RU2019061C1

RU2019061C1 - Device for measurement of coordinates of center of star

Info

Publication number: RU2019061C1
Authority: RU
Inventors: В.С. Солодкин
Original assignee: Особое конструкторско-технологическое бюро "Омега" при Новгородском политехническом институте
Priority date: 1991-05-12
Filing date: 1991-05-12
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: astronomical TV equipment. SUBSTANCE: device includes telescope, unit control over its position, spectrograph with slit image transmission channel, television camera, video-monitor, synchronization generator, gate former, analog-to-digital converter, four storing adders, first counter, second counter, two storages, first adder, storage, address counter, commutator counter, second adder, register, coincidence unit. EFFECT: improved efficiency in automation of spectral measurements. 7 dwg

Description

Изобретение относится к астрономической телевизионной технике и может быть использовано для автоматизации спектральных измерений. The invention relates to astronomical television technology and can be used to automate spectral measurements.

Известно устройство, содержащее оптически связанные телескоп, спектрограф с входной щелью и передающую телевизионную камеру, а также блок управления, видеоконтрольный блок, синхрогенератор, формирователь стробов и блок обработки информации с соответствующими связями. A device is known that contains an optically coupled telescope, a spectrograph with an entrance slit and a transmitting television camera, as well as a control unit, a video control unit, a clock generator, a strobe generator, and an information processing unit with corresponding connections.

Однако известное устройство не обеспечивает достаточную фотометрическую точность измерений и чувствительность вследствие отсутствия возможности точного и длительного удержания исследуемой звезды на щели спектрографа. However, the known device does not provide sufficient photometric measurement accuracy and sensitivity due to the lack of accurate and long-term retention of the studied star on the slit of the spectrograph.

Известно устройство, содержащее оптически связанные телескоп, спектрограф с входной щелью, передающую телевизионную камеру и канал передачи изображения щели, а также блок управления, видеоконтрольный блок, блок обработки информации, интегратор, первый и второй фоpмиpователи стробов, синхрогенератор, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй регистры памяти и блок сравнения, с соответствующими связями. A device is known that contains an optically coupled telescope, a spectrograph with an entrance slit, a television camera and a slit image transmission channel, as well as a control unit, a video control unit, an information processing unit, an integrator, first and second gate formers, a clock generator, a switch, an analog-to-digital converter , the first and second memory registers and the comparison unit, with the corresponding associations.

Недостатком устройства является низкая точность наведения телескопа, так как устройством определяется направление рассогласования, а не его точная величина. The disadvantage of this device is the low accuracy of the telescope pointing, since the device determines the direction of the mismatch, and not its exact value.

Цель изобретения - повышение точности удержания звезды на щели спектрографа. The purpose of the invention is to increase the accuracy of retention of the star on the slit of the spectrograph.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее оптически связанные телескоп, спектрограф с входной щелью, канал передачи изображения щели и передающую телевизионную камеру, а также блок управления, механически связанный с телескопом, видеоконтрольный блок, синхрогенератор, соединенный с формирователем строба, первый и второй регистры памяти и аналого-цифровой преобразователь, причем второй и третий выходы синхрогенератора подключены к синхровходам соответственно передающей телевизионной камеры и видеоконтрольного блока, сигнальный вход которого соединен с выходом передающей телевизионной камеры, введены первый, второй, третий и четвертый накапливающие сумматоры, первый счетчик и второй счетчик, первый вход которого соединен с первым выходом формирователя строба, второй вход - с выходом четвертого накапливающего сумматора, а выход - с входом второго регистра памяти и первым входом четвертого накапливающего сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго накапливающего сумматора, а третий вход - с вторым выходом формирователя строба и первым входом третьего накапливающего сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого накапливающего сумматора, выход соединен с первым входом первого счетчика, а третий вход - с выходом первого счетчика и входом первого регистра памяти, причем первый вход АЦП соединен с выходом передающей телевизионной камеры, второй вход с четвертым выходом синхрогенератора, а выход - с первым входом первого накапливающего сумматора, второй вход которого соединен с пятым выходом синхрогенератора, шестой выход которого соединен с первым входом второго накапливающего сумматора, второй вход которого соединен с выходом АЦП, а третий вход - с третьим выходом формирователя стробов, четвертый выход которого соединен с третьим входом первого накапливающего сумматора, а пятый выход - с вторым входом первого счетчика, при этом выходы первого и второго регистров памяти соединены с входами блока управления. This is achieved by the fact that in the device containing an optically coupled telescope, a spectrograph with an entrance slit, a transmission channel for the slit image and a transmitting television camera, as well as a control unit mechanically connected to the telescope, a video control unit, a sync generator connected to the gate driver, the first and second memory registers and an analog-to-digital converter, the second and third outputs of the clock being connected to the clock inputs of the transmitting television camera and video control unit, respectively, the first input of which is connected to the output of the transmitting television camera, the first, second, third, and fourth accumulating adders, the first counter and the second counter are introduced, the first input of which is connected to the first output of the gate former, the second input - with the output of the fourth accumulating adder, and the output - the input of the second memory register and the first input of the fourth accumulating adder, the second input of which is connected to the output of the second accumulating adder, and the third input is with the second output of the gate former and the first input of the the fifth accumulating adder, the second input of which is connected to the output of the first accumulating adder, the output is connected to the first input of the first counter, and the third input is connected to the output of the first counter and the input of the first memory register, the first ADC input connected to the output of the transmitting television camera, the second input with the fourth output of the clock, and the output with the first input of the first accumulating adder, the second input of which is connected to the fifth output of the clock, the sixth output of which is connected to the first input of the second accumulator the next adder, the second input of which is connected to the ADC output, and the third input is the third output of the gate generator, the fourth output is connected to the third input of the first accumulating adder, and the fifth output is the second input of the first counter, while the outputs of the first and second memory registers connected to the inputs of the control unit.

На фиг.1 приведена структурная функциональная схема устройства гидирования астроспектрографа; на фиг.2-5 - принцип его работы; на фиг.6 - принцип работы накапливающих сумматоров; на фиг.7 структурная функциональная схема накапливающих сумматоров. Figure 1 shows the structural functional diagram of the guide device astrospectrograph; figure 2-5 - the principle of its operation; figure 6 - the principle of operation of accumulating adders; Fig.7 is a structural functional diagram of accumulating adders.

Устройство гидирования астроспектрографа содержит телескоп 1 с блоком 2 управления положением, спектрограф 3 с входной щелью 4, канал 5 передачи изображения щели, передающую телевизионную камеру 6, видеоконтрольный блок 7, синхрогенератор 8, формирователь 9 строба, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10, первый, второй, третий и четвертый накапливающие сумматоры 11-14, первый счетчик 15, второй счетчик 16, первый и второй регистры 17 и 18 памяти. The astrospectrograph guiding device contains a telescope 1 with a position control unit 2, a spectrograph 3 with an entrance slit 4, a slot image transmission channel 5, a television camera 6, a video control unit 7, a clock generator 8, a gate former 9, an analog-to-digital converter (ADC) 10, the first, second, third and fourth accumulating adders 11-14, the first counter 15, the second counter 16, the first and second memory registers 17 and 18.

При этом первый и второй накапливающие сумматоры 11 и 12 состоят из первого сумматора 19, блока памяти 20, счетчика 21 адреса и коммутатора 22, а третий и четвертый накапливающие сумматоры 13 и 14 состоят из второго сумматора 23, регистра 24 и схемы антисовпадений 25. In this case, the first and second accumulating adders 11 and 12 consist of a first adder 19, a memory unit 20, an address counter 21 and a switch 22, and the third and fourth accumulating adders 13 and 14 consist of a second adder 23, a register 24, and an anti-coincidence circuit 25.

Часть телевизионного изображения, ограниченная стробом АВСD (см. фиг. 2-5), представляет собой звезду, пересеченную щелью KLMN (см. фиг.2 и 3). При применении стекловолоконного канала передачи изображения щели оно имеет вид, показанный на фиг.4 и 5. Для определения смещения Δ Х вдоль телевизионной строки достаточно на изображении за один кадр найти такое положение для М'N', чтобы заштрихованные части звезды стали равными, а на практике - чтобы результаты интегрирования телевизионного сигнала за время кадра в зонах А'В'LK и N'M'CD были равны. При этом
ΔX=

=

(1)
Аналогично определяется смещение Δ Y (поперек строк), при этом за начало отсчета принимается середина EF строба (см. фиг.4 и 5), а ΔY=

=

(2)
Устройство работает следующим образом.The portion of the television image bounded by the ABCD strobe (see FIGS. 2-5) is a star crossed by a KLMN gap (see FIGS. 2 and 3). When using the fiberglass channel for transmitting the image of the slit, it has the form shown in Figs. 4 and 5. To determine the offset Δ X along the television line, it is enough to find the position for M'N 'in the image in one frame so that the hatched parts of the star become equal, and in practice, so that the results of integrating the television signal during the frame in the A'B'LK and N'M'CD zones are equal. Wherein
ΔX =

=

(1)
Similarly, the offset Δ Y (across the lines) is determined, while the middle of the gate EF is taken as the reference point (see Figs. 4 and 5), and ΔY =

=

(2)
The device operates as follows.

Изображение объекта, спектр которого исследуется, усиливается в оптической схеме телескопа 1 и проецируется на входную щель 4 спектрографа 3. Одновременно оптический сигнал, отраженный от щечек спектрографа 3, образующих входную щель 4, через канал 5 передачи изображения щели проецируется на фотокатод трубки передающей телевизионной камеры 6 в направлении кадровой развертки и преобразуется в видеосигнал, поступающий на вход видеоконтрольного блока 7 и на первый вход АЦП 10, который преобразует аналоговый видеосигнал в цифровой, поступающий на входы первого и второго накапливающих сумматоров 11 и 12. Принцип работы накапливающих сумматоров 11, 12, 13, 14 поясняет фиг.6, а структурная функциональная схема сумматоров изображена на фиг.7 формирователь 9 строба, выполненный на счетных линейках, формирует строб АВCD размером m x m элементов изображения (см. фиг.6а), а также его середину EF и границы щели КL и MN. The image of the object whose spectrum is being studied is amplified in the optical scheme of the telescope 1 and projected onto the input slit 4 of the spectrograph 3. At the same time, the optical signal reflected from the cheeks of the spectrograph 3 forming the input slit 4 is projected through the slot 5 transmission channel onto the photocathode of the transmitting television camera tube 6 in the direction of the frame scan and is converted into a video signal supplied to the input of the video control unit 7 and to the first input of the ADC 10, which converts the analog video signal to a digital one to the inputs of the first and second accumulating adders 11 and 12. The principle of operation of the accumulating adders 11, 12, 13, 14 is illustrated in Fig.6, and the structural functional diagram of the adders is shown in Fig.7 strobe generator 9, executed on the counting bars, forms the strobe AVCD size mxm image elements (see figa), as well as its middle EF and the boundaries of the slit KL and MN.

Первый накапливающий сумматор 11, состоящий из первого сумматора 19, блока памяти 20 и счетчика 21 адреса, формирует матрицу-строку из m элементов (см. фиг.6б), каждый элемент S_i которой равен интегралу ТВ сигнала по i-му столбцу, (см. фиг.6а). При этом счетчик 21 адреса считает такты от 1 до m в каждой строке строба, блок памяти 20 работает в режиме считывание-модификация-запись, а по окончании строба - в режиме считывания информации, тогда в течение следующей после строба строки в третьем накапливающем сумматоре 13, состоящем из второго сумматора 23, регистра 24 и схемы антисовпадений 25, происходит сложение первой половины членов матрицы-строки со знаком плюс, а второй половины - со знаком минус, исключая зону щели, в зависимости от знака полученного результата первый счетчик 15 меняет свое состояние на единицу в плюс или в минус от начальных значений m_o или m_o ¹, соответствующих границам щели. Затем регистр 24 и счетчик адреса 21 обнуляются фронтом ССИ и операция над матрицей-строкой повторяется.The first accumulating adder 11, consisting of the first adder 19, a memory unit 20, and an address counter 21, forms a matrix row of m elements (see Fig. 6b), each element S _{i of} which is equal to the integral of the TV signal over the ith column, ( see figa). In this case, the address counter 21 counts the clocks from 1 to m in each line of the strobe, the memory unit 20 operates in the read-modify-write mode, and at the end of the strobe in the information read mode, then during the next line after the strobe in the third accumulating adder 13 consisting of the second adder 23, register 24 and the anti-coincidence circuit 25, the first half of the matrix-row terms with the plus sign is added, and the second half with the minus sign, excluding the gap zone, depending on the sign of the result, the first counter 15 changes with th state by one in a plus or minus the initial values of m _o m _o or ¹ corresponding to boundaries of the gap. Then the register 24 and the address counter 21 are reset to zero by the front of the SSI and the operation on the row matrix is repeated.

Схема антисовпадений 25, собранная на цифровых компараторах, в зависимости от состояния первого счетчика 15 формирует зоны ВВ' и ММ' запрета работы третьего накапливающего сумматора 13 в каждом цикле (см. фиг.6б), причем число элементов на отрезках ВВ' и ММ' соответствует результату счета счетчика 15. Последнее состояние счетчика 15 записывается фронтом КСИ в регистр 17 памяти, откуда поступает в блок управления как удвоенная координата Δ Х. The anti-coincidence circuit 25, assembled on digital comparators, depending on the state of the first counter 15 forms the zones BB 'and MM' of the prohibition of the third accumulating adder 13 in each cycle (see Fig.6b), and the number of elements on the segments BB 'and MM' corresponds to the counting result of counter 15. The last state of counter 15 is recorded by the front of the ICI in the memory register 17, from where it enters the control unit as a double coordinate Δ X.

Соответственно аналогично работают второй 12, четвертый 14 накапливающие сумматоры, второй счетчик 16 и регистр 18 памяти, определяя координату Δ Y. Только в этом случае в схему второго накапливающего сумматора 12 добавляется коммутатор 22, переключающий счетный вход счетчика 21 адреса на счет ССИ на время действия строба АВСD. При этом второй накапливающий сумматор 12 формирует матрицу-строку, каждый элемент S_i которой равен интегралу ТВ сигнала по i-строке, а начальное состояние второго счетчика 16 соответствует середине EF строба. Блок управления 2 может быть связан с ЭВМ, которая используется для усреднения и обработки полученной координатной информации. Работой передающей телевизионной камеры 6, видеоконтpольного блока 7, АЦП 10, формирователя строба 9, первого и второго накапливающего сумматоров 11 и 12 управляет синхрогенератор 8.Accordingly, the second 12, fourth 14 accumulative adders, the second counter 16 and the memory register 18 work similarly, determining the coordinate Δ Y. Only in this case, switch 22 is added to the circuit of the second accumulating adder 12, switching the counting input of the address counter 21 to the SSI account for the duration strobe ABCD. In this case, the second accumulating adder 12 forms a matrix row, each element S _{i of} which is equal to the integral of the TV signal along the i-row, and the initial state of the second counter 16 corresponds to the middle of the strobe EF. The control unit 2 can be connected to a computer, which is used to average and process the received coordinate information. The operation of the transmitting television camera 6, the video control unit 7, the ADC 10, the shaper of the strobe 9, the first and second accumulating adders 11 and 12 are controlled by a clock generator 8.

Устройство обеспечивает точное измерение координат центра звезды относительно центра щели спектрографа за время каждого ТВ кадра, что позволяет увеличить точность удержания звезды на щели спектрографа, и оценить качество работы механизмов ведения телескопа. The device provides an accurate measurement of the coordinates of the center of the star relative to the center of the slit of the spectrograph during each TV frame, which allows to increase the accuracy of the retention of the star on the slit of the spectrograph, and to evaluate the quality of work of the telescope reference mechanisms.

Claims

DEVICE FOR MEASURING STAR CENTER COORDINATES, which contains optically coupled telescopes, a spectrograph with an entrance slit, a transmission channel for the slit image and a transmitting television camera, as well as a control unit mechanically connected to the telescope, a video control unit, a sync generator connected to the first output with a strobe former, the first and a second memory register and an analog-to-digital converter, the second and third outputs of the clock being connected to the clock inputs of the transmitting television camera and video, respectively the control unit, the signal input of which is connected to the output of the transmitting television camera, characterized in that, in order to improve the accuracy of measuring the coordinates of the center of the star, the first, second, third and fourth accumulating adders, the first counter and the second counter, the first input of which is connected to the first the output of the gate driver, the second input with the output of the fourth accumulating adder, and the output with the input of the second memory register and the first input of the fourth accumulating adder, the second input of which is connected to the course of the second accumulating adder, and the third input with the second output of the gate generator and the first input of the third accumulating adder, the second input of which is connected to the output of the first accumulating adder, the output is connected to the first input of the first counter, and the third input to the output of the first counter and the input of the first memory register, the first input of the ADC connected to the output of the transmitting television camera, the second input with the fourth output of the clock generator, and the output with the first input of the first accumulating adder, the second input to it is connected to the fifth output of the sync generator, the sixth output of which is connected to the first input of the second accumulating adder, the second input of which is connected to the ADC output, and the third input is connected to the third output of the gate generator, the fourth output of which is connected to the third input of the first accumulating adder, and the fifth output - with the second input of the first counter, while the outputs of the first and second memory registers are connected to the inputs of the control unit.