Двухкоординатный фотоэлектрический автоколлиматор

 

Изобретение относится к автоколлимационным устройствам и позволяет повысить их точность. Устройство включает осветитель, в котором установлено сканирующее зеркало 3, щелевая диафрагма 5, а также светоделитель 6, объектив 7, автоколлимационное зеркало 9, укрепленное на объекте, и дополнительное зеркало 8, при этом автоколлимационное зеркало 9 оптически связано через две щели анализатора 10 с одним приемником 11, а дополнительное зеркало 8 через четыре дополнительных параллельных щели в анализаторе 10 оптически связано с другим приемником 12, а оба приемника электрически связаны с блоками формирования 13 и 14, входящими в схему обработки сигнала, образованную блоком управления 15, блоком разделения координат 16, генератором съемных импульсов 17 и съемным блоком 18. 1 илл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

06 А1 (19) (И) (51) 4 G 02 В 27/30 ! 1 )111

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4273021/24-10 (22) 09.06.87 (46) 23.09.89. Бюл. ¹ 35 (71) Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) 10.Б.Парвулюсов, Г.Б.Гении и А.В.Середа (53) 535.885.5.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 216314, кл. G 02 В 27/30, 1968.

Авторское свидетельство СССР

¹ 457958, кл. G 02 В 27/30, 1973. (54) ДВУХКООРДИНАТНЬЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОКОЛЛИМАТОР (57) Изобретение относится к автоколлимационным устройствам и позволяет повысить их точность. Устройство включает осветитель, в котором

2 установлено сканирующее зеркало 4, щелевая диафрагма 5, а также светоделитель 6, объетив 7, автоколлимационное зеркало 9, укрепленное на объекте, и дополнительное зеркало 8, при этом автоколлимационное зеркало

9 оптически связано через две щели анализатора 10 с одним приемником 11, а дополнительное зеркало 8 через четыре дополнительных параллельных щели в анализаторе 10 оптически связано с другим приемником 12, а оба приемника электрически связаны с блоками формирования 13 и 14, входящими в схему обработки сигнала, образованную блоком управления 15, блоком разделения координат 16, генератором счетных импульсов 17 и счетным блоком 18. 7 ил.

3 150980

Изобретение относится к угломерным устройствам, где необходимо выполнение угловых измерений в автоматическом режиме.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности и точности измерений.

На фиг.1 представлена функциональная схема двухкоординатного фотоэлектрического автоколлиматора; на фиг.2 - структура анализатора изображения; на фиг,3 — схема блока формирования импульсов, на фиг.4 схема блока разделения координат, на фиг.5 — схема блока управления на фиг.6 — схема счетного блока, на фиг.7 — диаграммы формирования сигналов в схеме обработки.

Двухкоординатный фотоэлектричес- 20 кий автоколлиматор содержит источник 1 света, конденсоры 2 и З,между которыми установлен сканирующий элемент 4 в виде вращающегося плос1 кого зеркала, щелевую диафрагму 5, 25 светоделитель 6, объектив 7 автоколлиматора, плоское зеркало 8, автоколлимационное зеркало 9, анализатор 10 изображения с двумя системами щелей, приемники 11 и 12 излуче- 30 ния, подключенные к формирователям

13 и 14 импульсов, выходы которых соединены соответственно с блоком 16 разделения координат и блоком 15 управления, генератор 17 счетных импульсов, подключенный к соответствующим входам блока разделения координат и блока управления, и счетный блок

18, входы которого подключены к блоку разделения координат и блоку уп- 40 равления.

Двухкоординатный автоколлиматор работает следующим образом.

Излучение от источника 1 света падает на конденсор 2. Поскольку 45 источник 1 света установлен в фокальной плоскости конденсора 2, на выходе последнего формируется параллельный пучок лучей. В параллельном пучке установлено вращающееся плоское зеркало 4, являющееся сканирующим элементом прибора. Конденсор 3 строит изображение источника 1 в плоскости щелевой диафрагмы

5. При вращении зеркала 4 изображение излучателя сканирует в фокальной плоскости объектива автоколлиматора

7, на выходе этого объектива формируется параллельный пучок, перемеща6 4 ющийся в горизонтальной плоскости с постоянной угловой скоростью. При попадании пучка на отражатель 9, закреплейный на объекте, угловое положение которого контролируется, часть его отражается, проходит через объектив 7, светоделитель 6 и строит автоколлимационное изображение в плоскости анализатора 10. При этом автоколлимационное изображение перемещается в горизонтальном направлении параллельно оси Х в зоне расположения первой системы щелей. Смещение линии сканирования относительно оси

Х зависит от углового рассогласования в перпендикулярном направлении, т.е. вдоль оси Y. Щель I (фиг.2) па— раллельна оси У, а цель II наклонена к ней под углом р ..

При попадании изображения на щели на выходе приемника 11 излучения появляются импульсы фототока, которые подаются на формирователь 13 импульсов. Форма сигналов, имеющих место на выходе формирователя 13, показана на фиг.7а. При этом импульс

П получен при прохождении изображения через щель I. а импульс U» через цель II. Одновременно автоколлимационное изображение, создаваемое пучками, отраженными от зеркала 8, перемещается поперек второй системы щелей (фиг.2; 1, 2, 3, 4) вдоль направления Х, При попадании изображения на щели и далее на приемник 12 излучения на выходе формирователя 14 импульсов возникают импульсы тока (фиг. 7б) .

При этом первая и вторая системы щелей выполнены таким образом, что при отсутствии рассогласования по обеим осям имеет место совпадение соответственно импульсов О„ и U Сигналы с формирователя 13 подаются в блок 16 разделения координат, а с формирователя 14 — в блок 15 управления. Блок 16 разделения координат формирует пачки счетных импульсов N> и И (фиг.7г,д), соот-, ветствующие временным интервалам между опорным импульсом "1" и U » U соответственно. Счетные импульсы поступают на блок 16 с генератора 17 счетных импульсов. Блок 15 управления формирует импульс "0", обеспечивающий проведение схемы в исходное состояние, управляющие сигналы,обеспечивающие работу блока 16 разделезаны с первыми входами элементов И

28 и 29, на вторые входы которых подаются счетные импульсы от генератора 17. Выходы элементов И 28 и 29 подключены к соответствующим элементам счетного блока 18. Работа блока

16 заключается в следующем. При пос10 туплении импульса "0" с блока 15 управления триггер 23 приводится в исходное состояние, при котором на элемент И 24 подается напряжение .с первого выхода триггера. Поэтому импульс Ux c формирователя 13 пропускается на триггер 27. Первые входы триггеров 26 и 27 подключены к устройству управления. При приходе управляющего сигнала в момент поступ,2р ления на блок 15 управления импульса

"1" триггеры 26 и 27 опрокидываются и на элементы И 28 и 29 подается напряжение от соответствующих триггеров. Поскольку на вторые входы эле25 ментов 28 и 29 подаются счетные импульсы от генератора 17, элементы И начинают пропускать их на счетный блок 18. В момент прихода импульса

U„ âîçâðàùàåòñÿ в исходное положе30 ние триггер 26, а в момент прихода импульса U — триггер 27. Таким об-..

1 разом на счетный блок проследует пачка счетных импульсов И и И (фиг.7д,г) .

Блок 15 управления (фиг. 5) слу35 жит для формирования импульсов "0 и выдачи управляющих сигналов, обеспечивающих штатную работу блоков 16 и 18. Формирование импульса "0" обес40 печивается последовательно установленными интегрирующей цепью 30, пороговым устройством,31, инвертором

32, дифференцирующей цепью 33 и диодом 34. Интегрирующая цепь такова, 45 что длительность периода сканирования разряда конденсатора несколько меньше периода сканирования, а порог срабатывания U< элемента 31 устанавливается равным половине максималь50

0 ного выходного напряжения цепи 30.

В момент прихода любого из импульсов с формирователя 14 конденсатор цепи 30 заряжается до максимального уровня (фиг.7о), пороговое устройство 31 срабатывает и на выходе появляется напряжение. При разряде конденсатора за интервал времени между любой последовательной парой опорных импульсов напряжение на выходе

5 150 ния координат и счетного блока 18, а также пачку счетных импульсов между импульсами "1" и "0".

В счетном блоке 18 осуществляется определение углового рассогласования по каждой из осей и нестабильности скорости сканирования. При этом предварительно определяются интервалы между импульсами "1" и "2" (пачка счетных импульсов И,), "1" и "3" (пачка счетных импульсов N,) и "1" и "4" (пачка счетных импульсов Ио) (фиг.7е, ж, к, и). Далее получают рассогласование вдоль оси Х как И =

=N>-N> . Рассогласование вдоль оси

Y определяется выражением p,N =(N +

+5Nx-NLj ) tg9 . Значение угла о принимается удобньм для вычисления hII (t

Для простоты рассуждения прием оЬ =45 тогда 4N =Ng+5Nx N . Нестабильность скорости вращения сканирующего зеркала оценивается через величину hN„ =

=И -И, где И вЂ” число счетных им,% + пульсов в интервале между "1" и "4" импульсами, соответствующее расчетной скорости сканирования. Указанные значения ЕИ z, 6 N и Й И выдаются системой для дальнейшего использования (регистрации, управления,слежения и т.п.).

Блоки 13 и 14 формирования импульсов выполнены по схеме, приведенной на фиг.3. Сигнал с приемника 11 излучения подается на вход импульсноI

ro усилителя 19 и далее на амплитудный дискриминатор 20, с выхода которого снимаются сигналы, близкие по форме к прямоугольным. С помощью дифференцирующей цепи 21 получается последовательность импульсов, соответствующих переднему и заднему фронтам указанных сигналов. Импульсы отрицательной полярности срезают ся диодом 22. На выходе блока 13 образуются импульсы U> и U (фиг.7а), а на выходе блока 14 — импульса "1""4" (фиг.7б) . Блок 16 разделения координат (фиг.4) включает триггер 23 первый вход которого. связан с выходом формирователя 13, а второй подключен к блоку 15 управления. К каждому выходу триггера подключены элементы И

24 и 25, вторые входы которых соединены с первым входом триггера 23. Выходы элементов И 24 и 25 соединены соответственно с первыми входами триггеров 26 и 27, вторые входы которых подключены к блоку 15 управ9806 6 ления . Выходы триггеров 26 и 2 7 свя1509806 цепи 30 не снижается ниже порогового ° После прихода последнего опорного импульса напряжение уменьшается до нуля и по достижении U пороговое устройство приходит в исходное положение (фиг.7п). Для получения импульса "0" нужной полярности выходной сигнал элемента 31 ннвертируется элементом 32 (фиг.7р) и подается на дифференцирующую цепь ЗЗ.

Сигнал с выхода цепи 33 (фиг. 7с) подается на диод 34, завершающий формирование импульса "0". (фиг.7в).

Управляющие напряжения формируются при помощи десятичного счетчика 35, триггера 36 и элемента И 37. Счетчик 35 и триггер 36 приводятся в исходное положение импульсом "0 . В момент прихода опорного импульса 20

"1" на первом выходе счетчика 35 появляется напряжение. Это напряжение подается на триггер 36, а также на триггеры 26 и 27 блока 16 разделения координат, обеспечивая начало 25 света пачек счетных импульсов N u

N . При подаче напряжения на триггер 36 он опрокидывается и открывает элемент И 37, на который подают.ся также счетные импульсы от генератора 17. Последние поступают в счетный блок 18 на счетчики 38-40.

При поступлении импульса "2" появляется напряжение на втором выходе счетчика 35, подключенном к управ,ляющему входу счетчика 38. Аналогично при поступлении импульсов "3" и

"4" управляющие напряжения подаются на счетчики 39 и 40.

Счетный .блок 18 (фиг.б) включает счетчики 38-40, регистраторы 41-44, реверсивные счетчики 45-47, сумми-, рующее устройство 48. На счетные выходы счетчиков 38-40 в момент прихода импульса "1" начинают поступать счетные импульсы с элемента И

37 блока 15 управления. При поступлении напряжения с второго выхода счетчика 35 на управляющий вход счет- чика 38 счет прекращается и фиксируется пачка импульсов Nx (фиг. 7е). 50

Аналогично счетчиком 39 фиксируется пачка импульсов М (фиг.7ж), а счетчиком 40 — пачка импульсов N . Затем по команде обнуления содержимое счетчиков 38-40 подается в регистры 55

41-43. Выходы регистров 41 и 42 подключены к вычитающим входам реверсивных счетчиков 45 и 46, а выход регистра 44 — к вычитающему входу счетчика 47. В регистре 44 хранится содержимое, соответствующее расчетной скорости сканирования. Содержимое регистров 41-44 передается на реверсивные счетчики по команде с первого выхода счетчика 35 блока 15 управления. Поскольку на суммирующие входы счетчиков 45 и 46 поступают пачки импульсов Nx N соответственно, на выходах этих счетчиков формируются пачки Nx Nx = йИ х (фиг. 7к) и

N -N (фиг.7л), на выходе счетчика

47 формируется пачка счетных импульсов N -Б» = АИ . Для вычисления 5N а о о 1=

= N + И „— М„выходы счетчиков

"0

45 и 46 объедийены суммирующим устройством 48, на выходе которого получается искомое значение А N °

Формула изобретения

Двухкоординатный фотоэлектрический автоколлиматор, включающий последовательно установленные источник света, конденсор, диафрагму, расположенную в фокальной плоскости объектива, светоделитель, объектив, автоколлимационное зеркало, а также анализатор в виде горизонтальной и вертикальной щелей и два фотбприемника со схемой обработки сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и точности измерений, в него введены плоское зеркало, расположенное на периферии объектива и жестко закрепленное перед ним, конденсор, установленный под углом 90 относи" тельно оптической оси первого конденсора непосредственно за источником света, сканирующее плоское зеркало, ось вращения которого расположена на пересечении оптических осей конденсоров, а анализатор снабжен дополнительной системой параллельных щелей, при этом горизонтальная щель основной системы расположена под углом oL = 10-45 к вертикальной щели, а щели дополнительной системы оптически связаны с плоским зеркалом и одним из приемников, при этом схема обработки выполнена в виде блока управления, блока разделения координат, генератора счетных импульсов и двух формирователей импульсов, причем каждый приемник соединен со своим, формирователем, а выход формироваI0

1509806

23

3839 0040 теля, связанного с приемником дополнительной системы, соединен с последовательно установленными блоком управления и счетным блоком, при этом выход другого формирователя соединен с блоком разделения координат, два выхода которого соединены с двумя другими входами счетного блока, при этом выходы генератора соединены с соответствующими входами блока уп5 равления и блоком разделения координат, а другой выход блока управления соединен с соответствующим входом блока разделения координат, 1509806