Устройство для измерения координат протяженного источника светового излучения в.г.ошлакова

 

1. Устройство для измерения координат протяженного источника светового излучения , содержащее три поворотных фотоприемных блока, расположенных в вершинах прямоугольного 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 для вращения фотоприемных блоков относительно осей, образующих острые углы с оптическими осями фотоприемных блоков, три датчика углов поворота фотоприемных блоков, и Изобретение относится к системам ориентации и технике слежения за протяженными источниками светового излучения и может использоваться в системах ориентации по световому лучу. Целью изобретения является повышение точности и скорости измерения координат протяженного источника светового излучения. 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 я тем, что. с целью повышения точности и скорости измерений координат протяженного источника светового излучения, оно снабжено блоком автоматической подстройки скорости вращения фотоприемных блоков и тремя 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 вращения фотоприемных блоков соединен тремя входами с выходами фотоприемных блоков, а каждый из двух приводов для вращения фотоприемных блоков соединен входом с одним из выходов блока автоматической подстройки скорости вра00 щения фотоприемных блоков, J ю 2. Устройство поп. 1,отличающеес я тем. что величина угла между оптически00 О ми осями фотоприемных блоков и осями их вращения составляет 15-60°. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема расположения фотоприемников. Устройство содержит фотоприемники 1-3. ось вращения каждого из них соединена механической связью 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2742494/23 (22) 26.03.79 (46) 15.12.92. Бюл. М 46 (71) Институт оптики атмосферы Сибирского отделения АН СССР (72) В.Г.Ошлаков (56) Патент США N -3953133, кл. 6 01 В 1.1/26, 27.04,76.

Авторское свидетельство СССР М

714905, кл. 6 01 $7/48 // G 01 $9/62, 1.03,77. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ПРОТЯЖЕННОГО ИСТОЧНИКА

СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В.Г.ОШЛАКОВА (57) 1. Устройство для измерения координат протяженного источника светового излучения. содержащее три поворотных фотоприемных блока, расположенных в вершинах прямоугольного треугольника и каждый иэ которых состоит из последовательно размещенных объектива, щелевой диафрагмы, установленной в фокальной плоскости объектива, и фоточувствительного элемента, установленного за фокальной плоскостью объектива, три привода для вращения фотоприемных блоков относительно осей; образующих острые углы с оптическими осями фотоприемных блоков, три датчика углов поворота фотоприемных блоков, и

Изобретение относится к системам ориентации и технике слежения эа протяженными источниками светового излучения и может использоваться в системах ориентации по световому лучу.

Целью изобретения является повышение точности и скорости измерения координат протяженного источника светового излучения. 42, 849867 А1

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — схема расположения фотоприемников..

Устройство содержит фотоприемники

1-3, ось вращения каждого из них соединена механической связью 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

849867

4 обработки видеосигналов. Входы блока 10 автоматической подстройки скорости вращения соединены с чувствительными элементами 7 фотоприемников 1-3, один выход с управляющей обмоткой двигателя 11, а другой с управляющей обмоткой двигателя

12. Двигатель 11 механической связью соединен с осью вращения 13 фотоприемника

1, двигатель 14 —.с осью вращения 15 фотоприемника 2, двигатель 12 — с осью вращения 16 фотоприемника 3. Конструктивно фотоприемники 1, 2 и 3 выполнены аналогично. В фокусе линзы 17 установлена щелевая диафрагма 18, Размер щели диафрагмы определяется по формуле

L.==2 F19 2 где F — фокусное расстояние линзы 17;

P — угол 19 поля зрения оптической системы: — размер 20 щели диафрагмы 18.

Прорезь щелевой диафрагмы 18 лежит в одной плоскости с осью вращения 13. Фоточувствительные элементы 7 и 8 установлены симметрично относительно. главной оптической оси линзы 17 на расстоянии

Л (21) от щелевой диафрагмы не более

F А — — 1

L где А —. апертура 22 фотоприемника.

Система координат ХУ2тесно связана с устройством. Оси вращения фотоприемников 13, 15, 16 параллельны оси Z. Щелевая .диафрагма 18 обеспечивает поля зрения

5 ...15О в плоскости, проходящей через ось вращения 13 и не более 30 в плоскости, перпендикулярной ей, что позволяет по положению границ поля зрения в момент прохождения ими луча определять круговые линии визирования. Граница 23 поля зрения составляет с осью вращения 13 угол а1 (24), а граница 25 поля зрения угол аг (26). Угол P (19) поля зрения, угол а1 (24) и угол аг (26) выбирают из рациональных соображений по необходимой точности определения положения луча, габаритов устройства, пространства, в котором устройство определяет положение луча. Устройство измеряет положение луча в системе координат XYZ. Положение луча в пространстве задается точкой (XOY) пересечения луча с координатной плоскостью

XYZ и направляющим вектором луча.

Устройство работает сле ующим образом.

При пересечении луча пол м зрения фотоприемника 1 рассеянное э, ектромагнитное излучение проходит линзу 17, щелевую диафрагму 18 и попадает на фоточувствительные элементы 7 и 8. При нахождении узкого луча у границы 25 пол зрения электромагнитное излучение фоку ируется толь1о ко на фоточувствительном эле енте 7, а.при нахождении у границы 23 — т лько на фоточувствительном элементе 8. оло>кение луча определяется как линия пересечения трех плоскостей, каждая из к торых прохо"5 дитлуч и точку расположения отоприемника. Расположение фотопр емников по сторонам прямого угла и в его вершине исключает совпадение плоскостей. Положение указанной плоскости определяется

20 двумя круговыми линиями визирования совпадающими с границами поля зрения фотоприемника. При пересечений луча полем зрения фотоприемника электромагнитное излучение попадает и исчезает на чувстви1

25 тельных элементах 7 и 8 в мом HT пересечения луча его границами, Ин ормацией о том, какой границей поля зре ия был пересечен луч, служит наличие сиг ала на фоточувствительном элемент 7 или 8.

Например, сигнал появился на чувствительном элементе 7 фотоприемника 1, что соответствует пересечению луча границей 25 поля зрения, тогда блок 9 обработки видеосигналов определяет с ставляющие

35 коэффициенты направляющег вектора линии визирования луча, совпад ющей в этот момент с границей поля зрения 25, Инфор1 мацией о положении в простр нстве границы поля зрения 25 служит угол аг в

40 показание датчика 4 угла по орота. А пс наличию сигнала на фоточув твительном элементе 8 в момент его окон ания блок 9 обработки видеосигналов опр деляет вторую линию визирования луч, совпадаю45 щую с границей поля рения 23, Информацией о положении в ространстве границы 23 поля зрения служит угол а1 и

1 показание датчика 4 угла поворота. Задание направляющих векторов двух пересекаю50

55 щихся линий визирования и координат точки их пересечения определяют плоскость, проходящую через луч. Блок 10 автоматической подстройки скорости вращения регулирует скорость вращения фотоприемников

1 и 2, чтобы сигналы на них появлялись одновременно с сигналами на фотоприемнике 2. Это обеспечивает одно ременность получения координат плоскост й, проходя1 щих через луч, что повышает точность при

849867 определении координат движущегося луча, Блок 10 автоматической подстройки скорости вращения при опережении во времени сигналов с фотоприемника 1 по сравнению с сигналами с фотоприемника 2 уменьшает . скорость вращения фотоприемника 1 и увеличивает скорость вращения — при отставании их. При вращении фотоприемника 1 граница 23 поля зрения описывает поверхность прямого кругового конуса 27; а граница 25 поля зрения — поверхность прямого кругового конуса 28. Пространство, ограниченное поверхностью 27, лежит внутри пространства ограниченного поверхностью 28, так как имеет меньший телесный угол.

Рабочей областью одного фотоприемни5 кэ является пространство с меньшим углом, ограниченное конической поверхностью 27, так как при попадании луча в пространство, ограниченное поверхностью 27, он будет проходить через пространство, ограниченное по10 верхностью 28. Рабочей областью устройства является пространство, общее для рабочих областей всех фотоприемников.