長板466がレーザエネルギを偏光させた後で、一対のリズレイプリズムR1と同じ一対のリズレイプリズムR2を利用して、COA456内のレーザLOSがシフトされレーザ対LRRもしくはレーザ対LSTボアサイトが調整される。リズレイプリズムR1およびλ/2波長板466の両方が、サーボモータおよび位置帰還リゾルバを含むそれ自体の駆動機構を有している。 After the λ / 2 wave plate 466 polarizes the laser energy, the laser LOS in the COA 456 is shifted by using the same pair of Risley prisms R2 as the pair of Risley prisms R1, and the laser pair LRR or the laser pair LST The boresight is adjusted. Both Risley prism R1 and λ / 2 wave plate 466 have their own drive mechanisms including servo motors and position feedback resolvers.
一対のリズレイプリズムR2を通過した後で、レーザエネルギは偏光ビームスプリッタ472に衝突する。偏光ビームスプリッタ472は、λ/2波長板466の回転状態(すなわち、LRR/LSTスイッチ)に応じて、再度レーザエネルギをLRR462、LST464、もしくはその両方へ向ける。
After passing through the pair of
レーザLOSおよびFLIR LOSを安定化、修正および制御するために、本発明はLOS/サーボサブシステムを利用する。LOS/サーボサブシステムはFLIR LOSおよびレーザLOSの両方のダイナミックジッターを最小限に抑えるのを助ける。図7は6軸ジンバルアセンブリ705、いくつかの単相、二相および三相サーボモータ710、電力増幅器715、さまざまなレートおよび位置センサ720、デジタルインターフェイス725、およびデジタルプロセッサ730を含むLOS/サーボサブシステムの線図である。
In order to stabilize, modify and control the laser LOS and FLIR LOS, the present invention utilizes a LOS / servo subsystem. The LOS / servo subsystem helps to minimize the dynamic jitter of both FLIR LOS and laser LOS. FIG. 7 illustrates a LOS / servo sub that includes a 6-
6軸ジンバルアセンブリ705はピッチ/ヨージンバルアセンブリ460、ロールジンバル(図示せず)、デロールアセンブリ413、およびFSM415を含んでいる。ピッチ/ヨージンバルアセンブリ460、デロールアセンブリ413、およびFSM415は全てロールジンバルにより支持される受動絶縁光ベッド490上に搭載されている。絶縁光ベッド490は、LOSおよびダイナミックアライメントエラーに著しく寄与することがある、高周波振動を減衰させ構造的曲げ(すなわち、低周波から中間周波振動)を最小限に抑える。
The six-
ピッチ/ヨージンバルアセンブリ460は内部ジンバルを含みそれは、図5Aおよび図8に示すように、1組のレンズ410a,410b,410cおよびジンバルミラー403を含んでいる。レンズ410a,410b,410cを含むレンズセットは図4には単レンズ401として示されていることをお判り願いたい。レンズ410a,410b,410cは共通ピッチ/ヨーアフォーカル(すなわち、前記した共通アパーチャー)を構成する光学素子である。内部ジンバルはヨー軸周りの制限された回転動作(およそ5°)を与える。ピッチ/ヨージンバルアセンブリ460は4個のレンズ815を含む外部ジンバル(すなわち、ピッチジンバル)も有している。外部ジンバルはピッチ軸405周りの完全な360°の回転を与える。さらに、ピッチ/ヨウジンバルアセンブリ460とホストプラットホーム間には一つのピッチ軸インターフェイスしかなく、したがって、レーザオプティクスおよびFLIRオプティクスに対する共通のピッチベアリングセットしかない。ピッチ/ヨージンバルアセンブリ460は2台の別々のサーボモータ(図示せず)を利用している。
The pitch / yogimbal assembly 460 includes an internal gimbal, which includes a set of lenses 410a, 410b, 410c and a gimbal mirror 403, as shown in FIGS. 5A and 8. It should be understood that the lens set including the lenses 410a, 410b, and 410c is shown as a
ロールジンバルおよびデロールアセンブリ413は、それぞれ、LOSポインティングおよび画像ロール安定化を提供する。特に、デロールアセンブリ413はシステムがロール軸周りを回転するおよび/もしくはジンバルアセンブリがピッチ軸周りを回転する時に、FLIR画像に対する優れたロール安定化および水平安定化を提供する。実際上、画像デロールは低摩擦、プリロード、組合せベアリング上を回転する円筒形ハウジング内に搭載されているデロールプリズム414により遂行される。回転アセンブリは直接駆動、パンケーキトルクモータにより駆動され、モータと同軸に搭載されたパンケーキリゾルバを介して位置が感知される。
The roll gimbal and
FSMアセンブリ416はピストンプローブ電子装置930および電磁アセンブリ900を含んでいる。図9に示すように(米国特許第5,550,669号も参照)、FSM電磁アセンブリ900はFSM415をピッチ軸910およびヨー軸915周りに回転させる電磁装置である。好ましい実施例では、FSM900はFLIR LOSおよびレーザLOSに対する優れた安定化を提供する。それは、IMU720によりピッチおよびヨージンバル動作を測定して位置修正コマンドをFSM位置サーボモータ917へ加えることにより遂行される。次に、FSMサーボモータ位置コマンドはFSMサーボ電子装置アセンブリ920により制御される。FSM位置帰還は1組の位置プローブ925および位置プローブ電子装置アセンブリ930により行われる。
FSM assembly 416 includes
LOS制御センサ720はLOS制御プロセッサ730内に常駐するLOS制御ソフトウェアへデジタル情報を与える。LOS制御プロセッサはFLIR LOSおよびレーザLOSの両方を制御するLOS制御信号を発生する。LOS制御センサ720はデジタルロールレート情報を提供する角ロールレートセンサ、ジンバル角位置を提供するリゾルバ、FSM415に対する位置情報を提供する位置プローブ、および慣性測定装置(IMU)アセンブリ(図示せず)を含んでいる。IMUアセンブリは3軸光ファイバジャイロ(FOG)および3軸加速時計を含んでいる。IMUは慣性角速度の関数としての増分角情報、および慣性直線加速度の関数としての増分速度情報を与える。
LOSサーボサブシステムはダイナミックアライメントエラーを最小限に抑えるのを助けるが、図4に示すように、本発明にはさまざまな内部視線間の固定アライメントエラーを最小限に抑えるための内部ボアサイトモジュール(BM)474が含まれている。BM474はピッチ/ヨージンバルアセンブリ460に光学的に接続されており、ボアサイト制御アルゴリズムと共に、内部視線を互いにアライニングするのに使用される。内部視線にはFLIR NFOV LOS、FLIR WFOV LOS、レーザ送信機LOS、LRR LOS、およびLST LOSが含まれる。 Although the LOS servo subsystem helps to minimize dynamic alignment errors, the present invention includes an internal boresight module (see FIG. 4) for minimizing fixed alignment errors between various internal lines of sight. BM) 474. The BM 474 is optically connected to the pitch / yogimbal assembly 460 and is used with the boresight control algorithm to align the internal line of sight with each other. Internal line of sight includes FLIR NFOV LOS, FLIR WFOV LOS, laser transmitter LOS, LRR LOS, and LST LOS.
図10はBM474の詳細を示す。ハウジング476内に含まれるBM474はIRおよびレーザエネルギが通過するアパーチャー窓1005を含んでいる。また、BM474は1次ミラーおよびIRおよびレーザエネルギを、それぞれ、BM474の内外へ向ける1組の2次ミラー1006,1007を含むカセグレン光学系を含んでいる。さらに、BM474はレチクル1010、レーザエネルギがレチクル1010内の開口を通過するのを防止するレーザフィルタ1025、IR/可視光源1015、レーザ検出器1020、およびレーザ源1030を含んでいる。
FIG. 10 shows the details of BM474. The BM 474 contained within the housing 476 includes an aperture window 1005 through which IR and laser energy passes. The BM 474 also includes a Cassegrain optical system including a primary mirror and a set of
後述するFLIR LOSアライメント手順中に、IR/可視光源1015はIRエネルギおよび可視光エネルギの両方を放出し、それはディフューザ1016、ダイクロイック1017、および光学レンズ1018を通過する。次に、エネルギはレチクル1010を介して第2のダイクロイック1019から反射され、1次および2次ミラー1006,1007によりBM474から外へ向けられる。
During the FLIR LOS alignment procedure described below, IR /
後述するように、レーザLOSアライメント手順中に、レーザ送信機450からのレーザエネルギは1次および2次ミラー1006,1007によりBM474内へ向けられる。次に、レーザエネルギはレチクル1010を通過しダイクロック1019および光学レンズ1024を介してレーザ検出器1020へ入る。
As described below, during the laser LOS alignment procedure, laser energy from the laser transmitter 450 is directed into the BM 474 by the primary and
LRRおよびLSTボアサイト手順中に、レーザ源1030はレーザエネルギを放出し、それは光学レンズ1031を通過する。レーザエネルギはダイクロイック1017から反射され、光学レンズ1018を通過し、第2のダイクロイック1019から反射され、レチクル1010を通過してBM474を出る。好ましい実施例では、レーザ源1030はレーザ発光ダイオード(LED)である。
During the LRR and LST boresight procedures, the
レチクル1010は図11に示すようなレチクルパターン1100を含んでいる。レチクルパターン1100はいくつかの変わった形状の開口を有し、その中をさまざまなLOSアライメント過程中にレーザもしくはIRエネルギが通過する。図11に示すように、さまざまな開口は1064マイクロラジアン円形領域周りに対称的に配置されている。この円形領域のまさしく中心には60マイクロラジアンの穴があり、それはレチクルパターン1100の中心と一致している。
レチクルパターン1100内の第1組の開口は5つの八角形開口1105a−eを含んでいる。これらの開口によりIRエネルギはFLIR LOSアライメント手順中にレチクル1010を通過することができる。後述するように、第1の4つの開口1105a−dはFLIR LOSをFLIR焦点面アレイの中心に対して対称的にアライニングするのに使用される。第5の開口はFLIR LOSをFLIR焦点面アレイに対して回転的にアライニングするのに使用される。
The first set of openings in
レチクルパターン1100はいくつかの市松模様の開口1110も有している。市松模様開口は特殊信号処理ソフトウェアと共に使用される。次に、このソフトウェアはFLIRアライメント手順の前にFLIR画像を結像させる手順を制御する。大きい市松模様開口は特にWFOV FLIR画像を結像させるのに使用され、小さい市松模様開口は特にNFOV FLIR画像を結像させるのに使用される。市松模様開口を利用する信号処理ソフトウェアについては後述する。
The
最後に、レチクルパターン1100は4つの楔状開口1115を含んでいる。前記した八角形開口とは異なり、楔状開口1115はレーザLOSアライメント手順中にレーザ送信機450からのレーザエネルギをレチクル1010へ通すことができる。
Finally, the
次に図12に関連して、FLIR LOS、レーザ送信機LOS、次にLRR LOSおよびLST LOSをボアサイトする方法について詳細に説明する。最初に、ブロック1205に従ってボアサイトコマンドが発生される。次に、ブロック1210に示すように、ピッチジンバルが165°回転する。ピッチジンバルを165°回転することにより、BM474はFLIR光路とレーザ光路の一体部となる。次に、サーボモータを制御してボアサイト手順中にさまざまなIRおよびレーザオプティクスが動かされる信号処理ルーチンがブロック1215に従って活性化される。次に、それぞれブロック1220および1225に従って、NFOV FLIR画像およびWFOV FLIR画像がFLIR検出器/クーラーアセンブリ427内の焦点面アレイ480上に結像される。ブロック1230に従って、NFOVおよびWFOV FLIR画像が結像されるとFLIR LOSアライメント手順が開始される。前記したように、FLIR LOSはIR/可視光源1015、レチクルパターン1100および、特に、レチクルパターン1100内の八角形開口1105a−eを使用して焦点面アレイ480の中心とアラインされる。FLIR LOSアライメント手順は最初にIR/可視光源1015により照射して遂行される。IRおよび可視光エネルギはレチクルパターン1100内の5つの八角形開口1105a−eを通過する。5つの八角形開口1105a−eの各々を通過するエネルギにより、焦点面アレイ480上の5つの対応する領域が照射される。ロールサーボが固定されていると、前記した信号処理ルーチンによりピッチおよびローサーボは最初の4つの八角形開口1105a−eに対応する焦点面アレイ480上の最初の4つの照射領域が焦点面アレイ480の中心周りに対称的に配置されるまでピッチおよびヨージンバルを回転させるように指令される。次に、ピッチおよびヨーサーボがそれらの位置を保持していると、信号処理ルーチンおよびデロールサーボは第5の八角形開口1105eに対応する焦点面アレイ480上の第5の照射領域を使用して、焦点面アレイ480に対するレチクルパターン1100のロールアライメントを実施してBSMに対するFLIR LOSのアライメントを完了する。
Next, a method for boresighting the FLIR LOS, the laser transmitter LOS, and then the LRR LOS and LST LOS will be described in detail with reference to FIG. Initially, a boresight command is generated according to
FLIR LOSがアラインされると、レーザLOSはブロック1235に示すようにアラインされる。レーザLOSをアラインするために、レーザ送信機450は20Hzの公称レートで連続パルスストリームを発生開始する。前記したように、レーザフィルタ1025はレーザ送信機450からのレーザエネルギをレチクルパターン1100内のある開口、特に、レチクルパターン1100中心の60°楔状開口1115および60マイクロラジアン穴しか通さない。図13の位置1305に示すように、レーザ送信機450が送信を開始する時に、レーザスポットは4つの楔状開口1115の中の一つと一致しないことがある。レーザスポットを4つの楔状開口1115の中の一つと一致させるために、ボアサイトアルゴリズムにより一対のリズレイプリズムR1はレーザスポットをサーチパターン1310内のさまざまな位置へ動かすように指令される。最後に、位置1315で示すように、レーザスポットは楔状開口1115の中の一つと一致する。その結果、レーザ検出器1020により検出される。次に、位置1320に示すように、ボアサイトアルゴリズムによりリズレイ対R1はレーザスポットを対応する楔状開口の最も近い半径方向縁へ動かすように指令される。半径方向縁の角度に基づいて、レチクルパターン1100中心の60マイクロラジアン穴に達するためにレーザスポットを動かさなければならない方向をボアサイトアルゴリズムにより決定することができる。図13に、レーザスポットの移動方向を連続するレーザスポット位置1320,1325および1330で示す。
Once the FLIR LOS is aligned, the laser LOS is aligned as shown at
レーザスポットが対応する楔状開口の内縁に達する場合、それはレチクルパターン1100中心からおよそ500マイクロラジアンである。次に、図14Aから図14Fに示すように、ボアサイトアルゴリズムによりリズレイ対R1はレーザスポットを考えられるいくつかの矩形格子パターンの中の一つに従っていくつかの格子位置へ動かすように指令され、各矩形格子パターンはまさしく中心の60マイクロラジアン穴を含むレチクルパターン1100中心の1064マイクロラジアン円形領域の一部を包含している。使用する特定の格子パターンはレーザスポットをレチクルパターン1100の中心へ向けて動かすための案内として使用された半径方向縁の角度によって決まる。前例では、レーザスポットは楔状開口1350の低縁に沿ってレチクルの中心へ向かって動いて、楔状開口1350の内縁に達する時に図14Aに示す位置1405に配置されるようにされた。したがって、図14Aに示す矩形格子パターンはレーザスポットのレチクルパターン1100の中心に対するアライメントを微調整するための案内として使用される。
When the laser spot reaches the inner edge of the corresponding wedge-shaped opening, it is approximately 500 microradians from the center of the
リズレイ対R1がレーザスポットを、例えば、図14Aに示す格子パターンに関連する各格子パターン位置へ動かす前に、ボアサイトアルゴリズムにより偏光コンペンセータ454はBSMへ送られるレーザエネルギの量を減衰させるよう指令される。レーザエネルギは集束されたレーザエネルギがレチクルを破損させるのを防止してエネルギレベルをレーザ検出器1020により検出可能な範囲内となるように調整するために減衰される。レーザエネルギを減衰させた後で、リズレイ対R1はレーザスポットを各格子パターン位置へ動かす。レーザ検出器1020により検出される最大レーザエネルギ検出に対応する位置が最善レーザLOSボアサイトアライメント位置として識別される。
Prior to Risley pair R1 moving the laser spot to each grating pattern position associated with the grating pattern shown in FIG. The The laser energy is attenuated to prevent the focused laser energy from damaging the reticle and to adjust the energy level to be within a range detectable by the
次に、ブロック1237に従って、焦点面アレイ480上に照光される画像が180°回転される。それはデロールプリズムを90°回転させて行われる。次に、ブロック1230に従ったFLIR LOS手順およびブロック1235に従ったレーザLOS手順が繰り返される。これらの手順を繰り返すことにより、IRエネルギおよびレーザエネルギが一部異なる光路を進む事実によるFLIR LOSとレーザLOS間のいかなるアライメントエラーもボアサイトアルゴリズムにより校正される。
Next, according to
IRエネルギは八角開口1105を通過し、それらはレチクルパターン1100中心の60マイクロラジアン穴の周りに対称的に配置されているため、60マイクロラジアン穴に対するレーザLOSのアライメントによりFLIR LOSとレーザLOS間の精密なアライメントが達成される。前記したレーザLOS対FLIR LOSボアサイトアルゴリズムは42マイクロラジアン以内まで正確でありレーザビームの拡散は120マイクロラジアン以下である。
The IR energy passes through the octagonal aperture 1105 and they are symmetrically arranged around the 60 microradian hole in the center of the
最後に、それぞれブロック1240および1245に従ってLRR462およびLST464がアラインされる。LRR462およびLST464をアラインするために、レーザ送信機450がターンオフされレーザダイオード1030がターンオンされる。レーザダイオード1030から放出されるレーザエネルギはレチクルパターン1100中心に位置する60マイクロラジアン穴を通って送られる。次に、レーザダイオード1030からのエネルギがレーザ光路に沿ってCOA456内へ通される。次に、COA456はレーザエネルギをLRR462内へ向ける。LRR LOSはリズレイプリズム466対を回転させてアラインされる。次に、COA456はレーザエネルギをLST464内へ向けてLSTLOSが同様にアラインされる。
Finally, LRR 462 and LST 464 are aligned according to
代替実施例では、図15に示されたように、電気−光学サブシテムは、結合LST/LRR組立体1505を採用する。LST及びLRRが1つの結合単位の部品であるとき、レーザ復帰エネルギーをLRR及びLST内へ交互に指向させるなんらの必要ももはやない。したがって、代替実施例では、COA456は非常に簡単化される。特に、LRR/LSTスイッチ466、BSC472、及び2つのミラーが除かれ、それによってCOA456の複雑性を低める。更に、LRRとLSTを結合することによって、LRR及びLSTを別々に照準させる必要がもはやない。また、LRRとLSTを結合することによって、かつLRR/LSTスイッチ466、BSC472、2つの前述のミラーを除去することによって、テレビジョン・カメラ1510にとって使用可能である追加の空間が存在し、このカメラはAOIの近IR(赤外線)像を表すのに使用することがきる。
In an alternative embodiment, the electro-optic subsystem employs a combined LST /
図16は、結合LRR/LST組立体1505の構成を示す。LSTは、好適には、カッドセル感光装置であって、この装置では各セルが電気信号1605aから1605dを出力し、これらの信号の各々は相当するセルを照射するレーザ・エネルギーの量に比例する。カッドセルLSTは、一般に、当業者に周知である。LRR1610は2つの高インピーダンス・バッファ領域1615aと1615bの交差点でカッドセル装置の中心に直接位置決めされたピン・ダイオードであり、これらの2つのバッファ領域は互いからカッドセルを電気絶縁する。LSTカッドセルは、集積LRRピンダイオード共に、ハイブリッド内に収容される。LSTセンサ及びLRRセンサの両方用前置増幅器及び後置増幅器は、このハイブリッド内に共設される。
FIG. 16 shows the configuration of the combined LRR /
セグネント化窓及びEMI格子
好適実施例では、上に説明した光−電気サブシステムは、ポッド組立体内に収容され、この組立体の前部(すなわち、シュラウド)が図17に示されている。ポッド組立体は、ホスト・プラットフォームに接続される。例えば、ポッド組立体は、F−15、F−16、又はF−18のような戦闘用航空機の翼上のパイロンから懸架される。シュラウド組立体は上に説明した光−電子機器を物理的に保護する一方、レーザ・エネルギー及びIR(赤外線)エネルギーはセグメント化窓1705を通してシュランド組立体の内、外へ通過する。
Segmented Window and EMI Grating In the preferred embodiment, the opto-electrical subsystem described above is housed in a pod assembly, and the front (ie, shroud) of this assembly is shown in FIG. The pod assembly is connected to the host platform. For example, the pod assembly is suspended from a pylon on the wing of a combat aircraft such as F-15, F-16, or F-18. While the shroud assembly physically protects the opto-electronic equipment described above, laser energy and IR (infrared) energy pass through the segmented window 1705 into and out of the Shland assembly.
窓は、4つのセグメント又はパネル1705aから1705dを有する。これらのセグメントは、システムの空気−光学性能を最適化するように設計される。例えば、これらのゼグメント又はパネルは、エネルギーが上に説明した光−電子センサ内へ反射して戻るのを減少させるか又は防止する。また、これらのパネルは、20,000AGL(地上高度)におけるミッション臨界ピッチ角0°及び20でモジュラ伝達関数(MTF)対ジンバル角を最適化する。更に、これらの窓パネルは、ピッチで+35°から−155°、ロールで360°、及びヨー(yaw)で±5°にわたりセンサ走査を支援する。更に、セグメント化窓は、シュラウド・フォロアの代わりに採用される。シュラウド・フォロアは、より多くのハードウェアを必要としかつ大きなレーダ断面積(RCS)及び空力抵抗係数を現す。 The window has four segments or panels 1705a to 1705d. These segments are designed to optimize the air-optical performance of the system. For example, these segments or panels reduce or prevent energy from reflecting back into the opto-electronic sensor described above. These panels also optimize the modular transfer function (MTF) versus gimbal angle at mission critical pitch angles of 0 ° and 20 at 20,000 AGL (ground altitude). In addition, these window panels support sensor scanning over + 35 ° to -155 ° in pitch, 360 ° in rolls, and ± 5 ° in yaw. In addition, segmented windows are employed instead of shroud followers. Shroud followers require more hardware and exhibit large radar cross sections (RCS) and aerodynamic drag coefficients.
4つの窓パネルは、基質材料及び3つの必要とされるコーティングで構成される。これらのコーティングは、すなわち、電磁干渉コーティング、耐久性反射防止(DAR)コーティング、及び内部反射防止(IAR)コーティングである。いくつもの異なる材料を基質材料に使用することもできる。例えば、この目的に“Cleartran”(多重スペクトルZnS)が普通使用される。これは、良好な多重スペクトル特性を現すが、非常に耐久性であると云うわけではない。対照的に、サファイアは、非常に耐久性でかつそれは中波範囲(すなわち、〜3〜4.5マイクロメートル)で良好な透過特性を現す。したがって、好適実施例では、サファイアが基質材料に使用される。 The four window panels are composed of the substrate material and the three required coatings. These coatings are electromagnetic interference coatings, durable anti-reflection (DAR) coatings, and internal anti-reflection (IAR) coatings. A number of different materials can be used for the substrate material. For example, “Cleartran” (multispectral ZnS) is commonly used for this purpose. This exhibits good multispectral characteristics, but is not very durable. In contrast, sapphire is very durable and it exhibits good transmission properties in the mid-wave range (ie, ˜3 to 4.5 micrometers). Thus, in the preferred embodiment, sapphire is used as the substrate material.
前述のパネルの各々はまた、EMI(電磁干渉)格子を含む。一般に、EMI格子は、動作環境内に存在することがある大きなEM(電磁)界へのセンサ及びセンサ・エレクトロニックスの露出を減少させる。例えば、EMI格子は、システム・エレクトロニックス(例えば、IMU(慣性測定装置)、FLIR(前方監視赤外線レーダ)アナログ・エレクトロニックス、FSM(飛点顕微鏡)プローブ)上へのEM界エネルギーの影響を最小限にする又は除去するために使用されることがあり、これらのシステム・エレクトロニックスはホスト・プラットフォーム(例えば、F−16、F−18)上に設置された源(すなわち、レーダ)から発射するこの型式の放射に敏感である。この格子はまた、ホスト・プラットフォーム上に設置されたエレクトロニックスに悪影響を及ぼすおそれがあるポッド組立体内に設置されたエレクトロニックスからのEMエネルギーを最小限にすることがある。 Each of the aforementioned panels also includes an EMI (electromagnetic interference) grating. In general, EMI gratings reduce the exposure of sensors and sensor electronics to large EM (electromagnetic) fields that may be present in the operating environment. For example, EMI gratings minimize the impact of EM field energy on system electronics (eg, IMU (Inertial Measurement Unit), FLIR (Forward Monitoring Infrared Radar) Analog Electronics, FSM (Flying Point Microscope) probe) These system electronics launch from a source (ie, radar) installed on a host platform (eg, F-16, F-18). Sensitive to this type of radiation. This grid may also minimize EM energy from the electronics installed in the pod assembly, which can adversely affect the electronics installed on the host platform.
一般に、EMI格子は、当業者に周知である。しかしながら、先行EMI格子は正方形パターン又は極(同心)パターンを採用する。これら先行EMI格子パータンは、FLIR像上に許容不可能なアーチファクトを発生する。例えば、正方形格子パターンは、軸外れ光源から放射状に拡がる4つの線に沿ってエネルギーを集中して、図18に示されたようなエネルギー・アーチファクト1800を生じる。このエネルギーは、FLIR像上に現れかつ許容不可能である。
In general, EMI gratings are well known to those skilled in the art. However, the leading EMI grid employs a square pattern or a polar (concentric) pattern. These preceding EMI grid patterns generate unacceptable artifacts on the FLIR image. For example, a square grid pattern concentrates energy along four lines that radiate from an off-axis light source, resulting in an
好適実施例では、図19に示されたように円のアレーを含むEMI格子パターンが採用される。このEMI格子パターンは、迷光を特定の軸に沿ってよりはむしろ放射状に案内又は回折し、このようにしてFLIR像上の不要な光エネルギー・ア−チファクトを減少又は除去する。図19の配置では各円は、好適には、5マイクロメートルの線幅及び320マイクロメートルの直径を有する。繰り返しオフセット(すなわち、2つの隣接する円の中心間の距離)は315マイクロメートルであり、ここでは円の正接点において円形線の100パーセント・オーバラップがある。上に説明した特定EMI格子は、EMI格子の1模範的実施例を単に表す。当業者が承知するように、上に説明したEMI格子パターンの意図する範囲を超えることなく、他の寸法を採用してよい。 In the preferred embodiment, an EMI grid pattern including a circular array is employed as shown in FIG. This EMI grating pattern guides or diffracts stray light radially rather than along a particular axis, thus reducing or eliminating unwanted light energy artifacts on the FLIR image. In the arrangement of FIG. 19, each circle preferably has a line width of 5 micrometers and a diameter of 320 micrometers. The repeat offset (ie, the distance between the centers of two adjacent circles) is 315 micrometers, where there is a 100 percent overlap of the circular line at the circle tangent. The particular EMI grating described above represents just one exemplary embodiment of an EMI grating. As those skilled in the art are aware, other dimensions may be employed without exceeding the intended range of the EMI grid pattern described above.
本発明のEMI格子は、先行技術におけるのと全く同じようにしてセグメント化窓パネルに取り付けられる。まず、3つの金属層、すなわち、内側接着層、中間伝導層、及び外側保護層が窓に当てがわれる。各層には異なる金属が使用されてよいが、しかしながら、典型的に、クロムが内側層に、金が中間層に、及びチタンが外側層に使用される。“マスク”が窓材料を覆って置かれ、次いで、紫外線光に露出される。紫外線光は、マスクによって保護されない領域から金属層を取り除く。マスクが取り外されるとき、EMI格子が窓に固定される。 The EMI grid of the present invention is attached to the segmented window panel in exactly the same manner as in the prior art. First, three metal layers are applied to the window: an inner adhesive layer, an intermediate conductive layer, and an outer protective layer. Different metals may be used for each layer, however, typically chromium is used for the inner layer, gold for the intermediate layer, and titanium for the outer layer. A “mask” is placed over the window material and then exposed to ultraviolet light. Ultraviolet light removes the metal layer from areas not protected by the mask. When the mask is removed, the EMI grid is secured to the window.
故障分離
電気−光学サブシステムは、いくつものサーボ・システムを含む。各サーボ・システムは、1つ以上の増幅器、及び単相、二相、又は三相サーボ・モータを含む。これらのサーボ・システムは、電気−光学サブシステム内の種々のレンズ、プリズム、ミラー、及び波長板を回転及び/又は並進させるために必要な電力(power)又は機械力を与える。サーボ・システムは、二相ブラシレス直流モータ及びパルス幅変調(PWM)増幅器サーボ・システム(すなわち、ピッチ・サーボ・システム及びデロール・サーボ・システム)を含む。また、三相ブラシレス直流モータ、PWM増幅器サーボ・システム(すなわち、ロール・サーボ・システム)も含まれる。更に、いくつかの単相モータ、直線増幅器サーボ・システム(すなわち、種々のレーザ及びFLIR収束組立体サーボ・システム、熱基準サーボ・システム、FSMサーボ・システム、リズリープリズム・サーボ・システム、ヨーサーボ・システム、及び制御サーボ・システム、入口及び出口空気流サーボ・システム)がまた含まれる。
Fault Isolation The electro-optical subsystem includes a number of servo systems. Each servo system includes one or more amplifiers and a single phase, two phase, or three phase servo motor. These servo systems provide the power or mechanical force necessary to rotate and / or translate the various lenses, prisms, mirrors, and wave plates in the electro-optic subsystem. Servo systems include two-phase brushless DC motors and pulse width modulation (PWM) amplifier servo systems (ie, pitch servo systems and deroll servo systems). Also included are three-phase brushless DC motors, PWM amplifier servo systems (ie, roll servo systems). In addition, several single-phase motors, linear amplifier servo systems (ie various laser and FLIR focusing assembly servo systems, thermal reference servo systems, FSM servo systems, Risley prism servo systems, yaw servo servo systems) Systems, and control servo systems, inlet and outlet airflow servo systems) are also included.
上に識別したサーボ・システムのどれかにおける故障条件の存在を検出するために、本発明は、故障条件が所与のサーボ・システムの増幅器部分に又は所与のサーボ・システムのモータ部分に起こっているかどうか判定することができる故障分離能力を与える。所与のサーボ・システムの増幅器部分又はモータ部分への故障を分離することによって、サーボ・システム全体を取り外す又は交換する必要を回避する。その代わりに、故障条件を含む増幅器部分又はモータ部分のみを取り外す及び/又は交換するだけでよい。先行技術は試験負荷及びこれらの負荷を回路に入出させるスイッチング手段を必要としてきた。本技術は、試験負荷を必要としない。 In order to detect the presence of a fault condition in any of the servo systems identified above, the present invention allows a fault condition to occur in the amplifier part of a given servo system or in the motor part of a given servo system. Provides fault isolation capability that can be determined whether or not. By isolating faults to the amplifier or motor portions of a given servo system, the need to remove or replace the entire servo system is avoided. Instead, only the amplifier part or motor part containing the fault condition need be removed and / or replaced. The prior art has required test loads and switching means that cause these loads to enter and exit the circuit. This technique does not require a test load.
図20は、二相ブラシレス直流モータ、PWM増幅器サーボ・システム回路2000の回路図である。通常条件下で、回路2000は二相モータMの巻線を通る電流の整流を制御し、これらの巻線は、立ち代わって、モータ軸の回転を制御する。特に、二相ブラシレス直流モータ、PWM増幅器サーボ・システム回路2000は、2つのPWM増幅器A及びBを含む。これらの増幅器A及びBの各々は、2つの上側励振トランジスタT1とT2、及び2つの下側励振トランジスタT3とT4を有する。モータ巻線を通る電流を整流しこのようにして二相モータMの軸を回転させるために、当業者が理解するように各増幅器内の上側励振トランジスタを同じ増幅器の他の側部上の下側励振トランジスタと対にすることが必要である。例えば、増幅器A内で、トランジスタT1はトランジスタT4と対にされることになり、トランジスタT2はトランジスタT3と対にされることになる。同様に、増幅器B内で、トランジスタT1はトランジスタT4と対にされることになり、トランジスタT2はトランジスタT3と対にされることになる。そこで、まず増幅器A内で、次いで増幅器B内で、励振トランジスタの各対を交互に活性化する(相補スイッチングとして周知の技術)ことによって、二相モータ、PWM増幅器サーボ・システム回路2000は、モータMの軸上に定トルクを維持することができる。
FIG. 20 is a circuit diagram of a two-phase brushless DC motor, PWM amplifier
二相モータ、PWM増幅器サーボ・システム回路2000はまた、制御回路2005を含む。制御回路2005は、明確に云えば、標準帰還構成を使用して負荷電流を制御するために、相補スイッチング・プロセスのタイミング(すなわち、いつ各励振トランジスタ対を活性化させるか)を制御する。本発明では、制御回路2005は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレー(FPGA)で以て実現される。しかしながら、当業者が容易に理解するように、制御回路2005を本発明の精神に反することなく他の形式の論理を使用して実現することができる。
The two phase motor, PWM amplifier
更に、二相モータ、PWM増幅器サーボ・システム回路2000内の各増幅器A及びBは、2つの上側電流センシング抵抗器R1及びR2を含む。上側電流センシング抵抗器R1及びR2は、それぞれ、上側励振トランジスタT1及びT2を通して流れる電流の量を監視する。更に、各増幅器A及びBは、下側電流センシング抵抗器Roを含む。下側電流センシング抵抗器Roは、下側励振トランジスタT3及びT4を通して流れる電流を監視するために利用される。重要なのは、本発明では増幅器A及びBが絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)を含むことに注意することである。IGBTは、当業者が容易に理解するように、それらの利用が、270ボルト電源Vccを与えられた制御回路2005の設計を簡単化すると云う理由から、一部、利用される。しかしながら、当業者がまた認めるように、MOSFET及びバイポーラ・トランジスタのような固体スイッチを採用することもできる。
In addition, each amplifier A and B in the two-phase motor, PWM amplifier
一般に、二相、PWM増幅器サーボ・システム故障分離プロセスは、次のように働く。トランジスタ対の相補スイッチングが動作不能にされる。制御回路2005が、励振トランジスタの対、例えば、増幅器A内のT1及びT4を活性化する。制御回路2005は、次いで、この励振トランジスタ対を不活性化し、立ち代わって、他の励振トランジスタ対の各々、すなわち、増幅器A内のT2とT3、及び増幅器B内のT1とT4、及び増幅器B内のT2とT3を活性化及び不活性化する。正規動作条件下で(すなわち、故障条件が存在しないとき)、各励振トランジスタ対の活性化によって、電流の特定量が、相当する上側電流センシング抵抗器R1又はR2を通して、相当する上側励振トランジスタT1又はT2を通して、相当するサーボ・モータ巻線を通して、相当する下側励振トランジスタT3又はT4を通して、及び最終的に下側電流センシング抵抗器Roを通して流される。もし、事実、故障条件が存在しないならば、上側電流センシング抵抗器R1又はR2を横断して及び下側電流センシング抵抗器Roを横断して既知の電圧降下が常に現れることになる。しかしながら、もし故障条件が存在するならば、上側電流センシング抵抗器R1又はR2を通して及び/又は下側電流センシング抵抗器Roを横断して流れる電流の量が顕著な影響を受けることになる。上に識別した励振トランジスタ対の各々のような抵抗器を通して流れる電流の量を監視することによって、下に更に詳細に説明するように、次の単一点故障条件、すなわち、モータ巻線短絡、モータ巻線開路、増幅器短絡、モータ巻線地絡、増幅器開路を分離することができる。
In general, the two-phase, PWM amplifier servo system fault isolation process works as follows. Complementary switching of the transistor pair is disabled. A
図21は、本発明の好適実施例による、二相モータ、PWM増幅器故障分離プロセスのステップを示す流れ図である。図21によれば、制御回路2005が、ブロック2101によって示されたように相補スイッチングを動作不能にすることによってプロセスを開始する。いったん相補スイッチングが動作不能にされると、制御回路2005は、自由になって、故障分離の目的のために励振トランジスタ対を活性化及び不活性化する。
FIG. 21 is a flow diagram illustrating the steps of a two-phase motor, PWM amplifier fault isolation process, according to a preferred embodiment of the present invention. According to FIG. 21, the
相補スイッチングが動作不能にされた後、制御回路2005は、ブロック2105によって示されたように、正制御電流命令+Iを発生する。正制御電流命令は、励振トランジスタT1及びT4を含むトランジスタ対を活性化する。制御回路2005は、判定ブロック2110によって示されたように、上側電流センシング抵抗器R1を通して流れる電流の大きさが正規であるかどうか又はそれが正規量を超えるかどうか、すなわち、それが所定しきい値を超えるかどうか判定する。もし上側電流センシング抵抗器R1を通して流れる電流の大きさが過大であるならば、判定ブロック2110から出る“YES”経路に従って、制御回路2005は、判定ブロック2112によって示されたように、下側電流センシング抵抗器R0を通して流れる電流の大きさが零に等しいかどうか判定する。もし下側電流センシング抵抗器R0を通して流れる電流が零に等しいならば、制御回路2005は、ブロック2113によって示されたように、増幅器SHUTDOWN(運転停止)命令を発生することになる。制御回路2005が電流の量が零に等しいと判定するからには、ブロック2114によって示されたように、故障条件はモータ巻線地絡と識別される。もし制御回路2005が下側電流センシング抵抗器を通して流れる電流が零に等しくないと判定するならば、判定ブロック2112から出る“NO”経路に従って、制御論理2005は、ブロック2115によって示されたように、それでもやはり、増幅器SHUTDOWN命令を発生することになる。しかしながら、上側電流センシング抵抗器R1を通る電流の過大な量が引き起こす故障条件がモータ巻線内の短絡に因るものか又は増幅器内の短絡に因るものか依然として判定されない。したがって、制御回路は、次いで、ブロック2120によって示されたように、負電流命令−Iを発生し、この命令が励振トランジスタT2及びT3を含むトランジスタ対を活性化する。制御回路2005は、いまや、上側電流センシング抵抗器R2を通して流れる電流の大きさが過大であるかどうか、すなわち、それが、ブロック2125によって示されたように、所定しきい値を超えるかどうか判定する。もし上側電流センシング抵抗器R2を通して流れる電流の量がしきい値を超えるならば、判定ブロック2125から出る“YES”経路に従って、制御回路2005は、ブロック2130によって示されたように、もう一度、増幅器SHUTDOWN命令を発生する。電流の過大量が両上側電流抵抗器RI及びR2を通して引き出されたからには、ステップ2135によって示されたように、故障条件はサーボ・モータ巻線短絡と識別される。しかしながら、もし上側電流センシング抵抗器R2を通して流れる電流の大きさが所定しき値を超えないならば、判定ブロック2125から出る“NO”経路に従って、すなわち、上側電流センシング抵抗器が電流の過大量を引き出す場合に限り、ステップ2140によって示されたように、故障条件は増幅器短絡と識別される。
After complementary switching is disabled,
もし、ブロック2105に従って、正電流命令+Iを発生した後、制御回路2005が、判定ブロック2110から出る“NO”経路に従って、上側電流センシング抵抗器R1を通して流れる電流の大きさが所定しきい値を超えないと判定するならば、制御回路2005は、判定ブロック2145に示されたように、下側電流センシング抵抗器Roを通して流れる電流の大きさが零に等しいかどうか判定する。もし下側電流センシング抵抗器を通して流れる電流の大きさが零に等しいならば、制御回路2005は、ブロック2150によって示されたように、負命令電流−Iを発生し、かつ、判定ブロック2155によって示されたように、上側電流センシング抵抗器R2を通して流れる電流の大きさが所定しきい値を超えるかどうか判定する。もし上側電流センシング抵抗器R2を通して流れる電流の大きさが所定しきい値を超えるならば、判定ブロック2155から出る“YES”経路に従って、制御回路2005は、ブロック2160によって示されたように、増幅器SHUTDOWN命令を発生することになる。電流の過大量が上側電流センシング抵抗器の1つのみ、すなわち、R2を通して検出されたからには、ステップ2165によって示されたように、故障条件は増幅器短絡と識別される。
If the positive current command + I is generated according to block 2105, the magnitude of the current flowing through the upper current sensing resistor R1 exceeds the predetermined threshold value according to the “NO” path from which the
しかしながら、もし上側電流センシング抵抗器R2を通して流れる電流の大きさが所定しきい値を超えないならば、判定ブロック2155から出る“NO”経路に従って、制御回路2005は、判定ブロック2170によって示されたように、下側電流センシング抵抗器を通して流れる電流の大きさが零に等しいかどうか判定することになる。もし下側電流センシング抵抗器Roを通して流れる電流が零に等しい、すなわち、T1及びT4が活性化されるときかつT2及びT3が活性化されるとき両R1及びR2が電流の正規量を引き出しかつRoが電流を引き出さないならば、ステップ2175によって示されたように、故障条件はモータ巻線開路と識別される。もし下側電流センシング抵抗器Roが零に等しくないならば、判定ブロック2170から出る“NO”経路に従って、すなわち、T1及びT2が活性化されるときに限り両抵抗器R1及びR2は電流の正規量を引き出しつつありかつRoは電流を引き出さず、ステップ2180によって示されたように、故障条件は増幅器開路と識別される。
However, if the magnitude of the current flowing through the upper current sensing resistor R2 does not exceed the predetermined threshold, the
しかしながら、もし下側電流センシング抵抗器Roを通して流れる電流の大きさが零に等しくないならば、判定ブロック2145から出る“NO”経路に従って、制御回路2005は、ブロック2185によって示されたように、負命令電流−Iを発生し、この命令が励振トランジスタT2及びT3を含むトランジスタ対を活性化する。制御回路2005は、次いで、判定ブロック2190によって示されたように、上側電流センシング抵抗器R2を通して流れる電流の大きさが所定しきい値を超えるかどうか判定する。もし上側電流センシング抵抗器R2を通して流れる電流の大きさがしきい値を超えるならば、判定ブロック2190から出る“YES”経路に従って、すなわち、電流の過大量が上側電流センシング抵抗器の1つのみを通して流れ、制御回路2005は、ブロック2160によって示されたように、増幅器SHUTDOWN命令を発生し、かつ、ステップ2165によって示されたように、故障条件は増幅器短絡と識別される。
However, if the magnitude of the current flowing through the lower current sensing resistor Ro is not equal to zero, according to the “NO” path exiting decision block 2145, the
しかしながら、もし上側電流センシング抵抗器R2を通して流れる電流の大きさが所定しきい値を超えないならば、判定ブロック2190から出る“NO”経路に従って、制御回路2005は、判定ブロック2195によって示されたように、下側電流センシング抵抗器Roを通して流れる電流の大きさが零に等しいかどうか判定する。もし下側電流センシング抵抗器Roを通して流れる電流が零に等しいならば、判定ブロック2195から出る“YES”経路に従って、すなわち、T2及びT3が活性化されるときに限りR1及びR2が電流の正規量を引き出しつつありかつRoを通る電流の量が零であり、ステップ2180によって示されたように、故障条件は増幅器開路と識別される。もし下側電流センシング抵抗器Roを通して流れる電流の大きさが零に等しくないならば、判定ブロック2195から出る“NO”経路に従って、すなわち、どちらかの励振トランジスタ対が活性化されるときR1及びR2が電流の正規量を引き出しつつありかつRoが零でなく、制御回路2005は、ステップ2199によって示されたように、単一点故障が識別されないことを表示することになる。
However, if the magnitude of the current flowing through the upper current sensing resistor R2 does not exceed the predetermined threshold, the
上に説明した故障分離プロセスは二相モータ、PWM増幅器サーボ・システムの1相にのみ適するので、前述の故障分離プロセスを第2相に対して(すなわち、モータの第2相と第2増幅器との間の故障を分離するために)繰り返すことができる。事実、三相以上のサーボ・システムが採用されている場合、存在する相の数だけ多くの回数にわたって前述のプロセスを繰り返すことができる。表Iは、本発明の好適実施例による二相、PWM増幅器故障分離プロセスをまとめたものである。
図22は、三相モータ、PWM増幅器サーボ・システム回路2200の回路図である。三相モータ、PWM増幅器サーボ・システム回路2200は、上側励振トランジスタT1及び下側励振トランジスタT4を含む位相励振器A、上側励振トランジスタT2及び下側励振トランジスタT5を含む位相励振器B、及び上側励振トランジスタT3及び下側励振トランジスタT6を含む位相励振器Cを有するPWM増幅器を採用する。重要なのは、励振トランジスタがIGBTであることに注意することである。しかしながら、やはり、当業者が認めるように、MOSFET及びバイポーラ・トランジスタのような他の固体スイッチを採用することもできる。三相モータ、PWM増幅器サーボ・システム回路2200もまた制御論理2205を採用し、この制御論理は次の励振トランジスタ対、すなわち、T1とT5、T1とT6、T2とT6、T2とT4、T3とT4、及びT3とT5の活性化を制御する。当業者が容易に理解するように、上に識別したトランジスタ対の活性化は、三相モータMの3つの巻線MA、MB、MCの各々を通る電流を制御する。上に識別した励振トランジスタ対の各々を適当に活性化することによって、制御論理2205は、三相モータMの軸上に定トルクを維持することができる。
FIG. 22 is a circuit diagram of a three-phase motor, PWM amplifier servo system circuit 2200. The three-phase motor, PWM amplifier servo system circuit 2200 includes a phase exciter A including an upper excitation transistor T1 and a lower excitation transistor T4, a phase exciter B including an upper excitation transistor T2 and a lower excitation transistor T5, and an upper excitation. A PWM amplifier having a phase exciter C including a transistor T3 and a lower excitation transistor T6 is employed. It is important to note that the excitation transistor is an IGBT. However, as will be appreciated by those skilled in the art, other solid state switches such as MOSFETs and bipolar transistors can also be employed. The three-phase motor, PWM amplifier servo system circuit 2200 also employs
制御論理2205は、本発明の好適実施例ではソフトウェアによって制御される。したがって、制御論理2205は、当業者によってホール(Hall)符号又は位相符号化器帰還符号と呼ばれる一連の整流符号を受信する。各ホール符号は、制御論理2205に適当な励振トランジスタ制御線路1、……6を活性化させる。例えば、トランジスタT1及びT5を含むトランジスタ対を活性化する任を負うホール符号は、モータ軸の実位置にかかわらず、制御論理2205にトランジスタ制御線路1及び5を活性化せしめることになる。
The
本発明によれば、上に説明した二相モータ、PWM増幅器サーボ故障分離プロセスのように、三相モータ、PWM増幅器サーボ故障分離プロセスは、故障分離目的のために現存するサーボ・システム回路2200ハードウェアを利用する。したがって、三相モータ、PWM増幅器サーボ・システム回路2200はまた、3つの上側電流センシング抵抗器RA、RB、RC、及び下側電流センシング抵抗器Routを含む。一般に、故障分離は、サーボ・システム回路に電源電圧VCCの既知の量を印加し、かつ次いで上側電流センシング抵抗器RA、RB、RC、及び/又は下側電流センシング抵抗器Routを通して流れる電流の量を分析することで以て単一点故障条件を分離することによって、完遂される。三相モータ、PWM増幅器サーボ・システム故障分離プロセスは、次の単一点故障条件、すなわち、モータ巻線開路、モータ巻線短絡線絡、モータ巻線地絡、増幅器励振トランジスタ開路、増幅器励振トランジスタ短絡、増幅器出力ワイヤボンド開路を分離することができる。 In accordance with the present invention, like the two-phase motor, PWM amplifier servo fault isolation process described above, the three-phase motor, PWM amplifier servo fault isolation process is an existing servo system circuit 2200 hardware for fault isolation purposes. Wear. Thus, the three-phase motor, PWM amplifier servo system circuit 2200 also includes three upper current sensing resistors R A , R B , R C , and a lower current sensing resistor R out . In general, fault isolation applies a known amount of power supply voltage VCC to the servo system circuit, and then upper current sensing resistors R A , R B , R C , and / or lower current sensing resistors R out. This is accomplished by isolating the single point fault condition by analyzing the amount of current flowing through it. Three-phase motor, PWM amplifier servo system fault isolation process, the following single point fault conditions: motor winding open circuit, motor winding short circuit fault, motor winding ground fault, amplifier excitation transistor open circuit, amplifier excitation transistor short circuit The amplifier output wire bond open circuit can be isolated.
図23A及び23Bは、本発明の好適実施例に従う、三相モータ、PWM増幅器故障分離プロセスの詳細ステップを示す流れ図である。図23Aによれば、制御論理2205は、モータ巻線を通る電流の整流を制御するために本来使用されるホール符号を取り消すことによって、かつ、ブロック2305によって示されたように、所望励振トランジスタ対(例えば、上側励振トランジスタT1及び下側励振トランジスタT5)に相当するホール符号を発生することによって、開始する。ホール符号は、立ち代わって、ブロック2310に示されたように、制御論理2205に所望トランジスタ対に相当する適当なトランジスタ制御線路(例えば、トランジスタ制御線路1及び5)を活性化させることになる。
FIGS. 23A and 23B are flowcharts illustrating the detailed steps of a three phase motor, PWM amplifier fault isolation process, in accordance with a preferred embodiment of the present invention. According to FIG. 23A, the
次に、制御論理2205は、ブロック2315によって示されたように、相当する上側電流センシング抵抗器を通して流れる電流(例えば、上側電流センシング抵抗器RA又はRB又はRCをそれぞれ通る電流IA又はIB又はIC)が所定しきい値Tを超えるかどうか判定しなければならず、ここでしきい値Tはそうでなければ電流の過大量であるものを表す。もし上側電流センシング抵抗器が電流の過大量を引き出しつつあるならば、判定ブロック2315から出る“YES”経路に従って、制御論理2205は、ブロック2317によって示されたように、SHUTDOWN命令を発生し、かつブロック2320によって示されたように適当な状態フラグをセットし、このようにして現在励振トランジスタ対(例えば、T1及びT5)の活性化が過電流条件を生じたことを表示することになる。
Next, the
しかしながら、もし現在の励振トランジスタ対の活性化がSHUTDOWNを生じなかったならば、判定ブロック2315から出る“NO”経路に従って、制御論理2205は、判定ブロック2325によって示されたように、励振トランジスタ対の活性化がNO CURRENT(電流なし)条件(すなわち、出力抵抗器Routを通して流れる電流が零である)を生じたかどうか判定する。もし励振トランジスタ対の活性化がNO CURRENT条件を生じるならば、判定ブロック2325から出る“YES”経路に従って、制御論理2205は、ブロック2330によって示されたように、適当な状態フラグをセットすることになる。
However, if the current excitation transistor pair activation did not result in SHUTDOWN, then according to the “NO” path exiting
次のステップは、判定ブロック2335によって示されたように、前述の励振トランジスタ対の全て6つが活性化されているかどうか判定することである。もし全て6つの励振トランジスタ対が活性化されていないならば、判定ブロック2335から出る“NO”経路に従って、制御論理2205は、次の所望励振トランジスタ対を活性化するように異なるホール符号を発生することになる。判定ブロック2335から出る“YES”経路に従って、いったん全て6つの励振トランジスタ対が活性化されたならば、状態フラグが下に説明するように故障条件を分離するために必要な情報の全てを含む。
The next step is to determine whether all six of the aforementioned excitation transistor pairs have been activated, as indicated by
全て6つの励振トランジスタ対が活性化された後、状態フラグは、判定ブロック2340によって示されたように、励振トランジスタ対の2つが活性化されたとき増幅器SHUTDOWNが起こったこと、及びこれら2つの影響された励振トランジスタ対が同じ上側又は同じ下側励振トランジスタを含んでいたことを表示することがある。例えば、第1トランジスタ対は励振トランジスタ対T1及びT5を含むトランジスタ対であるかもしれないのに対して、第2トランジスタ対は第2トランジスタ対は励振トランジスタ対T1及びT6を含むトランジスタ対であるかもしれず、ここで両励振トランジスタ対が位相励振器Aからの上側励振トランジスタT1を含む。もし状態フラグがこの条件が起こっていることを表示するならば、判定ブロック2340から出る“YES”経路に従って、ブロック2345に示されたように、故障条件は増幅器短絡と識別されることになる。特に、故障分離プロセスは、故障条件を引き起こす励振トランジスタ、例えば、上の例における励振トランジスタT1を識別することになる。
After all six excitation transistor pairs have been activated, the status flag indicates that amplifier SHUTDOWN has occurred when two of the excitation transistor pairs have been activated, as indicated by
しかしながら、もし状態フラグがこの状態が起こったことを表示しないならば、判定ブロック2340から出る“NO”経路に従って、状態フラグはその代わりに、判定ブロック2350によって示されたように、2つの励振トランジスタ対が活性化されたときSHUTDOWNが起こったこと、及び両方の場合に同じ2つの位相励振器が係わりを持たされたことを表示することがある。例えば、状態フラグは、励振トランジスタT1及びT5を含むトランジスタ対の活性化中SHUTDOWNが起こったこと、及び励振トランジスタT2及びT4を含むトランジスタ対の活性化中SHUTDOWNが起こったことを表示することがある。この例では、位相励振器A及びBのみが影響される。もし状態フラグがこの状態が起こっていることを表示するならば、判定ブロック2350から出る“YES”経路に従って、ブロック2355によって示されたように、故障はモータ巻線短絡と識別されることになる。特に、故障分離プロセスは、上の例では、モータ巻線MA−MBのような、故障条件を引き起こすモータ巻線を識別することになる。
However, if the status flag does not indicate that this condition has occurred, according to the “NO” path exiting
もし状態フラグが判定ブロック2350内に識別された条件が存在することを表示しないならば、判定ブロック2350から出る“NO”経路に従って、判定ブロック2360に示されたように、状態フラグは4つの励振トランジスタ対が活性化されたときSHUTDWONが起こったことを表示することがあり、かつここで全て4つの影響された励振トランジスタ対が共通励振器を伴う。例えば、状態フラグは、励振トランジスタT1とT5、T1とT6、T2とT4、T3とT4を含むトランジスタ対の活性化中SHUTDOWNが起こったことを表示することがある。この例では、共に位相励振器Aに係わる上側励振トランジスタT1又は下側励振トランジスタT4が係わりを持たせられる。もし状態フラグがこの条件が起こったことを表示するならば、判定ブロック2360から出る“YES”経路に従って、ブロック2365によって示されたように、故障条件はモータ巻線地絡と識別されることになる。特に、故障分離プロセスは、上の例における位相励振器Aのような、故障条件を引き起こす位相励振器を識別することになる。
If the status flag does not indicate that the identified condition exists in decision block 2350, the status flag will be four excitations, as shown in decision block 2360, according to the “NO” path exiting decision block 2350. It may indicate that SHUTDWON has occurred when the transistor pair is activated, and where all four affected excitation transistor pairs are accompanied by a common exciter. For example, the status flag may indicate that a SHUTDOWN occurred during activation of the transistor pair including the excitation transistors T1 and T5, T1 and T6, T2 and T4, and T3 and T4. In this example, both the upper excitation transistor T1 and the lower excitation transistor T4 related to the phase exciter A are engaged. If the status flag indicates that this condition has occurred, the fault condition is identified as a motor winding ground fault, as indicated by
もし状態フラグが判定ブロック2360内に識別された条件が存在することを表示しないならば、判定ブロック2360から出る“NO”経路に従って、判定ブロック2370に示されたように、状態フラグは2つの励振トランジスタ対の活性化中NO CURRENT条件が起こったことを表示することがあり、かつここで2つの影響された励振トランジスタ対が同じ上側又は下側励振トランジスタに係わる。例えば、状態フラグは、励振トランジスタT1及びT5を含むトランジスタ対の活性化中かつ励振トランジスタT1及びT6を含むトランジスタ対の活性化中NO CURRENTが起こったことを表示することがある。この例では、影響された励振トランジスタ対の両方が上側励振トランジスタT1に係わる。もし状態フラグがこの条件が起こったことを表示するならば、判定ブロック2370からから出る“YES”経路に従って、ブロック2375によって示されたように、故障条件は増幅器開絡と識別されることになる。特に、故障分離プロセスは、上の例における励振トランジスタT1のような、故障条件を引き起こす励振トランジスタを識別することができる。
If the status flag does not indicate that the identified condition exists in decision block 2360, then the status flag will show two excitations as indicated in
もし状態フラグが判定ブロック2370内に識別された条件が存在することを表示しないならば、判定ブロック2370から出る“NO”経路に従って、状態フラグは4つの励振トランジスタ対の活性化中NO CURRENT条件が起こったことを表示することがあり、かつここで全て4つの励振トランジスタ対が共通位相励振器に係わる。例えば、状態フラグは、励振トランジスタ対T1とT5、T1とT6、T2とT4、T3とT4の活性化中NO CURRENT条件が起こったことを表示することがある。この例では、位相励振器Aが全て4つの励振トランジスタ対に共通である。もし状態フラグがこの条件が起こったことを表示するならば、判定ブロック2380から出る“YES”経路に従って、ブロック2385によって示されたように、故障条件はモータ巻線開路と識別されることになる。特に、故障分離プロセスは、上の例におけるモータ巻線MAのような、故障条件を引き起こしつつあるモータ巻線を識別することができる。
If the status flag does not indicate that the identified condition exists in
もし状態フラグが判定ブロック2380内に識別された条件が存在することを表示しないならば、判定ブロック2380から出る“NO”経路に従って、ブロック2390によって示されたように、故障分離プロセスは単一点故障条件が分離されていないことを表示することになる。
表IIは、本発明の好適実施例による、三相モータ、PWM増幅器故障分離プロセスをまとめたものであり、ここで“SD”はSHUTDOWNを意味し、“NC”はNO CURRENT条件を意味する。重要なことは、三相モータ、PWM増幅器サーボ・システム回路2200が“WYE”構成で結線されることである。しかしながら、当業者が容易に理解するように、同様の故障分離プロセスを“DELTA(デルタ)”結線された、三相モータ、PWM増幅器サーボ制御回路用に実現することができ、同じく本発明の精神に含まれると考えられる。 Table II summarizes the three phase motor, PWM amplifier fault isolation process according to the preferred embodiment of the present invention, where “SD” means SHUTDOWN and “NC” means NO CURRENT condition. What is important is that the three-phase motor, PWM amplifier servo system circuit 2200 is wired in a “WYE” configuration. However, as those skilled in the art will readily appreciate, a similar fault isolation process can be implemented for a “DELTA” wired, three-phase motor, PWM amplifier servo control circuit, and also the spirit of the present invention. It is considered to be included.
図24は、単相モータ、直線増幅器サーボ・システム回路2400の回路図である。通常動作条件下で、単相モータ、直線増幅器サーボ・システム回路2400は単相巻線を通る電流の整流を制御し、この電流が単相モータMSの軸の回転を制御する。
FIG. 24 is a circuit diagram of a single phase motor, linear amplifier
本発明の好適実施例では、単相モータ、直線増幅器サーボ・システム回路2400は、モノリシック二電力演算増幅器を含む単一供給、直線相互コンダクタンス・ブリッジ増幅器構成を採用する。特に、この構成は電源VLを含み、ここにVLは好適実施例では+28ボルトに等しい。電源VLは双方向負荷流ILOADを単相モータMSの巻線を通して流れさせ、ここで負荷電流ILOADは、演算増幅器Aと演算増幅器Bの入力に印加された電圧の量に直線的に比例する。
In the preferred embodiment of the present invention, the single phase motor, linear amplifier
単相モータ、直線増幅器サーボ・システム回路2400は、次のように働く。増幅器Aの出力電圧と電源電圧とが等しく(例えば、+28ボルトに等しく)かつ増幅器Bの出力電圧が0ボルトに等しいとき、負荷電流ILOADはその最大正値にある。増幅器Bの出力電圧と電源電圧とが等しくかつ増幅器Aの出力電圧が0ボルトに等しいとき、負荷電流ILOADはその最大負値にある。増幅器Aと増幅器Bの出力電圧とが等しいとき(例えば、増幅器Aと増幅器Bの出力が共にVL/2ボルトに等しいとき)負荷電流ILOADは零であることが、論理的に導かれる。更に、単相モータMSに掛かる電圧は0ボルトと+VLボルトとの間で変動することができ、したがって、負荷電流ILOADがこの電圧に対して直線的に変動する。それゆえ、当業者が容易に理解するように、単相モータ、直線増幅器サーボ・システム回路2400は、電圧命令の大きさ(すなわち、演算増幅器Aと演算増幅器Bの入力に印加される電圧の量)を変動させることによってサーボ・モータMSの軸に印加されるトルクの量を直線的に変動させることができる。
The single phase motor, linear amplifier
図24で直線増幅器A及びBの各々は、上側励振トランジスタ(図示されていない)及び下側励振トランジスタ(図示されていない)を含み、これらは図20に示された上側及び下側励振トランジスタに極く類似している。したがって、直線増幅器A内の上側励振トランジスタは単相モータMSを通る正負荷電流ILOADを発生する任を主として負うのに対して、直線増幅器B内の下側励振トランジスタは正負荷電流ILOADをシンクする。同様に、直線増幅器B内の上側励振トランジスタは単相モータMSに対する負負荷電流ILOADを発生する任を主として負うのに対して、直線増幅器A内の下側励振トランジスタは負負荷電流ILOADをシンクする。 In FIG. 24, each of linear amplifiers A and B includes an upper excitation transistor (not shown) and a lower excitation transistor (not shown), which are in addition to the upper and lower excitation transistors shown in FIG. Very similar. Thus, while the upper excitation transistor in linear amplifier A bears responsibility for generating a positive load current I LOAD through the single-phase motor M S mainly the lower excitation transistor in linear amplifier B positive load current I LOAD Sink. Similarly, the upper excitation transistor in linear amplifier B whereas assume responsibility for generating the negative load current I LOAD for single-phase motor M S mainly negative load current below the exciting transistor in linear amplifier A I LOAD Sink.
PWM増幅器サーボ組立体制御回路2000及び2200と異なり、単相モータ、直線増幅器サーボ・システム回路2400は、電源電流ISの量(すなわち、演算増幅器A及びBに印加される電流の量)に比例する電圧VSを発生するアナログ電源電流センシング増幅器2410、復帰電流±IRの量(すなわち、+IR又は−IRの量)に比例する電圧VRを発生するアナログ復帰電流センシング増幅器2415、及び単相サーボ・モータMSの巻線と並列に接続された分流抵抗器を含み、ここで分流抵抗器は比較的大きなインピーダンス値を有する。これらの追加構成要素は、次の単一点故障条件、すなわち、モータ巻線開路、モータ巻線線絡、モータ巻線地絡、増幅器励振トランジスタ開路、増幅器短絡、及び増幅器出力ワイヤ・ボンド開路を検出しかつ分離することを可能にする。
Unlike PWM amplifier servo
図25は、単相モータ、直線増幅器サーボ故障分離プロセスの詳細ステップを示す流れ図である。図25によれば、制御回路2405は、ブロック2510によって示されたように、正電圧の所定量を発生することによってその手順を開始する。この電圧は、加算器2420及び加算器2425に印加される。好適実施例では、発生された電圧の量はVL/ボルト(すなわち、加算器2420及び2425用規準電圧)より小さく、それであるから増幅器Aの入力電圧は+VLボルトより小さく及び増幅器Bの入力電圧は+VLボルトよりかなり小さい。通常動作条件下で、これは、単相モータ巻線を通して、図24に示されたように、正負荷電流ILOADを生じる。次に、ブロック2515によって示されたように、復帰電流+IRが測定される。
FIG. 25 is a flowchart showing the detailed steps of the single phase motor, linear amplifier servo fault isolation process. According to FIG. 25, the
次いで、制御回路2405は、ブロック2520によって示されたように、負電圧の所定量を発生する。この負電圧は、加算器2420及び加算器2425に同じように印加される。増幅器Bはいまや+VLボルトよりちょっと低い入力電圧を受け及び増幅器Aは+VLよりかなり低い入力電圧を受ける。通常動作条件下で、これは、単相モータ巻線を通して負負荷電流ILOADを生じることになる。ブロック2525に示されたように、復帰電流−IRがいまや測定される。
次いで、制御回路2405は、判定ブロック2530によって示されたように、復帰電流+IRの大きさ及び復帰電流−IRの大きさが共に復帰電流の所定(すなわち、期待された)量より小さいかどうか判定し、ここで復帰電流の期待された量IExpは故障条件が存在しないとき期待する復帰電流の量に等しい。もし+IR及び−IRの大きさが共に復帰電流の期待された量IEXPの大きさより小さいならば、判定ブロック2530から出る“YES”経路に従って、ブロック2535に示されたように、故障条件はモータ巻線開路と識別されることになる。モータ巻線開路条件はモータ巻線を通して通常流れる電流を、代わりにモータMSの抵抗負荷に比較して大きな抵抗(すなわち、好適実施例では1400オーム)を有する分流抵抗器2430を通して強制的に流すので、復帰電流+IRの大きさ及び復帰電流−IRの大きさはIEXPより小さい。したがって、分流電流ISHUNTは分流抵抗器2430を横断して大きな電圧降下を引き起こす。分流抵抗器2430を横断する大きな電圧降下は、そうでなければアナログ電流センシング増幅器2415の入力を横断して起こっているであろう電圧降下を減少させる。これが、復帰電流+IRの大きさ及び復帰電流−IRの大きさが共に復帰電流の期待された量IEの大きさより小さいと云うように、復帰電流+IRの大きさ及び同様に復帰電流−IRのそれを小さくする。
Then, either the
しかしながら、もし復帰電流+IRの大きさ及び復帰電流−IRの大きさが期待された復帰電流IEXPの大きさ以上であるならば、判定ブロック2530から出る“NO”経路に従って、制御回路2405は、判定ブロック2540に示されたように、復帰電流+IRの大きさ及び復帰電流−IRの大きさが共にIEXPに等しいかどうか判定する一方、またモータ軸の運動があるかどうか、又はモータ軸の誤り運動があるかどうか判定することになる。もしこれらの条件が真実ならば、判定ブロック2545から出る“YES”経路に従って、ブロック2545に示されたように、故障条件はモータ巻線線絡と識別されることになる。
However, if it is if the return current + I magnitude and the return current -I magnitude of R of R is not less than the magnitude of the expected return current I EXP, according "NO" path emanating from
しかしながら、もし復帰電流+IRの大きさ及び復帰電流−IRの大きさがIEXPに等しくなく、モータ軸運動があり、及び/又はモータ軸の誤り運動があるならば、判定ブロック2540から出る“NO”経路に従って、制御回路2405は、判定ブロック2550によって示されたように、復帰電流+IRの大きさ及び復帰電流−IRの大きさが共に零であるかどうか判定する一方、また電源電流ISが復帰電流の量に等しくないかどうか(すなわち、ISが零でないかどうか)判定することになる。もしこれらの条件が真実ならば、判定ブロック2550から出る“YES”経路に従って、ブロック2555によって示されたように、故障条件はモータ巻線地絡と識別されることになる。
However, if the return current + I magnitude and the return current -I magnitude of R in R is not equal to I EXP, there is motor shaft motion, and / or there is an error motion of the motor shaft, exiting the
しかしながら、もし復帰電流+IRの大きさ及び復帰電流−IRの大きさが零に等しくなく及び/又は電源電流ISの大きさが零に等しいならば、判定ブロック2550から出る“NO”経路に従って、制御回路2405は、判定ブロック2560によって示されたように、復帰電流+IRの大きさがIEXPの大きさに等しいかどうか、一方復帰電流−IRの大きさが零に等しいかどうか判定するか、又は復帰電流−IRの大きさがIEXPの大きさに等しいかどうか、一方復帰電流+IRの大きさが零に等しいかどうか判定することになる。もしこれらの条件のどちらかが真実ならば、判定ブロック2560から出る“YES”経路に従って、ブロック2565によって示されたように、故障条件は増幅器励振トランジスタ開路と識別されることになる。
However, if if the return current + I magnitude and the return current -I magnitude of size is not equal to zero and / or the supply current I S of the R of R is equal to zero, leaving the
しかしながら、もし復帰電流+IRの大きさがIEXPの大きさに等しくない一方復帰電流−IRの大きさが零に等しい、又は復帰電流−IRの大きさがIEXPの大きさに等しくない一方復帰電流+IRの大きさが零に等しいならば、制御回路2405は、ブロック2570によって示されたように、復帰電流+IRの大きさが期待された復帰電流量IEXPに等しいかどうか、一方復帰電流−IRの大きさが復帰電流の所定最大量IMAXより大きいかどうか判定するか、又は復帰電流−IRの大きさがIEXPに等しいかどうか、一方復帰電流+IRの大きさが復帰電流の所定最大量IMAXより大きいかかどうか判定することになる。もしこれらの条件のどちらかが真実ならば、判定ブロック2570から出る“YES”経路に従って、ブロック2575によって示されたように、故障条件は増幅器励振トランジスタ短絡と識別されることになる。更に、制御回路2405は、保護増幅器SHUTDOWN命令を発する。
However, if the magnitude of the return current + I R of size is not equal to the magnitude of I EXP one return current -I R is equal to zero, or the magnitude of the return current -I R is equal to the magnitude of I EXP if the size of not one return current + I R is equal to zero, the
しかしながら、もし復帰電流+IRの大きさがIEXPに等しくなく及び/又は復帰電流−IRの大きさがIMAXより大きいならば、又はもし復帰電流−IRの大きさがIEXPに等しくなく及び/又は復帰電流+IRの大きさがIMAXより大きいならば、判定ブロック2570から出る“NO”経路に従って、制御回路2405は、判定ブロック2580によって示されたように、復帰電流+IRの大きさ及び復帰電流−IRの大きさが共に零に等しいかどうか、かつ電源電流ISがまた零であるどうか判定することになる。もしこれらの条件が真実ならば、判定ブロック2580から出る“YES”経路に従って、ブロック2585によって示されたように、故障条件は増幅器出力ワイヤ・ボンド開路と識別されることになる。
However, if if the size is larger than I MAX of the return current + I magnitude of R is Oyobi not equal to I EXP / or return current -I R, or if the magnitude of the return current -I R equals I EXP if the size of the no and / or return current + I R is larger than I MAX, according to "NO" path emanating from
最後に、もし復帰電流+IR及び−IRが零でない及び/又は電源電流ISが零に等しくないならば、判定ブロック2580から出る“NO”経路に従って、判定ブロック2590によって示されたように、単一故障条件は識別されないことになる。重要なことは、ステップ2530から2585を実行する順序を変える類似の手順も本発明の精神内に含まれると考えられることである。
表IIIは、単相モータ、直線増幅器サーボ故障分離能力の故障分離機能をまとめたものである。
Table III summarizes the fault isolation functions of the single phase motor, linear amplifier servo fault isolation capability.
本発明の好適実施例では、3つの上に識別されたサーボ・システム回路、すなわち、二相モータ、PWM増幅器サーボ・システム回路2000、三相モータ、PWM増幅器サーボ・システム回路2200、及び単相モータ、直線増幅器サーボ・システム回路2400は、相互コンダクタンス装置として説明される。相互コンダクタンス装置は、電流制御装置であり、この装置では負荷電流(すなわち、モータ巻線を通して流れる電流)が入力電圧命令を制御する負帰還信号として使用される。しかしながら、当業者が容易に理解するように、これら3つのサーボ・システム回路を電流制御装置よりはむしろ電圧制御装置として実現することもでき、そのようにしても上に説明した相当する故障分離プロセスには影響しないであろう。
In the preferred embodiment of the present invention, the three above identified servo system circuits: two phase motor, PWM amplifier
信号処理
この発明は、FLIR像と、像のディスプレイと目の間のインターフェースの質を高めるよう設計された多くの信号処理技術を提供する。FLIR像とその像の表示の質を高めることにより、この発明はAOIとそのAOI内のターゲットをより正確に描き、またこれをより安全な離れた範囲で描くことができる。図26に示すように、この信号処理技術は、2Dコントラストフィルタ2605、双線形内挿過程(BLI)2610、ダイナミックレンジ制御フィルタ2615、副画素ディザリング過程2620、上に述べたFLIRからレーザへのボアサイト過程中に用いられるFLIR集束技術2625、などの多数の像処理機能を含む。更に、この信号処理技術は、ノッチフィルタ機能2630、アナログ・ディジタル変換機能2635、画素または検出器要素値の利得およびレベル訂正機能2640、デッドセル置換機能2645、アナログ・ディジタル変換器(ADC)オフセットパターン除去機能2650、などの多数の像前処理機能を含む。
Signal Processing The present invention provides a number of signal processing techniques designed to enhance the quality of FLIR images and the interface between the image display and the eye. By improving the quality of the FLIR image and its display, the present invention can more accurately draw the AOI and the target within the AOI, and draw it in a safer distance. As shown in FIG. 26, this signal processing technique includes a
像前処理機能から始めると、ノッチフィルタ2605は反射防止膜を有するガラスで製作した光学フィルタである。ノッチフィルタ2605は、IR信号がFPA2607上に集束する前にIR信号から雑音信号を除去するよう設計される。具体的に述べると、ノッチフィルタ2605は大気放射により生じる中間波領域(すなわち、4.2乃至5.55マイクロメートル)内の雑音信号を除去するよう設計される。当業者は周波数のこの領域を大気吸収帯またはCO2吸収帯と呼ぶことが多い。ノッチフィルタ2605がないと、これらの大気雑音信号はIR信号を劣化させてIR像の質を低下させる。
Starting from the image preprocessing function, the
ノッチフィルタ2605はFLIR検出器/クーラー組立体427内に設けられる。ノッチフィルタは一般にこの技術で知られており、一般にFPAコールドフィルタと共に製作される。
A
IR像がFPA2607上に集束すると、各検出器要素のアナログ値(すなわち光学像)はディジタル化される。以後、各検出器要素値を画素または画素値と呼ぶ。各検出器要素のディジタル化は4個のアナログ・ディジタル変換器(ADS)2635の中の1個で行う。しかし当業者が理解するように、3個以下または5個以上のADCを用いてもよい。この発明の好ましい実施の形態では、各検出器要素は12ビットの画素値に変換される。 When the IR image is focused on the FPA 2607, the analog value (ie optical image) of each detector element is digitized. Hereinafter, each detector element value is referred to as a pixel or a pixel value. Digitization of each detector element takes place in one of four analog-to-digital converters (ADS) 2635. However, as those skilled in the art will appreciate, three or fewer or five or more ADCs may be used. In the preferred embodiment of the invention, each detector element is converted to a 12-bit pixel value.
像データのフレーム毎に、12ビットの画素値に多くの像前処理を行う。第1像前処理技術は利得およびオフセット訂正過程2640である。利得およびオフセット訂正過程2640の目的は、各画素を校正することにより光学像から特定の雑音成分を除去することである。各画素を校正することにより除去される雑音成分は、検出器要素毎に利得とオフセットが変動することによって生じる。利得とオフセットの変動は、上に述べたディジタル化過程で対応する画素値に伝わる。校正を行うには、各検出器要素にホット基準とコールド基準を適用し、また必要があれば各画素の利得係数とオフセット係数を調整して各画素がホット基準に応じてまたコールド基準に応じて同じ値を反射するようにする。ホット基準とコールド基準に応じて各画素を校正する過程はこの技術でよく知られている。
For each frame of image data, a large amount of image preprocessing is performed on 12-bit pixel values. The first image preprocessing technique is a gain and offset
次の像前処理技術は「デッド」セル置換過程2645である。この過程の目的は「デッド」セル(すなわち、正しく応答しない検出器要素)のリストを保持して、各「デッド」セルに対応する画素値を最良の近似値に置換することである。最良の近似値は「デッド」セルに対応する画素に接する画素の値を平均することにより得られる。最良の近似値を得るには、正しく機能している検出器要素に対応する近くの画素だけを用いる。
The next image preprocessing technique is a “dead”
信号処理サブシステムはよく知られている基準のどれかを適用して、どの検出器要素が「デッド」であるか判定する。例えば、各検出器要素の熱応答と期待応答とを比較する。実際の応答が期待応答より非常に大きいか非常に小さい場合は、対応する検出器要素は恐らく正しく機能していない。検出器要素が正しく機能していないと判定するのによく用いられる別の基準は、検出器要素のディジタル応答が安定しているか、または変動しているように見えるかである。応答が変動している、すなわち揺らいでいるのは、恐らく対応する検出器要素が正しく機能していないことを示す。更に別の基準は、所定の検出器要素の応答と、全ての検出器要素の応答から得た平均値とを比較することである。或応答が平均の応答と実質的に異なる場合は、これは恐らく対応する検出器要素が正しく機能していないことを示す。また所定の検出器要素のダイナミックレンジが限定されている場合は、これは恐らく検出器要素が正しく機能していないことを示す。当業者が理解するように、この基準のリストはこれだけではなく、他の基準を同様に用いて「デッド」検出器要素を識別することができる。一般に、「デッド」セルを置換する手続きはこの技術でよく知られている。 The signal processing subsystem applies any of the well-known criteria to determine which detector elements are “dead”. For example, the thermal response and expected response of each detector element is compared. If the actual response is much greater or less than the expected response, the corresponding detector element is probably not functioning correctly. Another criterion that is often used to determine that a detector element is not functioning properly is whether the digital response of the detector element appears stable or fluctuates. A response that is fluctuating, i.e., wobbling, probably indicates that the corresponding detector element is not functioning properly. Yet another criterion is to compare the response of a given detector element with the average value obtained from the responses of all detector elements. If a response is substantially different from the average response, this probably indicates that the corresponding detector element is not functioning properly. Also, if the dynamic range of a given detector element is limited, this probably indicates that the detector element is not functioning properly. As those skilled in the art will appreciate, this list of criteria is not limited to this, and other criteria can be used to identify "dead" detector elements as well. In general, procedures for replacing “dead” cells are well known in the art.
次の信号前処理技術はADCオフセットパターン除去機能2650である。FPA2607は、図26に示すように4本の出力線を有する。これらの各出力線は別個のADC2635に接続する。上に説明したように、ADCは検出器要素に関連するアナログ電圧レベルを12ビットの画素値に変換する。更に、4個の各ADCはFPA3607の4列毎の電圧レベルをそれぞれ変換する。例えば、第1ADCは列1、5、9、...、477内の検出器要素に関連するアナログ電圧を変換する。第2ADCは列2、6、10、...、478内の検出器要素に関連するアナログ電圧を変換する。第3ADCは列3、7、11、...、479内の検出器要素に関連するアナログ電圧を変換する。第4ADCは列4、8、12、...、480内の検出器要素に関連するアナログ電圧を変換する。更に、ADCは非常に感度が高く、特に大気温度が変化すると、時間と共にドリフトする傾向がある。しかしADCのどれかがドリフトする場合は、他の3個のADCとは無関係にドリフトする可能性がある。1個のADCが他の3個に対してドリフトすると、ディジタル像の4列毎に望ましくないオフセットすなわちバイアスを生じる。このオフセットすなわちバイアスをADCオフセットパターンと呼ぶ。
The next signal preprocessing technique is the ADC offset
ADCオフセットパターン除去機能2650の目的は、影響を受けた画素値を調整することによりディジタル像からこのオフセットすなわちバイアスを除去することである。この発明の好ましい実施の形態では、影響を受けた画素値を調整するこの過程は次のように行う。像データのフレーム毎に、4つのヒストグラム2660、2665、2670、2675を生成する。各ヒストグラムの内容は、4個のADCの中の対応するものが作った画素値に基づく。したがって、各ヒストグラムは120列の画素値を反映し、各列は480画素値を含む。像データのフレーム毎に、信号処理ソフトウエア2680は1つのヒストグラムについて平均画素値H1、H2、H3、H4を順に計算する。ここで、20番目の百分順位の画素値と80番目の百分順位の画素値の間の画素値だけを用いて平均画素値を計算する。また像データのフレーム毎に、信号処理ソフトウエアは、4個の個別のヒストグラム平均値H1、H2、H3、H4を全て用いて、全画素値平均HBARを計算する。HBARと個別の各ヒストグラムの平均値との差HBAR−H1、HBAR−H2、HBAR−H3、HBAR−H4を、場合に応じて、既存の対応する画素オフセット係数に加えるかまたは画素オフセット係数から引く。
The purpose of the ADC offset
前に述べたように、この発明ではディジタル像の質とディスプレイと目の間のインターフェースを改善するために多くの像処理機能を用いる。これらの像処理機能の第1は2D鮮鋭化フィルタ2605である。2D鮮鋭化フィルタ2605はエッジの強化(すなわち、高周波の像データの強化)に用いる。一般にエッジの強化を行うには、画素入力像当たり12ビットに低域フィルタリングを行って低域像を生成する。入力像から低域像を引くと高域像が得られる。次に、低域像と高域像の相対利得を調整した後、2つの像を統合して強化された像を形成する。
As previously mentioned, the present invention uses a number of image processing functions to improve digital image quality and the interface between the display and the eye. The first of these image processing functions is a
図27は2D鮮鋭化フィルタ2700の好ましい実施の形態であって、次のように動作する。2D鮮鋭化フィルタ2700は、480x480画素の入力像内の各画素に低域フィルタリング操作2705を行って低域像を生成する。低域像は低周波の像データを含むのでやや不鮮明に見える。低域フィルタリング操作は3x3たたみこみ過程であって、入力像内の各画素の値を平均画素値で置換する。入力像内の任意の所定の画素について、画素値と各近接画素値を合計し、次に合計を得るのに用いた画素の数でその合計を割って、その画素の平均画素値を計算する。入力像の外のエッジ上にない全ての画素では、各合計操作に9画素が関係する。すなわち、平均化操作を行っている1画素と、それに近接する8画素である。この平均化操作を、入力像内の全ての画素値について繰り返す。
FIG. 27 is a preferred embodiment of a
2D鮮鋭化フィルタ2700はまた、入力像内の各画素値から低域像内の各画素値を引いて高域像を生成する。引き算を加算器2710で表す。この引き算の結果得られる高域像は入力像からの高周波の像データを含む。
The
更に2D鮮鋭化フィルタ2700は、像コントラスト測度2715を生成する。像コントラスト測度2715を生成するには、まず入力像の各行に沿って隣接する画素値の差を計算する。次に全ての差の値を合計することによりコントラスト測度2715が得られる。例えば、真っ白または真っ黒の入力像(すなわち、殆ど低周波成分だけを含む入力像)は、非常に低いコントラスト測度を生じる。当然、雑音成分(一般に高周波雑音)は常にいくらか存在する。しかし、1つおきの画素が交互に白と黒である(すなわち、入力像が大きな高周波成分を含む)チェッカ盤パターンを示す入力像は、非常に大きなコントラスト測度を生じる。
Furthermore, the
次に2D鮮鋭化フィルタ2700は、低域像2720の利得レベルGLを高域像2725の利得レベルGHに対して、またはその逆に、調整する。低いコントラスト測度を有する入力像は一般に比較的低い信号対雑音比(SNR)を示す。高周波の雑音内で不鮮明になった像の詳細を強化するには、比GL/GHを高くする。これは、信号の利得レベルを上げ、雑音の利得レベルを下げる効果を持つ。次に調整された利得レベルGLとGHを低域像と高域像内の各画素にそれぞれ与える。高いコントラスト測度を有する入力像は一般に高いSNRを示す。像の質を更に高めるには比GL/GHを低くする。これは、入力像内にすでに存在する高周波信号を更に強化する効果を持つ。再び、調整された利得レベルGLとGHを低域像と高域像内の各画素にそれぞれ与える。非常に高いコントラスト測度限界と非常に低いコントラスト測度限界の間のコントラスト測度を有する入力像については、コントラスト測度と利得レベルの関係を確立する多項曲線に基づいて比GL/GHの調整を行う。この発明の好ましい実施の形態では、比GL/GHを調整するのに用いる多項曲線はルックアップテーブルにより実現する。しかし当業者が容易に理解するように、多項曲線は式で容易に実現することができる。
Then 2D sharpen
次に2D鮮鋭化フィルタは、今調整された低域像内の各画素と今調整された高域像内の対応する画素を加えて、強化された像を生成する。加算を加算器2730で表す。 The 2D sharpening filter then adds each pixel in the now adjusted low pass image and the corresponding pixel in the now adjusted high pass image to produce an enhanced image. Addition is represented by an adder 2730.
この発明で用いられる第2像処理機能は双線形内挿である。双線形内挿は、水平または垂直に像を移すのに用いられる。また像を回転したり電子ズームを与えたりするのにも用いられる。双線形内挿は一般にこの技術でよく知られている。 The second image processing function used in the present invention is bilinear interpolation. Bilinear interpolation is used to shift the image horizontally or vertically. It is also used to rotate the image and give an electronic zoom. Bilinear interpolation is generally well known in the art.
この発明で用いられる第3像処理機能はダイナミックレンジ制御機能2615である。LANTIRNなどの従来のシステムでは、IR像を強化するのに適応非線形マッピングが用いられている。非線形マッピング方式は目盛りの中央を中心とするガウス分布かフラット分布を用いる。しかしすでに指摘されているように、多くの「見やすい」強さ分布は、人の目がグレイレベルの変化に対して敏感な黒の方を白より強調する。したがって目盛り中央を中心とするフラット分布やガウス分布は、一般に最も「見やすい」像は作らない。 The third image processing function used in the present invention is a dynamic range control function 2615. In conventional systems such as LANTIRN, adaptive nonlinear mapping is used to enhance the IR image. The nonlinear mapping method uses a Gaussian distribution or a flat distribution centered on the center of the scale. However, as already pointed out, many “easy-to-see” intensity distributions emphasize black, which is more sensitive to changes in gray levels than humans, over white. Therefore, flat distribution and Gaussian distribution centered on the center of the scale generally do not produce the most “easy-to-see” image.
対照的に、この発明は画素像データ当たり12ビットを扱うので、図28に示すように、ヒストグラム分布の中心は目盛りの中央ではない。この発明はレイリー分布を用いる。その中心はヒストグラムダイナミックレンジの一端寄りに移動して暗い強さを強調し、明るい強さは強調しない(すなわち、飽和を減少させるため)。 In contrast, since the present invention handles 12 bits per pixel image data, the center of the histogram distribution is not the center of the scale as shown in FIG. This invention uses a Rayleigh distribution. Its center moves closer to one end of the histogram dynamic range to emphasize dark intensity and not bright intensity (ie, to reduce saturation).
次にこの発明は画素IR像当たり12ビット(4096個の量子化された値)を画素像当たり8ビット(256個の量子化された値)に再マップして、標準の、画素当たり8ビットのRS−170ビデオディスプレイ装置に適応させる。再マッピング過程で解像度が実質的に減少するのを避けるために、この発明はルックアップテーブルを用いて12ビットの像を不均一に8ビットの像に再マップする。図29に示すように、この発明は12ビットの像分布の或領域にわたって、特に像データの濃度が高いダイナミックレンジの部分で、1:1マッピング方式と高レベルの解像度を保持する。同時にこの発明は、他の、像データの濃度が低いダイナミックレンジの部分の解像度レベルを減少させる。これにより、画素ディスプレイ装置により8ビットという制限があるにも関わらず、全体の像の解像度を最大にすることができる。 The present invention then remaps 12 bits per pixel IR image (4096 quantized values) to 8 bits per pixel image (256 quantized values) to provide a standard 8 bits per pixel. Adapt to the RS-170 video display device. To avoid a substantial reduction in resolution during the remapping process, the present invention remaps a 12-bit image to an 8-bit image non-uniformly using a look-up table. As shown in FIG. 29, the present invention maintains a 1: 1 mapping method and a high level of resolution over a certain region of a 12-bit image distribution, particularly in a dynamic range portion where the density of image data is high. At the same time, the present invention reduces the resolution level of other portions of the dynamic range where the density of the image data is low. This allows the overall image resolution to be maximized despite the 8 bit limitation of the pixel display device.
更に第4像処理機能は副画素ディザリング機能2620である。この発明では、FPA2630は512x512のステアリングアレイである。しかし、標準RS−170ディスプレイ装置は像データの480行だけしか走査することができないので、IR像を生成するにはステアリングアレイの408x480部分だけが用いられる。いずれにしても、FPA2630は、アレイの更に小さい部分でも読み出すことのできるウインドウイングモードを有する。例えば、480x480像を読み出すのに必要な時間の約1/4で240x240像を読み出すことができる。この発明は、FPAウインドウイング機能とFSM415を用いて、2倍(2X)に強化された像モードを与える。より具体的に述べると、RS−170ビデオを作成するのに、この発明はFSM415を用いて、直径方向および下方に検出器の中心間の距離の1/2だけFPAのLOSをディザし、240x240像に基づいて、強化された480x480の像を得る。
Further, the fourth image processing function is a
像データを組み合わせてRS−170ビデオデータを作る従来の方法では、一般に解像度が減少する。例えば、図30に示す従来の方法の1つは、偶数番目の検出器の行を捨てて「奇数」ビデオフィールドを作り、「奇数」番目の検出器の行を捨てて「偶数」ビデオフィールドを作る。この方法では、像データの半分を捨てるので検出器の感度が減少する。図31に示す別の従来の方法は、行を平均して「偶数」と「奇数」ビデオフィールドを作る。この方法では、縦の解像度が減少する。 In the conventional method of creating RS-170 video data by combining image data, the resolution is generally reduced. For example, one of the conventional methods shown in FIG. 30 discards the even-numbered detector rows to create an “odd” video field and discards the “odd” number of detector rows to create an “even” video field. create. This method reduces the sensitivity of the detector because half of the image data is discarded. Another conventional method shown in FIG. 31 averages the rows to create “even” and “odd” video fields. This method reduces the vertical resolution.
この発明では、FPA2630は図32に示すように240x240像を用い、図33に示すように、位置1a、2a、...、240aの像を統合する。次に第1ステップ命令をFSM415用の既存のフィードバック制御命令に加える。ステップ命令により、FSM415はFPA2630のLOSを検出器の中心間の距離の1/2だけ右にディザする。これにより、図33に示すように位置1b、2b、...、240bの画素値に基づいて新しい240x240像が得られる。この像を統合して、位置1b、2b、...、240bの画素値と最初の240x240像からの位置1a、2a、...、240aの画素値を交互に配置して、第1の240(垂直)x480(水平)の像を生じる。この第1の240x480の像は「奇数」ビデオフィールドを表す。
In the present invention, the
第2ステップ命令により、FSM415はFPA2630のLOSを検出器の中心間の距離の1/2だけ左に、また検出器の中心間の距離の1/2だけ下にディザする。これによりFPAのLOSは、図33に示すように位置1c、2c、...、240cにある。この像を統合した後、更に別のステップ命令により、FSM415は再びFPA2630のLOSを検出器の中心間の距離の1/2だけ右にディザする。これによりFPA2630のLOSは、図33に示すように位置1d、2d、...、240dにある。この像を統合し、位置1d、2d、...、240dの画素値と位置1c、2c、...、240cの画素値を交互に配置して、第2の240(垂直)x480(水平)像を生じる。この第2の240x480像は「偶数」ビデオフィールドを表す。次に「奇数」および「偶数」ビデオフィールドを交互に配置して、元の240x240像の強化された480x480像を生じる。当業者が容易に理解するように、この強化された像は元の240x240ウインドウの2倍に強化された像である。
The second step command causes the FSM 415 to dither the
FLIR集束過程などの他の像処理機能は、上に述べたFLIRからレーザへのボアサイトなどのサブシステムを支援する。図11に戻って、ボアサイト焦点板パターン1100は多数のチェッカ盤パターンを含む。3つの2085マイクロラジアンパターンはWFOVのFLIR集束過程に関連し、4つの小さい700マイクロラジアンパターンはNFOVのFLIR集束過程に関連する。図12に示すWFOVおよびNFOV集束手続きの間は、BSM内のIR源1015は対応するチェッカ盤パターンでFPA2630を照射する。重要なことは、FPA2630上に照射されるチェックの幅は検出器要素の幅より小さく(すなわち、チェッカとチェッカの間の距離は画素と画素の間の距離より小さく)、当業者が容易に理解するように、チェッカ盤パターンと画素の間にランダム位相関係がなければならないことである。FLIR集束レンズを調整するときにチェッカ盤パターンで照射される画素の値に基づいて、多数のコントラスト測定値が得られる。最良の結果を生じるFLIR集束レンズの位置は、ピークのコントラスト測定値に対応する。FLIR集束過程について、以下に詳細に説明する。
Other image processing functions such as the FLIR focusing process support subsystems such as the FLIR to laser boresight described above. Returning to FIG. 11, the boresight focusing
図34はFLIR集束過程の詳細なステップを示す流れ図である。上に述べたように、FLIR集束過程(すなわち、NFOVまたはWFOVのFLIR集束過程)は、ブロック3405に示すように、IR源1015が対応するチェッカパターンでFPA2630を照射するときに始まる。次にブロック3410に示すように、チェッカ盤パターンで照射された画素の画素値を記録する。次にブロック3415に示すように、上に述べた画素値を用いて、最大の記録された画素値と最小の記録された画素値の差を計算することにより、コントラスト測定値を計算する。次にブロック3420に示すように、FLIR集束レンズを増分して調整する(すなわち、変換する)。追加のコントラスト測定値が必要な場合は、判定ブロック3425からの「はい」の経路に従って追加の画素値を記録し、追加のコントラスト測定値を計算する。しかし追加のコントラスト測定値が必要でない場合は、判定ブロック3425からの「いいえ」の経路に従って、ブロック3430に示すように調整データをプロットし(すなわち、コントラスト測定値に対するFLIR集束レンズ位置を)、ブロック3435に示すように、調整データ点を最も適合する多項曲線でつなぐ。次にブロック3440に示すように、最大調整点を決定する(すなわち、多項曲線のピーク)。最大調整点は最良のFLIR像焦点に対応するFLIRレンズ位置を表す。
FIG. 34 is a flowchart showing the detailed steps of the FLIR focusing process. As noted above, the FLIR focusing process (ie, the NFOV or WFOV FLIR focusing process) begins when the
この過程はより明確でより視覚的に正確な像を与えるだけでなく、より正確なボアサイト過程を容易にし、そして最終的に、より正確なFLIRからレーザへのLOSを与える。更に、上に述べたようにチェッカパターンと画素の間にランダム位相関係がない場合は、記録された画素値はチェッカ盤パターンに対する固定エイリアス(alias)を反映し、FLIR集束レンズを調整しても記録された画素値のコントラストレベルに影響を与えない。 This process not only provides a clearer and more visually accurate image, but also facilitates a more accurate boresight process and ultimately provides a more accurate FLIR to laser LOS. Furthermore, as described above, when there is no random phase relationship between the checker pattern and the pixel, the recorded pixel value reflects a fixed alias for the checkerboard pattern, and the FLIR focusing lens is adjusted. Does not affect the contrast level of recorded pixel values.
この発明について好ましい実施の形態を説明した。しかし当業者に明らかなように、上に説明したものとは異なる特定の形式で、しかもこの発明の精神から逸れることなく、この発明を実現することができよう。上に説明した好ましい実施の形態は単なる例であって、いかなる意味においても制限するものと考えてはならない。この発明の範囲は、これまでの説明ではなくて特許請求の範囲で与えられるものであり、請求の範囲内に含まれる全ての変更や同等物はその中に包含されるものである。 The preferred embodiment of the present invention has been described. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced in specific forms different from those set forth above without departing from the spirit of the invention. The preferred embodiments described above are merely examples and should not be construed as limiting in any way. The scope of the present invention is given not by the above description but by the scope of the claims, and all changes and equivalents included in the scope of the claims are included in the scope of the claims.
以下の図面と共に下記の詳細説明を読めば、本発明の目的および利点を理解することができる。
Claims (43)
(a)第1電流作動信号を発生する段階と、
(b)前記サーボモータの軸位置に無関係に前記第1電流作動信号に応答してサーボモータの巻線の第1方向に電流を流すために第1電流制御装置を作動する段階と、
(c)第2電流作動信号を発生する段階と、
(d)前記サーボモータの軸位置に無関係に前記第2電流作動信号に応答してサーボモータの巻線の第2方向に電流を流すために第2電流制御装置を作動する段階と、
(e)前記第1電流制御装置および前記第2電流制御装置に流入および流出する電流の量に基づいて、故障が前記サーボ・システムの増幅器の部分で起こったのか、前記サーボ・システムのサーボモータで起こったのかを決定する段階と、
を有する、前記方法。 A method of isolating electrical faults in a servo system having a servo motor , comprising:
(A) generating a first current actuation signal;
(B) a step of operating the first current control device for conducting the current in the first direction of winding of the servo motor in response to independent first current activation signal to the axial position of said servo motor,
(C) generating a second current actuation signal;
And (d) the step of operating the second current control device and to flow a current in a second direction winding of the servo motor in response to independent second current activation signal to the axial position of the servo motor,
(E) the first current control device and on the basis of the amount of current flowing into and out into the second current control device, whether the failure that occurred in the portion of the servo system of the amplifier, the servo motor of the servo system The stage of determining what happened in
Said method.
(a)第1の電流命令を発すること、
(b)サーボモータシャフトの位置に関わらず、前記第1の電流命令に応答して、モータ巻線を通って第1の方向へ電流を流すための電流制御手段を駆動すること、
(c)前記第1の電流制御手段中へ流れ込む電流の大きさが予め定められたしきい値よりも大きいことを決定すること、
(d)前記第1の電流制御手段から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが零であることを決定すること、
(e)第2の電流命令を発すること、
(f)サーボモータシャフトの位置に関わらず、前記第2の電流命令に応答して、モータ巻線を通って第2の方向へ電流を流すための第2の電流制御手段を駆動すること、
(g)前記第2の電流制御手段中へ流れ込む電流の大きさが予め定められたしきい値よりも大きいことを決定すること、
(h)前記第2の電流制御手段から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが零であることを決定すること、
(i)前記増幅器中で電気的故障が発生したかどうか、あるいはモータ巻線中で電気的故障が発生したかどうかを、前記第1および第2の電流制御手段中へ流れ込む、およびそれらから流れ出す復帰電流(I R )の大きさに基づいて決定すること、の工程を含む方法。 In the servo system including a servo motor and an amplifier, a process for separating electrical faults, said method comprising
(A) issuing a first current command;
(B) driving a current control means for flowing current in a first direction through the motor winding in response to the first current command regardless of the position of the servomotor shaft;
(C) determining that the magnitude of the current flowing into the first current control means is greater than a predetermined threshold;
(D) determining that the magnitude of the return current (I R ) flowing out of the first current control means is zero;
(E) issuing a second current command;
(F) driving a second current control means for flowing a current in a second direction through the motor winding in response to the second current command regardless of the position of the servo motor shaft;
(G) determining that the magnitude of the current flowing into the second current control means is greater than a predetermined threshold;
(H) determining that the magnitude of the return current (I R ) flowing out of the second current control means is zero;
(I) whether or not an electrical fault has occurred in the amplifier, or whether an electrical fault has occurred in the motor winding, flows into and out of the first and second current control means; Determining based on the magnitude of the return current (I R ) .
もしも、
第1の電流を流す前記手段中へ流れ込む電流の大きさが前記予め定められたしきい値よりも大きく、かつ
第2の電流を流す前記手段中へ流れ込む電流の大きさが前記予め定められたしきい値よりも大きければ、
前記故障がモータ巻線の短絡故障であると決定すること、
を含んでいる方法。 The method of claim 6, wherein the step of determining whether an electrical failure has occurred.
If,
The magnitude of the current flowing into the means for flowing the first current is greater than the predetermined threshold value, and the magnitude of the current flowing into the means for flowing the second current is determined in advance. If it is greater than the threshold,
Determining that the fault is a short circuit fault in the motor winding;
Including methods.
もしも、
第1の電流を流す前記手段中へ流れ込む電流の大きさが前記予め定められたしきい値よりも大きく、かつ
第2の電流を流す前記手段中へ流れ込む電流の大きさが零であれば、
前記故障がモータ巻線の地絡故障であると決定すること、
を含んでいる方法。 The method of claim 6, wherein the step of determining whether an electrical failure has occurred.
If,
If the magnitude of the current flowing into the means for flowing the first current is greater than the predetermined threshold and the magnitude of the current flowing into the means for flowing the second current is zero,
Determining that the fault is a ground fault in the motor winding;
Including methods.
もしも、
第1の電流を流す前記手段中へ流れ込む電流の大きさが前記予め定められたしきい値よりも大きいか、あるいは
第2の電流を流す前記手段中へ流れ込む電流の大きさが前記予め定められたしきい値よりも大きいか、であって、
しかし、両者ともには前記予め定められたしきい値より大きいということがなければ、
前記故障が増幅器の短絡故障であると決定する工程、
を含んでいる方法。 The method of claim 6, wherein the step of determining whether an electrical failure has occurred.
If,
The magnitude of the current flowing into the means for flowing the first current is greater than the predetermined threshold value, or the magnitude of the current flowing into the means for flowing the second current is determined in advance. Greater than the threshold value,
However, unless both are greater than the predetermined threshold,
Determining that the fault is a short circuit fault of an amplifier;
Including methods.
もしも、
第1の電流を流す前記手段中へ流れ込む電流の大きさが前記予め定められたしきい値よりも大きくなく、かつ
第2の電流を流す前記手段中へ流れ込む電流の大きさが前記予め定められたしきい値よりも大きくなく、かつ
第1の電流を流す前記手段および第2の電流を流す手段から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが零であれば、
前記故障がモータ巻線の開路故障であると決定する工程、
を含んでいる方法。 The method of claim 6, wherein the step of determining whether an electrical failure has occurred.
If,
The magnitude of the current flowing into the means for flowing the first current is not greater than the predetermined threshold value, and the magnitude of the current flowing into the means for flowing the second current is determined in advance. If the magnitude of the return current (I R ) flowing out from the means for flowing the first current and the means for flowing the second current is not larger than the threshold value,
Determining that the failure is a motor winding open circuit failure;
Including methods.
もしも、
第1の電流を流す前記手段中へ流れ込む電流の大きさが前記予め定められたしきい値よりも大きくなく、かつ
第2の電流を流す前記手段中へ流れ込む電流の大きさが前記予め定められたしきい値よりも大きくなく、かつ
第1の電流を流す前記手段あるいは第2の電流を流す前記手段のいずれかからの流出電流の大きさが零でないものの、両方ともにそうなることがなければ、
前記故障が増幅器の開路故障であると決定する工程、
を含んでいる方法。 The method of claim 6, wherein the step of determining whether an electrical failure has occurred.
If,
The magnitude of the current flowing into the means for flowing the first current is not greater than the predetermined threshold value, and the magnitude of the current flowing into the means for flowing the second current is determined in advance. If the magnitude of the outflow current from either the means for supplying the first current or the means for supplying the second current is not zero, but both are not so ,
Determining that the fault is an open circuit fault in an amplifier;
Including methods.
もしも、
第1の電流を流す前記手段中へ流れ込む電流の大きさが前記予め定められたしきい値よりも大きくなく、かつ
第2の電流を流す前記手段中へ流れ込む電流の大きさが前記予め定められたしきい値よりも大きくなく、かつ
第1の電流を流す前記手段から流れ出す復帰電流(I R )の大きさと、第2の電流を流す前記手段から流れ出す復帰電流(I R )の大きさの両者が零でなければ、
故障状態ではないと決定する工程、
を含んでいる方法。 The method of claim 6, wherein the step of determining whether an electrical failure has occurred.
If,
The magnitude of the current flowing into the means for flowing the first current is not greater than the predetermined threshold value, and the magnitude of the current flowing into the means for flowing the second current is determined in advance. The magnitude of the return current (I R ) flowing out from the means for flowing the first current and the magnitude of the return current (I R ) flowing out from the means for flowing the second current. If both are not zero,
The process of determining that it is not in failure,
Including methods.
(a)一対の駆動トランジスタは上側駆動トランジスタおよび下側駆動トランジスタを含んでいるものであって、多相モータ中の巻線を通る第1の方向への電流を制御するための前記一対の駆動トランジスタのための駆動信号を生成すること、
(b)前記上側駆動トランジスタを通って流れる電流の大きさが予め定められたしきい値よりも大きいかどうかを決定すること、
(c)前記下側駆動トランジスタを通って流れる電流の大きさが零であるかどうかを決定すること、
(d)第2の対の駆動トランジスタは第2の上側駆動トランジスタおよび第2の下側駆動トランジスタを含んでいるものであって、前記多相モータ中の巻線を通る第2の方向への電流を制御するための前記第2の対の駆動トランジスタのための駆動信号を生成すること、
(e)前記第2の上側駆動トランジスタを通って流れる電流の大きさが予め定められたしきい値よりも大きいかどうかを決定すること、
(f)前記第2の下側駆動トランジスタを通って流れる電流の大きさが零であるかどうかを決定すること、および
(h)電気的故障状態が、各駆動トランジスタ対に関して、上側駆動トランジスタおよび下側駆動トランジスタを通って流れる電流の大きさに基づいて、前記サーボ・システムの増幅器で起こったのか、前記サーボ・システムのサーボモータで起こったのかを決定すること、
の工程を含む方法。 In the servo system including a servo motor and an amplifier, a process for separating electrical faults, said method comprising
(A) The pair of drive transistors includes an upper drive transistor and a lower drive transistor, and the pair of drives for controlling the current in the first direction through the windings in the multiphase motor. Generating a drive signal for the transistor;
(B) determining whether the magnitude of the current flowing through the upper drive transistor is greater than a predetermined threshold;
(C) determining whether the magnitude of the current flowing through the lower drive transistor is zero;
(D) the second pair of drive transistors includes a second upper drive transistor and a second lower drive transistor in a second direction through the windings in the multiphase motor; Generating a drive signal for the second pair of drive transistors for controlling current;
(E) determining whether the magnitude of the current flowing through the second upper drive transistor is greater than a predetermined threshold;
(F) determining whether the magnitude of the current flowing through the second lower drive transistor is zero; and (h) an electrical fault condition for each drive transistor pair, the upper drive transistor and Determining whether it occurred in an amplifier of the servo system or a servo motor of the servo system based on the magnitude of the current flowing through the lower drive transistor;
Comprising the steps of:
(a)第1の線形増幅器および第2の線形増幅器が単一のモータ巻線の対向する両端につながれているものであって、前記第1および第2の線形増幅器へ供給される電源電流(I S )の大きさを決定すること、
(b)前記第1の線形増幅器が前記第2の線形増幅器よりも大きい電圧を発生するような第1の電圧命令を発すること、
(c)前記第2の線形増幅器から流れ出す復帰電流(I R )の大きさを決定すること、
(d)前記第2の線形増幅器が前記第1の線形増幅器よりも大きい電圧を発生するような第2の電圧命令を発すること、
(e)前記第1の線形増幅器から流れ出す復帰電流(I R )の大きさを決定すること、および
(f)前記電気的故障を、前記第1の線形増幅器から流れ出す前記復帰電流(I R )の大きさ、前記第2の線形増幅器から流れ出す前記復帰電流(I R )の大きさ、および電源電流(I S )の大きさに基づいて、前記サーボ・システムの増幅器の部分の故障と、前記サーボ・システムのサーボモータの故障に分離すること、
の工程を含む方法。 In the servo system including a servo motor and a linear amplifier, a method of determining that the fault is electrical failure, the method comprising:
(A) A first linear amplifier and a second linear amplifier are connected to opposite ends of a single motor winding, and a power supply current supplied to the first and second linear amplifiers ( Determining the magnitude of I S ) ,
(B) issuing a first voltage command such that the first linear amplifier generates a greater voltage than the second linear amplifier;
(C) determining the magnitude of the return current (I R ) flowing out of the second linear amplifier;
(D) issuing a second voltage command such that the second linear amplifier generates a voltage greater than the first linear amplifier;
(E) determining a magnitude of a return current (I R ) flowing out of the first linear amplifier; and (f) the return current (I R ) flowing out of the electrical fault from the first linear amplifier. Failure of the amplifier portion of the servo system based on the magnitude of the second linear amplifier, the magnitude of the return current (I R ) flowing out of the second linear amplifier, and the magnitude of the power supply current (I S ) ; Isolating the servo system servo motor failure ,
Comprising the steps of:
もしも、
前記第1の線形増幅器から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが、モータ巻線に並列に接続された分流抵抗器に流れる分流電流(I SHUNT )に等しく、
前記第2の線形増幅器から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが前記分流電流(I SHUNT )に等しく、かつ
電源電流(I S )の大きさが前記分流電流(I SHUNT )に等しければ、
前記故障がモータ巻線の開路故障であると決定すること、
の工程を含んでいる方法。 The method of isolating electrical faults according to claim 15, wherein isolating the electrical faults comprises:
If,
The magnitude of the return current (I R ) flowing out of the first linear amplifier is equal to the shunt current (I SHUNT ) flowing in the shunt resistor connected in parallel to the motor winding ;
The second return current flowing from the linear amplifier (I R) equal to the magnitude shunt current (I SHUNT), and if the magnitude of the source current (I S) is equal to the shunt current (I SHUNT),
Determining that the fault is an open circuit fault in the motor winding;
A method comprising the steps of:
もしも、
前記第1の線形増幅器から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが予想される電流の大きさに等しく、かつ
前記第2の線形増幅器から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが前記予想される電流の大きさに等しく、かつモータシャフトの誤動作または無動作が発生する場合に、
前記故障がモータ巻線の線間短絡であると決定すること、
の工程を含んでいる方法。 The method of isolating a fault as claimed in claim 15 as an electrical fault, wherein said step of isolating said electrical fault comprises:
If,
The magnitude of the return current (I R ) flowing out of the first linear amplifier is equal to the expected magnitude of the current, and the magnitude of the return current (I R ) flowing out of the second linear amplifier is expected. If the motor shaft malfunctions or does not operate
Determining that the fault is a short-circuit between motor windings;
A method comprising the steps of:
もしも、
前記第1の線形増幅器から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが零に等しく、かつ
前記第2の線形増幅器から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが零に等しく、かつ
電源電流(I S )の大きさが零に等しくなければ、
前記故障がモータ巻線の地絡故障であると決定すること、
の工程を含んでいる方法。 The method of isolating electrical faults according to claim 15, wherein the step of isolating the electrical faults comprises:
If,
The magnitude of the return current (I R ) flowing out from the first linear amplifier is equal to zero, and the magnitude of the return current (I R ) flowing out from the second linear amplifier is equal to zero, and the power supply current (I If the magnitude of S ) is not equal to zero,
Determining that the fault is a ground fault in the motor winding;
A method comprising the steps of:
もしも、
前記第1の線形増幅器から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが予想される電流の大きさに等しく、かつ前記第2の線形増幅器から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが零に等しいか、あるいは
前記第1の線形増幅器から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが零に等しく、かつ前記第2の線形増幅器から流れ出す復帰電流(I R )の大きさが前記予想される電流の大きさに等しければ、
前記故障が線形増幅器トランジスタの開路であると決定すること、
の工程を含んでいる方法。 The method of isolating electrical faults according to claim 15, wherein the step of isolating the electrical faults comprises:
If,
The magnitude of the return current (I R ) flowing out of the first linear amplifier is equal to the expected current magnitude, and the magnitude of the return current (I R ) flowing out of the second linear amplifier is equal to zero. Or the magnitude of the return current (I R ) flowing out of the first linear amplifier is equal to zero and the magnitude of the return current (I R ) flowing out of the second linear amplifier is equal to the expected current If it is equal to the size,
Determining that the fault is an open circuit of a linear amplifier transistor;
A method comprising the steps of:
前記第1の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が期待電流量に等しい、かつ
前記第2の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が最大許容電流量より大きい、又は
前記第1の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が期待電流量より大きい、かつ
前記第2の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が最大許容電流量に等しいときは、
前記故障は線形増幅器短絡の回路故障であると判断するステップ
を備えている請求項15記載による電気的故障を分離する方法。 Isolating the electrical failure comprises:
The amount of return current (I R ) flowing out of the first linear amplifier is equal to the expected current amount, and the amount of return current (I R ) flowing out of the second linear amplifier is larger than the maximum allowable current amount; Or the amount of return current (I R ) flowing out from the first linear amplifier is larger than the expected current amount, and the amount of return current (I R ) flowing out from the second linear amplifier is equal to the maximum allowable current amount when,
16. The method of isolating electrical faults according to claim 15, comprising determining that the fault is a circuit fault of a linear amplifier short circuit.
前記第1の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量がゼロに等しい、かつ
前記第2の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量がゼロに等しい、かつ
前記ソース電流の量がゼロに等しいときは、
前記故障は増幅器出力ボンディング・ワイヤ開放の回路故障であると判断するステップ
を備えている請求項15記載による電気的故障を分離する方法。 Isolating the electrical failure comprises:
The amount of return current (I R ) flowing out of the first linear amplifier is equal to zero, and the amount of return current (I R ) flowing out of the second linear amplifier is equal to zero, and When the quantity is equal to zero,
16. The method of isolating an electrical fault according to claim 15, comprising determining that the fault is a circuit fault in an amplifier output bonding wire open.
第1の電流作動信号を発生する第1の制御手段と、
前記第1の電流作動信号に応答して、前記サーボモータにおける巻線を介して第1の方向に電流を駆動する手段と、
第2の電流作動信号を発生する第2の制御手段と、
前記第2の電流作動信号を発生する手段に応答して、前記サーボモータにおける前記巻線を介して第2の方向に電流を駆動する手段と、
前記第1の電流を駆動する前記手段及び前記第2の電流を駆動する前記手段に流入する電気量、及びから流出する電流量に基づいて、故障が前記サーボ・システムの増幅器の部分で起こったのか、前記サーボ・システムのサーボモータで起こったのかを判断する手段と
を備えている装置。 In an apparatus for isolating electrical faults in a servo system equipped with a servo motor,
First control means for generating a first current actuation signal;
Means for driving a current in a first direction via a winding in the servomotor in response to the first current actuation signal;
Second control means for generating a second current actuation signal;
Means for driving current in a second direction through the winding in the servomotor in response to means for generating the second current actuation signal;
Based on the amount of electricity flowing into and out of the means for driving the first current and the means for driving the second current , a fault occurred in the amplifier portion of the servo system. And means for determining whether the error occurred in the servo motor of the servo system.
第1の電流指令を発生する手段と、
モータ巻線を介して第1の方向に電流を導く手段であって、第1の電流を導く前記手段が第1の電流指令に応答する前記手段と、
前記第1の電流を導く前記手段から流入する電流量が予め定めたしきい値より大きいかどうか判断する手段と、
前記第1の電流を導く前記手段から流出する復帰電流(I R )の量がゼロであるかどうかを判断する手段と、
第2の電流指令を発生する手段と、
前記モータ巻線を介して第2の方向に電流を導く手段であって、前記第2の電流を導く前記手段が前記第2の電流指令に応答する前記手段と、
前記第2の電流を導く前記手段に流入する電流量が前記予め定めたしきい値より大きいかどうか判断する手段と、
前記第2の電流を導く前記手段から流出する前記復帰電流(I R )の量がゼロであるかどうかを判断する手段と、
電気的故障が前記増幅器に発生したかどうか、又は電気的故障が前記第1の電流を導く前記手段及び前記第2の電流を導く前記手段へ流入する及び流出する復帰電流(I R )の量に基づいて、前記モータ巻線に発生したかどうかを判断する手段と
を備えている装置。 In an apparatus for isolating electrical faults in a servo system comprising a servo motor and an amplifier,
Means for generating a first current command;
Means for directing current in a first direction through the motor winding, wherein the means for directing the first current is responsive to a first current command;
Means for determining whether the amount of current flowing from the means for directing the first current is greater than a predetermined threshold;
Means for determining whether the amount of return current (I R ) flowing out of the means for directing the first current is zero;
Means for generating a second current command;
Means for directing current in a second direction through the motor winding, wherein the means for directing the second current is responsive to the second current command;
Means for determining whether the amount of current flowing into the means for directing the second current is greater than the predetermined threshold;
Means for determining whether the amount of the return current (I R ) flowing out of the means for directing the second current is zero;
Whether an electrical fault has occurred in the amplifier, or the amount of return current (I R ) that flows into and out of the means for conducting the first current and the means for conducting the second current. And means for determining whether or not the motor winding has occurred.
前記第1の電流を導く前記手段に流れる前記電流量が前記予め定めたしきい値より大きく、かつ
前記第2の電流を導く前記手段に流れる前記電流量が前記予め定めたしきい値より大きいときは、
前記故障はモータ巻線短絡の回路故障であると判断する論理手段
を備えている請求項28記載による電気的故障を分離する装置。 The means for determining whether an electrical failure has occurred;
The amount of current flowing through the means for guiding the first current is greater than the predetermined threshold value, and the amount of current flowing through the means for guiding the second current is greater than the predetermined threshold value. when,
29. The apparatus for isolating electrical faults according to claim 28, comprising logic means for determining that said fault is a circuit fault of a motor winding short circuit.
前記第1の電流を導く前記手段に流入する前記電流量が前記予め定めたしきい値より大きい、又は
前記第2の電流を導く前記手段に流入する前記電流量が前記予め定めたしきい値より大きいときは、
両者とも前記予め定めたしきい値より大きくないときを除き、
前記故障は増幅器短絡の回路故障であると判断する論理手段
を備えている請求項28記載による電気的故障を分離する装置。 The means for determining whether an electrical failure has occurred;
The amount of current flowing into the means for guiding the first current is greater than the predetermined threshold value, or the amount of current flowing into the means for guiding the second current is the predetermined threshold value. When larger than
Except when both are not greater than the predetermined threshold,
29. The apparatus for isolating electrical faults according to claim 28, comprising logic means for determining that said fault is a circuit fault of an amplifier short circuit.
前記第1の電流を導く前記手段に流入する前記電流量が前記予め定めたしきい値より大きくない、かつ
前記第2の電流を導く前記手段に流入する前記電流量が前記予め定めたしきい値より大きくない、かつ
前記第1の電流を導く前記手段、及び前記第2の電流を導く前記手段から流出する前記復帰電流(I R )の量がゼロであるときは、
前記故障はモータ巻線短絡の回路故障であると判断する論理手段
を備えている請求項28記載による電気的故障を分離する装置。 The means for determining whether an electrical failure has occurred;
The amount of current flowing into the means for guiding the first current is not greater than the predetermined threshold, and the amount of current flowing into the means for guiding the second current is the predetermined threshold. And when the amount of the return current (I R ) flowing out of the means for conducting the first current and the means for conducting the second current is zero,
29. The apparatus for isolating electrical faults according to claim 28, comprising logic means for determining that said fault is a circuit fault of a motor winding short circuit.
前記第1の電流を導く前記手段に流入する前記電流量が前記予め定めたしきい値より大きくない、かつ
前記第2の電流を導く前記手段に流入する前記電流量が前記予め定めたしきい値より大きくない、かつ
前記第1の電流を導く前記手段、又は前記第2の電流を導く前記手段から流出する前記復帰電流(I R )の量がゼロでないときは、両者がゼロでないときを除き、
前記故障はモータ巻線短絡の回路故障であると判断する論理手段
を備えている請求項28記載による電気的故障を分離する装置。 The means for determining whether an electrical failure has occurred;
The amount of current flowing into the means for guiding the first current is not greater than the predetermined threshold, and the amount of current flowing into the means for guiding the second current is the predetermined threshold. When the amount of the return current (I R ) flowing out from the means for guiding the first current or the means for guiding the second current is not zero, when both are not zero Except
29. The apparatus for isolating electrical faults according to claim 28, comprising logic means for determining that said fault is a circuit fault of a motor winding short circuit.
前記第1の電流を導く前記手段に流入する前記電流量が前記予め定めたしきい値より大きくない、かつ
前記第2の電流を導く前記手段に流入する前記電流量が前記予め定めたしきい値より大きくない、かつ
前記第1の電流を導く前記手段から流出する前記復帰電流(I R )の量、及び前記第2の電流を導く前記手段から流出する前記復帰電流(I R )の量が共にゼロでないときは、
故障条件は存在しないと判断する論理手段
を備えている請求項28記載による電気的故障を分離する装置。 The means for determining whether an electrical failure has occurred;
The amount of current flowing into the means for guiding the first current is not greater than the predetermined threshold, and the amount of current flowing into the means for guiding the second current is the predetermined threshold. An amount of the return current (I R ) that is not greater than the value and flows out of the means for guiding the first current, and an amount of the return current (I R ) that flows out of the means for guiding the second current When both are not zero,
30. The apparatus for isolating electrical faults according to claim 28, comprising logic means for determining that no fault condition exists.
モータ巻線を介して正方向に流れる電流を制御する一対の駆動トランジスタ用の作動信号を発生する制御論理手段であって、前記一対の駆動トランジスタが上側駆動トランジスタ及び下側駆動トランジスタを備えている前記制御論理手段と、
前記上側駆動トランジスタに流入する電流量が予め定めたしきい値より大きいかどうかを判断する手段と、
前記下側駆動トランジスタに流入する電流量がゼロであるかどうかを判断する手段と、
前記モータ巻線を介して負方向に流れる電流を制御する第2対の駆動トランジスタ用の作動信号を発生する制御論理手段であって、前記第2対の駆動トランジスタが第2の上側駆動トランジスタ及び第2の下側駆動トランジスタを備えている前記制御論理手段と、
前記第2の上側駆動トランジスタに流入する電流量が予め定めたしきい値より大きいかどうかを判断する手段と、
前記第2の下側駆動トランジスタに流入する電流量がゼロであるかどうかを判断する手段と、
各駆動トランジスタ対のために、前記上側駆動トランジスタ及び下側駆動トランジスタに流入する電流量に基づいて、電気的故障条件が前記サーボ・システムの増幅器の部分で起こったのか、前記サーボ・システムのサーボモータで起こったのかを判断する手段と、
を備えている装置。 In an apparatus for isolating electrical faults in a servo system comprising a servo motor and an amplifier,
Control logic means for generating an operation signal for a pair of drive transistors for controlling a current flowing in the positive direction through a motor winding, the pair of drive transistors comprising an upper drive transistor and a lower drive transistor Said control logic means;
Means for determining whether the amount of current flowing into the upper drive transistor is greater than a predetermined threshold;
Means for determining whether the amount of current flowing into the lower drive transistor is zero;
Control logic means for generating an actuation signal for a second pair of drive transistors for controlling a current flowing in a negative direction through the motor winding, wherein the second pair of drive transistors comprises a second upper drive transistor and Said control logic means comprising a second lower drive transistor;
Means for determining whether the amount of current flowing into the second upper drive transistor is greater than a predetermined threshold;
Means for determining whether the amount of current flowing into the second lower drive transistor is zero;
For each drive transistor pair , based on the amount of current flowing into the upper and lower drive transistors, an electrical fault condition has occurred in the amplifier portion of the servo system, or the servo of the servo system. A means to determine what happened in the motor ,
A device equipped with.
第1の線形増幅器及び第2の線形増幅器に印加された電源電流(I S )の量を判断する電源電流(I S )の電流検知手段であって、前記第1の線形増幅器及び第2の線形増幅器がモータ巻線の反対端に接続されている前記電源電流(I S )検知手段と、
前記第1の線形増幅器が前記第2の線形増幅器より多くの電圧を発生するように、第1の電圧指令を発生する制御手段と、
前記第2の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量を判断する電流検知手段と、
前記第2の線形増幅器が前記第1の増幅器より多くの電圧を発生するように、第2の電圧指令を発生する制御手段と、
前記第1の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量を判断する電流検知手段と、
前記第1の線形増幅器から流出する前記復帰電流(I R )の量、前記第2の線形増幅器から流出する前記復帰電流(I R )の量、及び前記電源電流(I S )の量に基づいて、試験負荷及び試験負荷リレーを用いずに、電気的故障が前記サーボ・システムの増幅器で起こったのか、サーボモータで起こったのかを判断する論理手段と
を備えている電気的故障を分離する装置。 In an apparatus for isolating electrical faults in a servo system comprising a servo motor and a linear amplifier,
A current sensing means in the first linear amplifier and a second amount determination to supply current of the linear amplifier applied source current (I S) (I S) , said first linear amplifier and the second Said power supply current (I S ) sensing means, wherein a linear amplifier is connected to the opposite end of the motor winding;
Control means for generating a first voltage command so that the first linear amplifier generates more voltage than the second linear amplifier;
Current sensing means for determining the amount of return current (I R ) flowing out of the second linear amplifier;
Control means for generating a second voltage command so that the second linear amplifier generates more voltage than the first amplifier;
Current sensing means for determining the amount of return current (I R ) flowing out of the first linear amplifier;
Based on the amount of the amount of said return current (I R), the amount of the return current (I R) flowing out of the second linear amplifier, and the source current (I S) flowing out of the first linear amplifier Isolating electrical faults with logic means for determining whether an electrical fault has occurred in the servo system amplifier or servo motor without using a test load and a test load relay apparatus.
前記第1の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が、モータ巻線に並列に接続された分流抵抗器に流れる分流電流(I SHUNT )に等しい、
前記第2の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が前記分流電流(I SHUNT )に等しい、かつ
前記ソース電流量が前記分流電流(I SHUNT )に等しいときは、
前記故障はモータ巻線短絡の回路故障であると判断する論理手段
を備えている請求項36記載による電気的故障を分離する装置。 The logic device for isolating the electrical fault is:
The amount of return current (I R ) flowing out of the first linear amplifier is equal to the shunt current (I SHUNT ) flowing through a shunt resistor connected in parallel with the motor winding ;
When the amount of return current (I R ) flowing out of the second linear amplifier is equal to the shunt current (I SHUNT ) and the amount of source current is equal to the shunt current (I SHUNT ) ,
37. The apparatus for isolating electrical faults according to claim 36, comprising logic means for determining that said fault is a circuit fault of a motor winding short circuit.
前記第1の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が期待電流量に等しい、かつ
前記第2の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が前記期待電流量に等しい、かつ
前記モータのシャフトの作動不良又は不作動がないときは、
前記故障はモータ巻線線間短絡の回路故障であると判断する論理手段
を備えている請求項36記載による電気的故障を分離する装置。 The logic device for isolating the electrical fault is:
The amount of return current (I R ) flowing out from the first linear amplifier is equal to the expected current amount, and the amount of return current (I R ) flowing out from the second linear amplifier is equal to the expected current amount, And when there is no malfunction or malfunction of the motor shaft,
37. The apparatus for isolating electrical faults according to claim 36, comprising logic means for determining that said fault is a circuit fault between motor windings.
前記第1の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量がゼロに等しい、かつ
前記第2の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量がゼロに等しい、かつ
前記ソース電流量がゼロに等しくないときは、
前記故障はモータ巻線線接地間短絡の回路故障であると判断する論理手段
を備えている請求項36記載による電気的故障を分離する装置。 The logic means for isolating the electrical fault is:
The amount of return current (I R ) flowing out from the first linear amplifier is equal to zero, and the amount of return current (I R ) flowing out from the second linear amplifier is equal to zero, and the amount of source current Is not equal to zero,
37. The apparatus for isolating electrical faults according to claim 36, comprising logic means for determining that said fault is a short circuit between motor winding grounds.
前記第1の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が期待電流量に等しい、かつ
前記第2の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量がゼロに等しい、又は
前記第1の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量がゼロに等しい、かつ
前記第2の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が期待電流量に等しいときは、
前記故障は線形増幅器のトランジスタ開放の回路故障であると判断する論理手段
を備えている請求項36記載による電気的故障を分離する装置。 The logic means for isolating the electrical fault is:
The amount of return current (I R ) flowing out of the first linear amplifier is equal to an expected current amount, and the amount of return current (I R ) flowing out of the second linear amplifier is equal to zero, or When the amount of return current (I R ) flowing out from one linear amplifier is equal to zero and the amount of return current (I R ) flowing out from the second linear amplifier is equal to the expected current amount,
37. The apparatus for isolating electrical faults according to claim 36, comprising logic means for determining that said fault is a circuit fault of an open transistor in a linear amplifier.
前記第1の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が期待電流量に等しい、かつ
前記第2の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が最大許容電流より大きい、又は
前記第1の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が前記最大許容電流量より大きい、かつ
前記第2の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量が前記期待電流量に等しいときは、
前記故障は線形増幅器短絡の回路故障であると判断する論理手段
を備えている請求項36記載による電気的故障を分離する装置。 The logic means for isolating the electrical fault is:
The amount of return current (I R ) flowing out of the first linear amplifier is equal to the expected current amount, and the amount of return current (I R ) flowing out of the second linear amplifier is greater than the maximum allowable current, or The amount of return current (I R ) flowing out from the first linear amplifier is larger than the maximum allowable current amount, and the amount of return current (I R ) flowing out from the second linear amplifier is the expected current amount. When they are equal
37. The apparatus for isolating electrical faults according to claim 36, comprising logic means for determining that said fault is a linear amplifier short circuit fault.
前記第1の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量がゼロに等しい、かつ
前記第2の線形増幅器から流出する復帰電流(I R )の量がゼロに等しい、かつ
前記ソース電流量がゼロに等しいときは、
前記故障は増幅器出力ボンディング・ワイヤ開放の回路故障であると判断する論理手段
を備えている請求項36記載による電気的故障を分離する装置。 The logic means for isolating the electrical fault is:
The amount of return current (I R ) flowing out from the first linear amplifier is equal to zero, and the amount of return current (I R ) flowing out from the second linear amplifier is equal to zero, and the amount of source current Is equal to zero,
37. The apparatus for isolating electrical faults according to claim 36, comprising logic means for determining that said fault is a circuit fault in an amplifier output bonding wire open.
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