Оптический коррелятор

 

° I

НИЕ02734

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 10.XI.1969 (¹ 1375325/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 28. I V.1971. Бюллетень Л 15

Дата опубликования описания 24Л 1.1971

МПК G 06g 9/00

Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.333:519.2(088.8) Лвторы изобретения

П. И. Госьков и В. И. Луковников

Томский политехническиЙ институт им. С. М, Кирова

Заявитель

ОПТИЧЕСКИИ КОРРЕЛЯТОР

Изобретение предназначено для применения в тех отраслях науки и техники, где иногда ставится задача определения взаи..и!ого положения двух изображений, например, в навигационных, вычислительных устройствах и при автоматизации различных процессов. В случае точечных изображений эта задача наиболее просто и точно решается с по мощью устройств, выполненных на основе корреляторов оптического типа, состоящих из объектива, формирующего изображение объекта вблизи его эталонного изображения в виде маски; конденсора, собирающего световые пучки, прошедшие через отверстия эталона (карты), в корреляционное пятно; фотоприемника, фотокатод которого совмещен с плоскостью корреляции, и электронного блока, определяющего координаты взаимного расположения изображений по изменениям корреляционного светового пятна.

Известные устройства данного типа нс позволяют с высокой точностью определять малые углы азимута и места при рассогласовании между сравниваемыми изображениями, а также не обеспечивают линейную зависимость между вь1ходными сигналами коррелятора и соответствующими им измеряемыми упомянутыми углями в широких пределах.

Цель изобретения — повышение точности измерег!Ия малых углов азимута и места, а также обеспечение линейной зависимости между выходными сигналами коррелятора и соответствующими им измеряемыми в широких пределах углами азимута и места.

5 3!о достигается использованием в корреляторе анализатора корреляционного изображения, выполнепногo из разделительного блока в виде зеркальной пирамиды с четырьмя параболическими гранями, четырех плоских

10 зеркал, вращающегося диска-коммутатора с фигурным вырезом и четырьмя кольцевыми шеля»II для синхронизации и линзы, собирак;щей разделенные световые потоки на фотс1,, тод фотоприемника.

15 1-1Я фиг. 1 показана блок-схема устройства; !!1иг. 2 схемати IpcIIII изооражен электромеханический колебательньш узел, IlpoJoльныи разрез; ня фиг. 3 — янялизятор корреляционного изображения, продольный

20 р lз,1сз; на фиг. 4 — дис! .-кох!х!утатор.

Предлагаемый оптический коррелятор соcTo1I из 01lTEIKo-электромсханпчес1 ОГО 1 Олебатель!!Ого .зла 1, анализатора 2 корреляционного изображения, автоматической cII25 стемы 8 управления оптико-электромеханическим узлом, привода 4 стабилизированной скорости вращения, синхронизатора 5, фотоприемника 6, электронного блока 7 определения угла поворота, азимута и места. Оптико30 электромеханический колебательный i зел (302734 представляет собой двухфазный асинхронный электродвигатель 8 с полым ротором и полым валом, внутри которого размещены обьектив 9, транспорант 10 с эталонным изображением, конденсор 11, твердотельный электролюминесцентный усилитель света 12, диафрагма 18 и фотодатчик 14 системы управления оптико-электромеханическим узлом. Анализатор корреляционного изображения (см. фиг. 3) вкключает в себя разделительный блок 15 в виде зеркальной пирамиды с четырьмя параболическими гранями; четыре плоских зеркала 16 — 19; диск-коммутатор 20 и линзу 21. На диске-коммутаторе (см. фиг.4) имеется фигурный вырез 22, на периферии четыре кольцевых щели 28 — 26 для синхронизации. В заштрихованных зонах 27 — 80 могут находиться световые пятна, от частей разделенного зеркальной пирамидой светового потока. При вращении диска зоны скользят по нему.

Сформированное объективом 9 изображение объекта просвечивает эталонное изображение и конденсором 11 фокусируется на электролюминесцентном усилителе света 12 в виде корреляционного светового пятна. При изменении угла поворота между изображениями пятно изменяет свою яркость, а при наличии углов места и азимута смещается с оптической оси коррелятора. С целью определения угла поворота эталонному изображению придаются крутильные колебания при малых углах или вращение при больших углах с помощью воздействия системы 8 управления на оптико-электромеханический колебательный узел 1, Пульсирующий за счет качания эталонного изображения поток света через диафрагму 18 с усилителя света 12 попадает на разделительный блок (пирамиду) 15 анализатора 2 корреляционного изображения. Грани зеркальной пирамиды 15 выполнены в виде частей параболоидов, которые имеют общий фокус, лежащий на оптической оси. В случае расположения диафрагмы 18 в фокусе пирамиды смещение корреляционного пятна в плоскости усилителя света вызовет такие перемещения световых пятен от частей разделенного потока в заштрихованных зонах 27—

80 на вращающемся диске-коммутаторе 20, что проекции радиус-векторов световых пятен на оси симметрии соответствующих заштрихованных зон и тангенсы углов между радиус-векторами и указанными осями будут линейно зависеть от соответствующих координат корреляционного пятна на плоскости усилителя света. За счет фигурного выреза

22 диск-коммутатор 20 осуществляет при своем вращении поочередную посылку разделенных световых потоков через линзу 21 на фотоприемник 6. Поскольку криволинейная сторона выреза выполнена в виде части спирали

Архимеда, то длительность световых импуль5

5О

65 сов линейно зависит от величины радиус-вектора соответствующего пятна на диске.

Злектронный блок 7 определяет угол поворота по временному интервалу между опорным импульсом, фиксирующим начало отсчета и вырабатываемым в соответствии с сигналом с фотодатчика 14 и импульсом максимума, фиксирующим при качании эталонного изображения вокруг оптической оси устройства момент времени, когда угол поворота равен нулю. Импульс максимума соответствует максимальному значению огибающей амплитуд одной из последовательностей импульсов с фотоприемника 6.

Малые углы азимута и места, при которых световой поток еще не сместился с вершины зеркальной пирамиды 15, определяются блоком 7 за счет вычитания амплитуд соответствующих последовательностей импульсов. Когда же углы азимута и места станут такими, что падающий луч сместится с вершины зеркальной пирамиды 15, то они будут определяться блоком 7 по величине радиус-вектора данного пятна на диске, определяемого шириной импульса с фотоприемника, и по углу между радиус-вектором и осью симметрии данной заштрихованной зоны, определяемому временным расстоянием между передними фронтами рабочего и синхронизирующего импульсов. Синхроимпульс вырабатывается синхронизатором 5 фотоэлектрического типа при помощи кольцеобразных щелей 28 — 26 на периферии диска-коммутатора 20.

Предмет изобретения

Оптический коррелятор для определения взаимного расположения двух изображений. содержащий оптико-электромеханический узел в виде объектива, диафрагмы, транспоранта с эталонным изображением, конденсора и твердотельного усилителя света, размещенных последовательно по ходу светового лу ча внутри асинхронного колебательного электродвигателя с полым ротором, автоматическую систему управления оптико-электромеханическим узлом, фотоприемник, cHIIхронизатор и электронный блок обработки информации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения малых углов рассогласования по азимуту и углу места между cpBBkIHII3eAIbIMH изображениями H IIQвышения в широких пределах линейности выходной статической характеристики, он содержит оптически связанный с оптико-электромеханическим узлом и диафрагмой анализатор корреляционного изображения, выполненный в виде разделительного блока, состоящего из пирамиды с четырьмя отражающими параболическими гранями, имеющими общий фокус, четырех плоских зеркал, вращающегося диска-коммутатора с четырьмя кольцевыми щелями на периферии и фигурным вырезом, образованным двумя дугами, 302734 отрезком радиуса и частью спирали Архимеда, и связанный с помощью линзы и фотоприемника с электронным блоком обработки информации, подключенным и синхронизатору, соединенному с приводом вращения диска-коммутатора. а

Ф иг. 2

302734

4Рмс 9

Составитель В. Н. Жовинский

Редактор Ю. Д. Полякова Техред Т. П. Курилко Корректор О. Б. Тюрина

Заказ 1736(15 Изд. № 700 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитега по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4)5

Типография, пр. Сапунова, 2