RU1841006C - Coordinator - Google Patents

Coordinator

Info

Publication number
RU1841006C
RU1841006C SU3190245/07A SU3190245A RU1841006C RU 1841006 C RU1841006 C RU 1841006C SU 3190245/07 A SU3190245/07 A SU 3190245/07A SU 3190245 A SU3190245 A SU 3190245A RU 1841006 C RU1841006 C RU 1841006C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
axis
holder
lenses
condenser
Prior art date
Application number
SU3190245/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Демидович Бурлака
Олег Петрович Когут
Original Assignee
Государственное Предприятие "Научно-Исследовательский Институт "Квант"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Предприятие "Научно-Исследовательский Институт "Квант" filed Critical Государственное Предприятие "Научно-Исследовательский Институт "Квант"
Priority to SU3190245/07A priority Critical patent/RU1841006C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1841006C publication Critical patent/RU1841006C/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics, navigation.
SUBSTANCE: invention is intended for use in direction-finding means and control devices. A coordinator comprises, mounted on an optical axis, a receiving lens, an image analyser with a holder having a through-hole, a condenser, a four-element quadrant photodetector, a light-emitting diode, a photodiode, an actuating motor, a coordinate determining unit, wherein the image analyser and condenser are integrated into a single optical unit in the form of two lenses, the connection plane of which lies in the focal plane of the receiving lens, and the inner surface of one of the lenses is coated with a coating which is non-transparent in the visible and infrared range; the coordinator also comprises a frame clock pulse former, three delay lines, four power supplies, an optical-mechanical angular position sensor mounted on the axis of a reducing gear. The listed devices are designed and connected to each other in a certain manner.
EFFECT: high accuracy of determining coordinates.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области пеленгационных средств и приборов управления и может быть использовано при разработке систем обнаружения малоразмерных целей и определения их координат в инфракрасной области спектра излучения объектов.The present invention relates to the field of direction finding tools and control devices and can be used to develop systems for detecting small targets and determining their coordinates in the infrared region of the radiation spectrum of objects.

Известны координаторы. Они, как правило, содержат следующие основные элементы: объектив, анализатор изображения, конденсор и приемник лучистой энергии. Различаются координаторы в основном анализаторами изображения.Known coordinators. As a rule, they contain the following basic elements: a lens, an image analyzer, a condenser, and a radiant energy receiver. Coordinators differ mainly in image analyzers.

В координаторе /см. например, Л.З. Криксунов и И.Ф. Усольцев, "Инфракрасные системы", М., изд-во "Советское радио", 1968, стр. 214-216/ анализатор изображения выполнен в виде модулирующего диска, который имеет границу между прозрачной и непрозрачной частью, выполненную на 360° по спирали Архимеда. Спираль начинается на оси Y и кончается на ней. Расположен модулирующий диск в фокальной плоскости объектива. В зависимости от положения объекта в фокальной плоскости объектива, приемник лучистой энергии закрывается на больший или меньший промежуток времени. Угол рассогласования определяется по длительности импульса в цепи приемника лучистой энергии, вызванного воздействием излучения объекта.In the coordinator / cm. e.g. L.Z. Kriksunov and I.F. Usoltsev, "Infrared Systems", Moscow, Sovetskoye Radio Publishing House, 1968, pp. 214-216 / image analyzer is made in the form of a modulating disk, which has a 360 ° boundary between the transparent and opaque parts in a spiral of Archimedes . The spiral begins on the Y axis and ends on it. The modulating disk is located in the focal plane of the lens. Depending on the position of the object in the focal plane of the lens, the radiant energy receiver closes for a longer or shorter period of time. The mismatch angle is determined by the duration of the pulse in the receiver circuit of the radiant energy caused by the radiation of the object.

Координатор по вышеописанной структуре строится и для диафрагмы, которая имеет спиральный вырез /см. Л.З. Криксунов, "Справочник" по основам инфракрасной техники", М., изд-во "Советское радио", 1978, стр. 351-352/. Спиральный вырез диафрагмы начинается на оси Y и на ней кончается, т.е. вырез сделан на 360°. При вращении диафрагмы спиральный вырез последовательно "просматривает" изображение заданного поля. Если в некоторый момент времени вырез пересекает изображение источника излучения, возникает импульс, заканчивающийся в конце каждого оборота диафрагмы. Соотношение между длительностью импульса и пауз между ними определяется положением изображения относительно нейтральной точки, которая соответствует половине оборота диафрагмы.The coordinator according to the above structure is also constructed for the diaphragm, which has a spiral cut / cm. L.Z. Kriksunov, "A Guide to the Basics of Infrared Technology," M., Sovetskoe Radio Publishing House, 1978, pp. 351-352 /. The spiral cut of the diaphragm begins on the Y axis and ends on it, i.e. the cut is made on 360 °. When the diaphragm rotates, the spiral cut-out sequentially “looks through” the image of the given field. If at some point in time the cut-out intersects the image of the radiation source, a pulse arises that ends at the end of each rotation of the diaphragm. The ratio between the pulse duration and the pauses between them is determined by the image position a relatively neutral point that corresponds to half a revolution of the diaphragm.

В координаторе /см. В.В. Козелкин и И.Ф. Усольцев, "Основы инфракрасной техники", М., изд-во "Машиностроение", 1974, стр. 236-238/ анализатор выполнен в виде плоского тонкого непрозрачного диска, в котором с центра его по спирали Архимеда вырезана на 360° щель, пропускающая собираемое объективом тепловое излучение. Расположен анализатор в фокальной плоскости объектива. Одновременно и синхронно с анализатором вращается кулачек блока преобразования сигналов. В момент пересечения кулачком оси Y на блок преобразования сигналов подается опорный импульс напряжения. При повороте диска еще на некоторый угол его щель пересечет изображение объекта и тепловая энергия, пройдя через щель, попадает на конденсор, а с него концентрируется на приемник. С приемника через усилитель в этот момент на блок преобразования сигналов поступает электрический импульс от изображения объекта. При равномерном вращении диска и кулачка подача опорных импульсов в блок преобразования сигналов следует через равные промежутки времени, меняется только время поступления импульса от приемника, которое зависит от положения изображения объекта в фокальной плоскости объектива по оси Y. Время между началами опорного импульса и импульса от приемника пропорционально координате Y объекта, т.е. составляющей угла рассогласования по оси Y.In the coordinator / cm. V.V. Kozelkin and I.F. Usoltsev, "Fundamentals of infrared technology", M., publishing house "Mechanical Engineering", 1974, pp. 236-238 / the analyzer is made in the form of a flat thin opaque disk, in which a gap is cut from the center of it in a spiral of Archimedes, passing through thermal radiation collected by the lens. The analyzer is located in the focal plane of the lens. Simultaneously and synchronously with the analyzer, the cam of the signal conversion unit rotates. When the cam crosses the Y axis, a voltage reference pulse is applied to the signal conversion unit. When the disk is rotated by another angle, its slit will intersect the image of the object and thermal energy, passing through the slit, enters the condenser, and from it is concentrated on the receiver. From the receiver through the amplifier at this moment, an electrical impulse from the image of the object is supplied to the signal conversion unit. When the disk and cam are rotated uniformly, the supply of reference pulses to the signal conversion unit follows at equal intervals of time, only the pulse arrival time from the receiver changes, which depends on the position of the image of the object in the focal plane of the lens along the Y axis. The time between the beginnings of the reference pulse and the pulse from the receiver in proportion to the Y coordinate of the object, i.e. component of the y-axis misalignment angle.

В данных координаторах определяется координата только по оси Y. Для получения координаты по оси Z необходим второй канал, аналогичный первому, что усложняет устройство. Это является их основным недостатком. Другим недостатком является расположение анализатора изображения в фокальной плоскости объектива, что приводит к увеличению поперечных габаритов фокусирующей системы и ее ориентировочным расчетам.In these coordinators, the coordinate is determined only on the Y axis. To obtain the coordinate on the Z axis, a second channel is required, similar to the first, which complicates the device. This is their main drawback. Another disadvantage is the location of the image analyzer in the focal plane of the lens, which leads to an increase in the transverse dimensions of the focusing system and its approximate calculations.

Координатор, который выбран за прототип, /см. М.М. Мирошников, "Теоретические основы оптико-электронных приборов", г. Ленинград, изд-во "Машиностроение", Ленинградское отделение, 1983, стр. 151/ является двухкоординатным. В нем применен фазоширотно-импульсный растр. При каждом обороте растра вырабатывается один опорный импульс. Интервал времени между опорным импульсом и передним фронтом импульса от изображения цели пропорционален полярному углу φ. Длительность импульса является мерой радиального смещения изображения α=const·β. Граница между прозрачной и непрозрачной частями растра выполнена по спирали Архимеда на 360°.The coordinator who is selected for the prototype, / see M.M. Miroshnikov, "Theoretical Foundations of Optoelectronic Devices", Leningrad, Publishing House "Engineering", Leningrad Branch, 1983, p. 151 / is two-coordinate. It uses a phase-latitude-pulse raster. Each rotation of the raster produces one reference pulse. The time interval between the reference pulse and the leading edge of the pulse from the target image is proportional to the polar angle φ. The pulse duration is a measure of the radial displacement of the image α = const · β. The boundary between the transparent and opaque parts of the raster is made in a spiral of Archimedes at 360 °.

Недостатками данного устройства является определение координаты только единичного объекта, расположение модулирующего диска в вокальной плоскости объектива.The disadvantages of this device is the determination of the coordinates of only a single object, the location of the modulating disk in the vocal plane of the lens.

Целью предлагаемого изобретения является определение координат группы объектов, находящихся в поле обзора устройства, а также упрощение его.The aim of the invention is to determine the coordinates of a group of objects located in the field of view of the device, as well as simplifying it.

Поставленная цель достигается за счет того, что в координаторе, содержащем последовательно установленные на одной оптической оси приемный объектив, анализатор изображения с держателем, в котором выполнено синхронизирующее отверстие с обеих сторон которого установлена пара светодиод-фотодиод, подключенным через редуктор к исполнительному электродвигателю, конденсор, преемник лучистой энергии с блоком питания, счетно-решающее устройство, отличающийся тем, что, с целью определения координат группы объектов, находящихся в поле обзора приемного объектива, а также упрощения устройства, анализатор изображения и конденсор выполнены в виде оптического узла, состоящего из двух одинаковых по диаметру плосковыпуклых оптически сопряженных и жестко связанных между собой линз, внутренняя плоская поверхность одной из них выполнена с непрозрачным для видимого и инфракрасного излучений покрытием, в котором выполнена щель на 180° по спирали Архимеда, с началом на оптической оси и окончанием на оси - X в точке максимального радиуса линз оптического узла, причем плоскость сопряжения линз оптического узла является главная плоскость оптического узла, которая расположена в фокальной плоскости приемного объектива, а синхронизирующее отверстие расположено на оси X на расстоянии, большем, чем радиус линз оптического узла, причем оптическая ось пары светодиод-фотодиод параллельна оптической оси устройства, выход фотодиода подключен через схему выреза импульсов и линии задержки к входам источников питания элементов приемника, кроме источника питания элемента первого квадранта, подключенного к выходу схемы выреза импульсов непосредственно, выходы которых соединены соответственно с питающими входами четырехэлементного квадрантного приемника, при этом четыре сигнальных выхода элементов приемника и четыре выхода источников питания подключены к счетно-решающему устройству, девятый вход которого связан с оптико-механическим датчиком углового положения, расположенным на выходной оси редуктора.This goal is achieved due to the fact that in the coordinator containing a receiving lens sequentially mounted on the same optical axis, an image analyzer with a holder in which a synchronizing hole is made on both sides of which a pair of LED-photodiode is installed, connected via a gearbox to the actuator, a condenser, radiant energy successor with a power supply, computer, characterized in that, in order to determine the coordinates of a group of objects in the field of view, a small lens, as well as simplifying the device, the image analyzer and the condenser are made in the form of an optical unit, consisting of two identical in diameter plane-convex optically conjugated and rigidly interconnected lenses, the inner flat surface of one of them is made with a coating opaque to visible and infrared radiation, in which a gap is made through 180 ° in a spiral of Archimedes, with a beginning on the optical axis and ending on the - X axis at the point of the maximum radius of the lenses of the optical node, and the conjugation plane of the optical node is the main plane of the optical node, which is located in the focal plane of the receiving lens, and the synchronization hole is located on the X axis at a distance greater than the radius of the lenses of the optical node, the optical axis of the pair of LED-photodiode parallel to the optical axis of the device, the output of the photodiode connected through the pulse cut-out circuit and the delay line to the inputs of the power sources of the receiver elements, except for the power supply of the element of the first quadrant connected to the output of the pulse cut-out circuit directly, the outputs of which are connected respectively with the four-element quadrant receiver feed inputs, the four signal output of the detector elements and the four outputs of power supplies connected to the computing devices, the ninth input of which is connected with the opto-mechanical sensor of angular position, located on the output gear axis.

Предлагаемое устройство существенно отличается по своим функциональным возможностям по сравнению с известными устройствами.The proposed device is significantly different in its functionality compared to known devices.

Три аналога, приведенные в заявке, примерно при таком же конструктивном выполнении, определяют только одну координату единичного излучающего объекта. Для того, чтобы определить вторую координату того же единичного объекта, необходимо вводить второй канал, аналогичный первому, что усложняет устройство больше чем вдвое.Three analogs given in the application, with approximately the same structural embodiment, define only one coordinate of a single emitting object. In order to determine the second coordinate of the same unit object, it is necessary to introduce a second channel, similar to the first, which complicates the device more than twice.

В прототипе определяются две координаты одиночного объекта.In the prototype, two coordinates of a single object are determined.

При наличии в поле зрения указанных устройств более одного объекта делает их неработоспособными, поскольку информация от объектов налагается друг на друга и неизвестно какого объекта определяются координаты.If there are more than one object in the field of view of these devices, it makes them inoperative, since the information from the objects is superimposed on each other and it is not known which object determines the coordinates.

Как известно, анализатор изображения координатора /иногда его называют модулирующим диском, модулирующей диафрагмой, растром и т.п./ размещают в фокальной плоскости приемного объектива, а за ним в непосредственной близости к нему - конденсор. Такое размещение этих оптических элементов приводит к увеличению поперечных габаритов и ориентировочным расчетам фокусирующей системы /см. Л.З. Криксунов, "Справочник по основам инфракрасной техники", М., изд-во "Советское радио", 1978, стр. 195/. В таких устройствах желательно было бы, чтобы и конденсор находился в фокальной плоскости объектива. В предлагаемом устройстве этот вопрос решается выполнением оптического узла, в котором и анализатор изображения и конденсор находятся в фокальной плоскости приемного объектива. За счет этого упрощается устройство.As you know, the image analyzer of the coordinator / sometimes called a modulating disk, a modulating aperture, raster, etc. / is placed in the focal plane of the receiving lens, and behind it in the immediate vicinity of it is a capacitor. Such an arrangement of these optical elements leads to an increase in the transverse dimensions and approximate calculations of the focusing system / cm. L.Z. Kriksunov, "Guide to the basics of infrared technology", M., publishing house "Soviet Radio", 1978, p. 195 /. In such devices, it would be desirable for the condenser to be in the focal plane of the lens. In the proposed device, this issue is solved by the implementation of the optical node, in which both the image analyzer and the condenser are in the focal plane of the receiving lens. Due to this, the device is simplified.

Таким образом, предлагаемое устройство может определять координаты группы целей, а по своему исполнению гораздо проще известных подобных устройств.Thus, the proposed device can determine the coordinates of a group of targets, and in its execution is much simpler than known similar devices.

Данное техническое решение отличается от всех существующих новой совокупностью признаков, которые взаимосвязаны между собой, необходимы и достаточны для обеспечения поставленной задачи. На основании изложенного заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".This technical solution differs from all existing ones with a new set of features that are interconnected, necessary and sufficient to ensure the task. Based on the above, the claimed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого координатора, на фиг. 2 - оптический узел с держателем, на фиг. 3 - эпюры сигналов, а на фиг. 4 представлены варианты выполнения схемы задержки и схемы питания элемента приемника излучения.In FIG. 1 is a block diagram of a proposed coordinator; FIG. 2 - optical unit with a holder, in FIG. 3 shows diagrams of signals, and in FIG. 4 shows embodiments of a delay circuit and a power circuit for a radiation receiver element.

В состав предлагаемого устройства /см. фиг. 1/ входит приемный объектив 1, в фокальной плоскости которого размещена главная плоскость 2 оптического узла 3, состоящего из двух плоско-выпуклых одинаковых по радиусу оптически сопряженных и жестко связанных между собой линз 4. На внутренней стороне одной из них по всей ее площади нанесено покрытие из непрозрачного для видимого и инфракрасного излучений материала. В покрытии сделан вырез 5 в виде узкой щели /шириной 200÷250 мкм/, выполненной по спирали Архимеда. Вырез 5 начинается с оптической оси устройства и, пересекая ось - Y, кончается на оси - X, в точке максимального радиуса оптического узла 3, т.е. вырез 5 сделан на 180°. Держатель 6 оптического узла имеет по оси Х синхронизирующее отверстие 7, которое расположено на расстоянии, большем, чем максимальный радиус оптического узла 3. С одной стороны держателя 6 напротив синхронизирующего отверстия 7 расположен светодиод 8, а с другой стороны фотодиод 9. Оптическая ось светодиод 8 - фотодиод 9 параллельна оптической оси устройства. Держатель 6 через редуктор 10 подключен к исполнительному электродвигателю 11. На входной оси редуктора 10 расположен оптико-механический датчик углового положения 12.The composition of the proposed device / see FIG. 1 / includes a receiving lens 1, in the focal plane of which is located the main plane 2 of the optical node 3, consisting of two plane-convex identical in radius optically conjugated and rigidly interconnected lenses 4. A coating is applied on the inside of one of them over its entire area from opaque material for visible and infrared radiation. Cutout 5 was made in the coating in the form of a narrow slit / 200 ÷ 250 μm wide / made in a spiral of Archimedes. Cutout 5 begins with the optical axis of the device and, crossing the axis - Y, ends on the axis - X, at the point of maximum radius of the optical node 3, i.e. Cutout 5 is 180 °. The holder 6 of the optical node has a synchronization hole 7 along the X axis, which is located at a distance greater than the maximum radius of the optical node 3. On one side of the holder 6, opposite the synchronization hole 7, there is an LED 8, and on the other hand a photodiode 9. Optical axis LED 8 - photodiode 9 is parallel to the optical axis of the device. The holder 6 through the gearbox 10 is connected to the actuating motor 11. On the input axis of the gearbox 10 there is an optical-mechanical sensor of the angular position 12.

После оптического узла 3 на оптической оси устройства расположен четырехэлементный квадрантный приемник лучистой энергии 13. Выход фотодиода 9 подключен через схему выреза импульсов 14 и линии задержки 15, 16, 17 к входам источников питания 19, 20, 21 кроме источника питания 18 первого квадранта, подключенного непосредственно. Выходы источников питания 18, 19, 20 и 21 соединены соответственно с питающими входами четырехэлементного квадрантного приемника лучистой энергии 13, сигнальные выходы которого поступают на счетно-решающее устройство 22. Три выхода линий задержек 15, 16, 17 и выход фотодиода 9 также поступают на счетно-решающее устройство 22, девятый вход которого связан с оптико-механическим датчиком углового положения 12.After the optical node 3 on the optical axis of the device is a four-element quadrant receiver of radiant energy 13. The output of the photodiode 9 is connected through a cut-out circuit of pulses 14 and a delay line 15, 16, 17 to the inputs of the power sources 19, 20, 21 except for the power source 18 of the first quadrant connected directly. The outputs of the power sources 18, 19, 20, and 21 are connected respectively to the power inputs of the four-element quadrant radiant energy receiver 13, the signal outputs of which are supplied to the counting and deciding device 22. The three outputs of the delay lines 15, 16, 17 and the output of the photodiode 9 also go to the counting -resolution device 22, the ninth input of which is connected with the optical-mechanical sensor of the angular position 12.

Предлагаемый координатор работает следующим образом.The proposed coordinator works as follows.

Излучение от малоразмерных объектов излучения через приемный объектив 1 и оптический узел 3 попадает на четырехэлементный квадрантный приемник лучистой энергии 13. Держатель 6 /вместе с оптическим узлом 3/ вращается против часовой стрелки и производит по квадрантам декартовой системы координат анализ пространства излучения, которое находится в поле зрения приемного объектива 1.The radiation from small-sized radiation objects through the receiving lens 1 and the optical unit 3 is incident on a four-element quadrant receiver of radiant energy 13. The holder 6 / together with the optical unit 3 / rotates counterclockwise and analyzes the radiation space in the field using the quadrants of the Cartesian coordinate system view of the receiving lens 1.

В исходном положении синхронизирующее отверстие 7 находится на оптической оси светодиод 8 - фотодиод 9. В данный момент на вход источника питания 18, а через линии задержек 15, 16, 17 на входы источников питания 19, 20, 21 поступают со схемы выреза импульсов 14 сигналы их последовательного запуска. Напряжение питания с блоков питания 18, 19, 20, 21 поступают соответственно:In the initial position, the synchronizing hole 7 is located on the optical axis of the LED 8 - photodiode 9. At the moment, the signals from the cut-out of the pulses 14 are fed to the inputs of the power supplies 19, 20, 21 through the delay lines 15, 16, 17 and 14 their sequential launch. The supply voltage from the power supplies 18, 19, 20, 21 are received respectively:

- на 1-й элемент /находящийся в 1-м квадранте/;- on the 1st element / located in the 1st quadrant /;

- на 2-й элемент /находящийся в 4-м квадранте/;- on the 2nd element / located in the 4th quadrant /;

- на 3-й элемент /находящийся в 3-м квадранте/;- on the 3rd element / located in the 3rd quadrant /;

- на 4-й элемент /находящийся во 2-м квадранте/;- on the 4th element / located in the 2nd quadrant /;

и снова на 1-й элемент /находящийся в 1-м квадранте/.and again on the 1st element / located in the 1st quadrant /.

В момент подачи напряжения питания на элемент приемника излучения производится поиск целей в данном квадранте. Вырез 5, при повороте его на 270°, полностью проанализирует данный квадрант. Начальным положением для анализа одного полного кадра является положение, когда синхронизирующее отверстие 7 находится на оси X. В этом случае с выхода фотодиода 9 поступает импульс запуска на блок питания 18 непосредственно, а на блоки питания 19, 20, 21 через линии задержки 15, 16, 17, а также непосредственно и после линий задержки 15, 16, 17 на счетно-решающее устройство 22.At the moment of supply voltage supply to the element of the radiation receiver, a search for targets in this quadrant is performed. Cutout 5, when it is rotated 270 °, will fully analyze this quadrant. The starting position for the analysis of one full frame is the position when the synchronizing hole 7 is on the X axis. In this case, the trigger pulse is transmitted directly from the output of the photodiode 9 to the power supply 18, and to the power supplies 19, 20, 21 through the delay lines 15, 16 , 17, as well as immediately and after the delay lines 15, 16, 17 to the computer 22.

Когда вырез 5, при вращении держателя 6 оптического узла, пересекает объект излучения, то с соответствующего элемента приемника лучистой энергии 13 на счетно-решающее устройство 22 поступает электрический сигнал. Одновременно с ним на счетно-решающее устройство 22 с выхода оптико-механического датчика угловых положений 12 поступает сигнал, соответствующий угловому повороту держателя 6 от начального положения.When the cutout 5, when the holder 6 of the optical unit rotates, crosses the radiation object, an electric signal is supplied from the corresponding element of the radiant energy receiver 13 to the computer 22. At the same time, a signal corresponding to the angular rotation of the holder 6 from the initial position is supplied to the computing device 22 from the output of the optomechanical sensor of angular positions 12.

При рассмотрении трех аналогов указывалось, что все эти устройства определяют только одну координату объекта. Чтобы определить вторую, необходимо ввести еще устройство аналогичное первому. В этом случае вес и габариты устройства возрастают вдвое, усложняется оптическая схема.When considering three analogues, it was indicated that all these devices determine only one coordinate of the object. To determine the second, you must enter another device similar to the first. In this case, the weight and dimensions of the device doubles, the optical design is complicated.

В устройствах подобных предложенному, использующих одноэлементный и квадрантный приемники лучистой энергии, как правило, определяют координаты только единичной цели. Подобным устройством является прототип /см. также дополнительно патенты США №4020340, №4021007, №4131254, патенты ФРГ №2414419, №2918858, патент Великобритании №1468839/.In devices like the one proposed, using single-element and quadrant radiant energy detectors, as a rule, they determine the coordinates of only a single target. A similar device is a prototype / cm. also additionally US patents No. 4020340, No. 4021007, No. 4131254, German patents No. 2414419, No. 2918858, British patent No. 1468839 /.

В предложенном устройстве определяются декартовы координаты группы объектов при сканировании пространства в одной плоскости, причем сканирование производится в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства. Поскольку оптический узел вращается в этой плоскости, то он не вызывает астигматизма в изображении точечного источника излучения, не вносит увеличения пятна остаточных аббераций, не создает модулированных помех, накладывающихся на изображение объектов. Отсутствие этих эффектов не увеличивает кружка рассеяния, что приводит к повышению точности определения координат, поскольку можно уменьшить ширину щели, спирали Архимеда, тем самым повысить точность определения координат объектов.In the proposed device, the Cartesian coordinates of the group of objects are determined when scanning space in one plane, moreover, scanning is performed in a plane perpendicular to the optical axis of the device. Since the optical unit rotates in this plane, it does not cause astigmatism in the image of a point radiation source, does not increase the spot of residual aberrations, and does not create modulated interference superimposed on the image of objects. The absence of these effects does not increase the scattering circle, which leads to an increase in the accuracy of determining the coordinates, since it is possible to reduce the width of the slit, Archimedes spiral, thereby increasing the accuracy of determining the coordinates of objects.

Оптический узел предложенного устройства прост по своей конструкции, имеет небольшие габариты и вес, движение его непрерывно и стабильно, для его вращения применяются двигатели небольшой мощности. Эти преимущества приводят к существенному упрощению устройства в целом.The optical node of the proposed device is simple in design, has small dimensions and weight, its movement is continuous and stable, small motors are used for its rotation. These advantages lead to a significant simplification of the device as a whole.

Предложенное устройство определяет координаты группы объектов, находящихся в угле поля зрения приемного объектива, разделенных между собой пространством, равным одному мгновенному углу поля зрения устройства, определяемому шириной спирали Архимеда, причем в каждый данный момент в участок спирали Архимеда рабочего квадранта приемника излучения попадает только один объект.The proposed device determines the coordinates of a group of objects located in the angle of the field of view of the receiving lens, separated by a space equal to one instantaneous angle of the field of view of the device, determined by the width of the spiral of Archimedes, and at any given moment only one object gets into the section of the Archimedes spiral of the working quadrant of the radiation receiver .

В предложенном устройстве схемы задержки выполнены на трех микросхемах 564ТМ2, а схема питания элементов приемника излучения на одной микросхеме 564ТР2 /см. Е.А. Зельдин, "Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре", Л., изд-во "Энергоатомиздат", 1986, стр. 266-273.In the proposed device, the delay circuit is performed on three 564TM2 microcircuits, and the power supply circuit of the radiation receiver elements on a single 564TP2 / cm microcircuit. E.A. Zeldin, "Digital integrated circuits in information-measuring equipment", L., publishing house "Energoatomizdat", 1986, pp. 266-273.

В предложенном устройстве применен фотоэлектрический преобразователь типа ОЭПМК-16 /см. "Фотоэлектрический преобразователи информации", М., изд-во "Машиностроение", 1974, стр. 367/. С выхода ОЭПМК-16 поступает натуральный двоичный параллельный код, характеризующий угол поворота вала анализатора изображения. Цифровой код находится в линейной зависимости от угла поворота вала. Код поступает на счетно-решающее устройство, которым является ЭВМ. На ЭВМ поступают импульсы непосредственно с выхода фотодиода и выходов линий задержек. В момент прихода на ЭВМ импульса цели, выдаются его координаты. Зная по коду в каждый данный момент угол поворота вала φ определяют его полярный радиус r=aφ, где a - постоянная. Полярные координаты φ и r далее преобразуют в декартовые координаты X=r·cosφ=aφcosφ и y=r·sinφ=aφsinφ. ЭВМ в пределах своего разрешения может обрабатывать большое количество целей.The proposed device uses a photoelectric transducer type OEPMK-16 / cm. "Photoelectric information converters", M., publishing house "Engineering", 1974, p. 367 /. OEPMK-16 receives a natural binary parallel code characterizing the angle of rotation of the image analyzer shaft. The digital code is linearly dependent on the angle of rotation of the shaft. The code arrives at the computer, which is a computer. The computer receives pulses directly from the output of the photodiode and the outputs of the delay lines. At the moment of arrival of the target's pulse on the computer, its coordinates are issued. Knowing the code at each given moment, the angle of rotation of the shaft φ determine its polar radius r = a φ, where a is a constant. The polar coordinates φ and r are then converted into Cartesian coordinates X = r · cosφ = a φcosφ and y = r · sinφ = a φsinφ. A computer, within its permission, can process a large number of targets.

В качестве ЭВМ можно применить К1-20, К1-30, ДВК-2М, ЕС1840 или любую другую, функциональные возможности которой позволяют проделать вышеописанные операции. См: "Микропроцессорные средства и системы", М., №4, 1986, стр. 7, 15.As a computer, you can use K1-20, K1-30, DVK-2M, EC1840 or any other, the functionality of which allows you to do the above operations. See: "Microprocessor tools and systems", M., No. 4, 1986, p. 7, 15.

Пара светодиод-фотодиод выполнена соответственно на АЛ107Б и ФД-256.A pair of LED-photodiode is made respectively on AL107B and FD-256.

В качестве исполнительного электродвигателя используется ДАДЧ-60-12.As an executive electric motor, DADCH-60-12 is used.

В качестве приемника лучистой энергии является ФР-15.As a receiver of radiant energy is FR-15.

Claims (1)

Координатор, содержащий последовательно установленные на оптической оси приемный объектив, анализатор изображения с держателем, в котором выполнено сквозное отверстие, конденсор и четырехэлементный квадрантный фотоприемник, а также установленные с разных сторон анализатора изображения на оси сквозного отверстия в держателе светодиод и фотодиод, исполнительный двигатель, механически связанный через редуктор с держателем, блок определения координат, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения координат, в нем анализатор изображения и конденсор выполнены единым оптическим узлом в виде двух одинаковых по диаметру плосковыпуклых и жестко соединенных между собой плоскими поверхностями линз, плоскость соединения которых расположена в фокальной плоскости приемного объектива, на внутреннюю поверхность одной из линз нанесено непрозрачное в видимой и инфракрасной области покрытие, в которой выполнена щель в виде спирали Архимеда с началом на оптической оси и окончанием на горизонтальной оси в точке максимального радиуса линз оптического узла, а также введены блок формирования кадровых импульсов синхронизации, вход которого соединен с выходом фотодиода, последовательно соединенная первая линия задержки и первый источник питания, вторая линия задержки и второй источник питания, третья линия задержки и третий источник питания, четвертый источник питания и оптико-механический датчик углового положения, установленный на оси редуктора, причем выход блока формирования кадровых импульсов синхронизации соединен со входами первой, второй и третьей линий задержки и четвертого источника питания, выходы первого, второго, третьего и четвертого источников питания соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока определения координат, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый входы которого соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим и четвертым выходами четырехэлементного квадрантного фотоприемника и с выходом оптико-механического датчика углового положения, выходы первого, второго, третьего и четвертого источников питания дополнительно соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами четырехэлементного квадрантного фотоприемника, а сквозное отверстие в держателе расположено на горизонтальной оси. A coordinator containing a receiving lens sequentially mounted on the optical axis, an image analyzer with a holder in which a through hole, a condenser and a four-element quadrant photodetector are made, as well as an LED and a photodiode, an actuator mounted on different sides of the image analyzer in the holder, mechanically connected through the gearbox with the holder, the coordinate determination unit, characterized in that, in order to improve the accuracy of determining the coordinates, it analyzes The image ator and the condenser are made by a single optical unit in the form of two plane-convex lenses of the same diameter and rigidly interconnected by the flat surfaces of the lenses, the connection plane of which is located in the focal plane of the receiving lens, an coating that is opaque in the visible and infrared regions is applied to the which has a gap in the form of an Archimedes spiral with a beginning on the optical axis and ending on the horizontal axis at the point of the maximum radius of the lenses of the optical node, as well as the synchronization frame pulse generation unit, the input of which is connected to the output of the photodiode, the first delay line and the first power source, the second delay line and the second power source, the third delay line and the third power source, the fourth power source and the optical-mechanical angular position sensor mounted on the axis of the gearbox, and the output of the block for generating frame synchronization pulses is connected to the inputs of the first, second and third delay lines and the fourth pit source the outputs of the first, second, third and fourth power supplies are connected respectively to the first, second, third and fourth inputs of the coordinate determination unit, the fifth, sixth, seventh, eighth and ninth inputs of which are connected, respectively, to the first, second, third and fourth the outputs of the four-element quadrant photodetector and with the output of the optical-mechanical angle sensor, the outputs of the first, second, third and fourth power sources are additionally connected to the first, second, third and fourth input E quadrant four-element photodetector, and a through hole in the holder is arranged on a horizontal axis.
SU3190245/07A 1988-01-26 1988-01-26 Coordinator RU1841006C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3190245/07A RU1841006C (en) 1988-01-26 1988-01-26 Coordinator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3190245/07A RU1841006C (en) 1988-01-26 1988-01-26 Coordinator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1841006C true RU1841006C (en) 2014-12-27

Family

ID=53287307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU3190245/07A RU1841006C (en) 1988-01-26 1988-01-26 Coordinator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1841006C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.В. Козелкин и И.Р. Усольцев. Основы инфракрасной техники. М., Машиностроение, 1974, с.236-238. М.М. Мирошников. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л., Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983, с.151. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3328595A (en) Dual beam optical gyroscope pickoff
US3752998A (en) Linear scanning seeker with single axis rotation
CN107430193A (en) Distance measuring instrument
US3604811A (en) Shaft position encoders
US4577101A (en) Shaft encoder with an optical system comprising two straight-line-generatrix surfaces
CN211426263U (en) Fourier transform spectrometer with double swing arm structure
US3199400A (en) Interferometric device and method for determining range
RU1841006C (en) Coordinator
US3552857A (en) Optical device for the determination of the spacing of an object and its angular deviation relative to an initial position
US3653737A (en) Optical scanning seeker
US4586821A (en) Optical angular/linear motion detector
GB2135761A (en) System for guiding a missile by a flat light pencil
RU1841028C (en) Coordinator
JPH0529887B2 (en)
RU2569072C2 (en) Angle of rotation sensor
US3399590A (en) Electrooptical shaft encoder
US4650325A (en) Laser tracker designator
RU1841038C (en) Optic-electronic system
CN1570569A (en) High repetition frequency high precision rotating disk type mechanical shutter device
RU1841034C (en) Coordinator
SU964585A2 (en) Optical servo system of astronomic telescope
SU731283A1 (en) Photoelectric automatic collimator
SU1435936A1 (en) Optronic device for checking position of object
SU1187133A1 (en) Photoelectric automatic collimator
SU1688165A1 (en) Device for determining shaft rotation parameters