RU849867C - Устройство дл измерени координат прот женного источника светового излучени В.Г.Ошлакова - Google Patents

Abstract

1. Устройство дл  измерени  координат прот женного источника светового излучени , содержащее три поворотных фотоприемных блока, расположенных в вершинах пр моугольного треугольника и каждый из которых состоит из последовательно размещенных объектива, щелевой диафрагмы, установленной в фокальной плоскости объектива, и фоточувствительного элемента , установленного за фокальной плоскостью объектива, три привода дл  вращени  фотоприемных блоков относительно осей, образующих острые углы с оптическими ос ми фотоприемных блоков, три датчика углов поворота фотоприемных блоков, и Изобретение относитс  к системам ориентации и технике слежени  за прот женными источниками светового излучени  и может использоватьс  в системах ориентации по световому лучу. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и скорости измерени  координат прот женного источника светового излучени . блок обработки видеосигналов, соединенный входами с выходами фотоприемных блоков и датчиков углов поворота фотоприемных блоков, о т л и ч а ю щ е е с   тем, что. с целью повышени  точности и скорости измерений координат прот женного источника светового излучени , оно снабжено блоком автоматической подстройки скорости вращени  фотоприемных блоков и трем  дополнительными фоточувствительными элементами, каждый из которых соединен выходом с дополнительным входом блока обработки видеосигналов и расположен симметрично с фоточувствительным элементом каждого поворотного фотоприемного блока относительно оптической оси его объектива в одной плоскости с этим элементом , блок автоматической подстройки скорости вращени  фотоприемных блоков соединен трем  входами с выходами фотоприемных блоков, а каждый из двух приводов дл  вращени  фотоприемных блоков соединен входом с одним из выходов блока автоматической подстройки скорости вра00 щени  фотоприемных блоков, J ю 2. Устройство поп. 1,отличающеес   тем. что величина угла между оптически00 О ми ос ми фотоприемных блоков и ос ми их вращени  составл ет 15-60°. На фиг. 1 изображена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - схема расположени  фотоприемников. Устройство содержит фотоприемники 1-3. ось вращени  каждого из них соединена механической св зью со своими датчиками углов поворота фотоприемника 4-6. Датчик углов поворота фотоприемников 46 . чувствительные .элементы 7 и 8 фотоприемников 1-3 соединены с блоком 9

Description

обработки видеосигналов. Входы блока 10 автоматической подстройки скорости вращени  соединены с чувствительными элементами 7 фотоприемникбв 1-3. один выход с управл ющей обмоткой двигател  11, а другой с управл ющей обмоткой двигател  12. Двигатель 11 механической св зью соединен с осью вращени  13 фотоприемИика 1. двигатель 14 - с осью вращени  15 фотоприемника 2, двигатель 12 - с осью вращени  16 фотоприемника 3. Конструктивно фотоприемники 1. 2 и 3 выполнены аналогично . В фокусе линзы 17 установлена щелева  диафрагма 18. Размер щели диафрагмы определ етс  по формуле

L 2Ftg|,

где F - фокусное рассто ние линзы 17;

- угол 19 пол  зрени  оптической системы;

L- размер 20 щели диафрагмы 18.

Прорезь щелевой диафрагмы 18 лежит в одной плоскости с осью вращени  13. Фоточувствительные элементы 7 и 8 установлены симметрично относительно главной оптической оси линзы 17 на рассто нии А (21) от щелевой диафрагмы не более

fЛ

f-1

где А - апертура 22 фотоприемника.

Система координат XYZтесно св зана с устройством. Оси вращени  фотоприемников 13, 15, 16 параллельны оси Z. Щелева  диафрагма 18 обеспечивает пол  зрени  5°...15° в плоскости, проход щей через ось вращени  13 и не более 30 в плоскости, перпендикул рной ей, что позвол ет по положению границ пол  зрени  в момент прохождени  ими луча определ ть круговые линии визировани . Граница 23 пол  зрени  составл ет с осью вращени  13 угол а 1 (24), а граница 25 пол  зрени  угол ач (26). Угол /8(19) пол  зрени , угол a (24) и угол а2 (26) выбирают из рациональных соображений по необходимой точности определени  положени  луча, габаритов устройства , пространства, в котором устройство определ ет положение луча. Устройство измер ет положение луча в системе координат XYZ. Положение луча в пространстве задаетс  точкой {XOY) пересечени  луча с координатной плоскостью XYZ и направл ющим вектором луча.

Устройство работает следующим образом .

При пересечении луча пол|ем зрени  фотоприемника 1 рассе нное электромагнитное излучение проходит линз7 17, щелевую диафрагму 18 и попадает на фоточувствительные элементы 7 и 8. При нахождении узкого луча у границы 25 пол зрени  электромагнитное излучение фокусируетс  только на фоточувствительном эле И1енте 7, а при нахождении у границы 23 - только на фоточувствительном элементе 8. Голожение луча определ етс  как лини  пересечени  трех плоскостей, кажда  из кс торых проходит луч и точку расположени  ботоприемника . Расположение фотопр /емников по сторонам пр мого угла и в егс вершине исключает совпадение плоскостей. Положение указанной плоскости определ етс 

0 двум  круговыми лини ми визировани  совпадающими с границами пол  зрени  фотоприемника . При пересечении луча полем зрени  фотоприемникэ элект ромагиитное излучение попадает и исчезает на чувствительных элементах 7 и 8 в момент пересечени  луча его границами. Информацией о том, какой границей пол  зреь и  был пересечен луч, служит наличие сигнала на фоточувствительном элементе 7 или 8.

0 Например, сигнал по вилс  на чувствительном элементе 7 фотоприемника 1, что соответству1эт пересечению луча границей 25 пол  зрени , тогда блок 9 обработки видеосигналов определ ет составл ющие

5 коэффициенты направл ющего вектора линии визировани  луча, совпадающей в этот момент с границей пол  зрени  25. Информацией о положении в простргнстве границы пол  зрени  25 служит угол «2 в

показание датчика 4 угла поворота. А пс наличию сигнала на фоточув:твительном элементе 8 в момент его окончани  блок 9 обработки видеосигналов опрэдел ет вторую линию визировани  лучг, совпадающую с границей пол  зрени  23. Информацией о положении в пространстве границы 23 пол  зрени  служит угол a и показание датчика 4 угла поворрта. Задание направл ющих векторов двух

пересекающихс  Линий визировани  и коЬрдинат точки их пересечени  определ ют плоскость, проход щую через луч. Блок 10 автоматической подстройки скорости вращени  регулирует скорость вращени  фото приемников 5 1 и 2, чтобы сигналы на них по вл лись одновременно с сигналами на фотоприемнике 2. Это обеспечивает одновременность получени  координат плоскостей, проход щих через луч, что повышает трчность при

определении координат движущегос  луча. Блок 10 автоматической подстройки скорости вращени  при опережении во времени сигналов с фотоприемника 1 по сравнению с сигналами с фотоприемника 2 уменьшает скорость вращени  фотоприемника 1 и увеличивает скорость вращени  - при отставании их. При вращении фотоприемника 1 граница 23 пол  зрени  описывает поверхность пр мого кругового конуса 27, а граница 25 пол  зрени  - поверхность пр мого кругового конуса 2В. Пространство, ограниченное поверхностью 27, лежит внутри пространства ограниченного поверхностью 28, так как имеет меньший телесный угол. Рабочей областью одного фотоприемника  вл етс  пространство с меньшим углом, ограниченное конической поверхностью 27, так как при попадании луча в пространство, ограниченное поверхностью 27, он будет проходить через пространство, ограниченное поверхностью 28. Рабочей областью устройства  вл етс  пространство, общее дл  рабочих областей всех фотоприемников.

21

П

2i