Устройство для контроля положения точки попадания при обучении стрельбе

 

Изобретение относится к тренажерам для обучения стрельбе из ручного стрелкового оружия. Целью изобретения является повышение точности контроля и экономичности устройства. Устройство содержит блок 11 имитации фоноцелевой обстановки, блок облучения экрана 6 кодирующим излучением, включающего линейный источник 7, светофильтр 8 и объектив 9, имитатор оружия, состоящий из светофильтра 12, объектива 13, диафрагмы 14, фотодиода 15 с усилителем 16 и контакта 17 спускового курка оружия, соединенный с вычислителем 29, датчик положения изображения кодирующего излучения на экране, включающий непрозрачную пластину, осветитель и фотодиоды 1, 2, 4, 5, соединенные с логическим элементом и с одноразрядным двоичным счетчиком, соединенным через блоки памяти 25 28 с вычислителем 29. Вычислительное устройство определяет координаты точки прицеливания и выдает их на дисплей. 1 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к тренажерам для обучения стрельбе из ручного стрелкового оружия. Цель изобретения повышение точности контроля и экономичности устройства. На фиг. 1 показана функциональная схема тренажера; на фиг. 2 линейный источник света, вид со стороны объектива; на фиг. 3 то же, вид сбоку; на фиг. 4-7 проекция линейного источника света на экран в разные моменты цикла измерения. Устройство содержит фотодиоды 1-5. Фотодиоды 1 и 2 установлены у правого края экрана 6 ниже нижней кромки соответственно на 20 и 10 мм, а фотодиоды 4 и 5 у левого края также ниже нижней кромки, соответственно, на 10 и 20 мм (см.фиг.3). Фотодиод 3 установлен за экраном в любом месте и освещается через отверстие в экране ⊘ 3-5 мм. Экран 6, обыкновенный алюминированный киноэкран с диффузным рассеянием, состоит из блока 7 облучения экрана кодирующим излучением (линейный источник света), светофильтра 8, прозрачного только в невидимой части спектра, объектива 9, устройства 10 оптической развертки изображения зеркальной призмы, приводимой во вращение электродвигателем (частота и стабильность оборотов не играют роли), блок 11 имитации фоноцелевой обстановки (обыкновенный серийный кинопроектор, если тренажер предназначен для обучения стрельбе по движущимся целям и диапроектор, если тренажер предназначен для обучения стрельбе по неподвижным целям). Этот проектор необязателен. В случае его отсутствия мишень рисуется прямо на экране. Имитатор оружия с измерителем яркости в удаленной точке в невидимой части спектра и замыкающим контактом спускового курка состоит из светофильтра 12, прозрачного только в невидимой части спектра, линзы-объектива 13, диафрагмы 14, фотодиода 15, усилителя 16 и контакта 17 спускового курка. Имитатор закреплен на макете оружия. Его оптическая ось, проходящая через центр отверстия в диафрагме 14, совпадает с осью ствола макета оружия. Контакт 17 замыкается от спускового курка. Элемент 18 связывает контакт с микроЭВМ. Элементы 19-29 образуют блок обработки информации, состоящий из триггера Шмидта 19, RS-триггера 20, логического элемента И 21, одноразрядных двоичных счетчиков 22 и 23, 16-разрядного двоичного счетчика 24, блоков 25-28 памяти и вычислителя 29 координат точки попадания. Элементы 30 и 31 вместе с фотодиодами 1, 2, 4, 5 образуют датчик положения, где элемент 30 представляет собой стеклянную или кварцевую пластинку с рисунком на поверхности в виде ряда тонких прозрачных штрихов. Штрих, помеченный буквой С, сдвинут относительно других. (Изображение этого рисунка на фиг. 2 негативное, условно увеличенное). Позади пластинки 30 находится осветитель 31, представляющий собой стеклянную или кварцевую трубочку с тонкой 0,2-0,1 мм нитью накаливания внутри. Если предполагается использование ультрафиолетовой части спектра, осветитель может быть другого типа с тонким каналом, заполненным парами ртути или ксеноном, в котором возникает дуговой разряд. Две другие трубочки 32 и 33 (также с нитью накаливания или с дуговым разрядом в тонком канале) образуют линейный, т.е. нитевидный источник света. Форма этого источника может быть различной. В описываемом варианте он имеет вид двух прямых, расположенных под углом 45^о по отношению к пластинке 30. При таком исполнении формулы для расчета координат получаются наиболее простыми. Элементы 30, 32 и 33 лежат в фокальной плоскости объектива 9. Тренажер может содержать еще некоторые дополнительные элементы и связи, не показанные на схеме, так как они не являются обязательными. Выход канала звукового сопровождения кинопроектора 11 цели может быть подключен к входу блока обработки информации. К выходу этого блока через стандартный интерфейс могут подключаться дисплей, т.е. устройство визуального отображения информации, накопитель на магнитном диске, графопостроитель, а также звуковая сигнализация. Тренажер работает следующим образом. Световой поток от проектора с линейным источником света, отражаясь от граней вращающейся зеркальной призмы 10 попадает на экран 6. Таким образом, по экрану периодически пробегают справа налево две тонкие светлые в невидимой части спектра полоски АВ и CD. Штрихи, образующие рисунок на пластинке 30, проектируются на фотодиоды, установленные под экраном. При этом проекция штриха С при движении пересекает фотодиоды 1 и 5, проекции остальных штрихов фотодиоды 2 и 4. Обучаемый, держа в руках макет оружия с телефотометром, прицеливается. В момент, когда светлые полоски пересекают точку, в которую направлена ось ствола макета, на выходе телефотометра появляется импульс. Рассмотрим один из циклов измерения координат точки прицеливания. На фиг. 4 показан момент начала цикла, когда точка А доходит до правого нижнего края экрана 6. При этом штрих С проецируется на фотодиод 1, по сигналу с которого триггер 20 и счетчики 22-24 сбрасываются до 0. На инверсном выходе триггера 20 устанавливается логическая 1, разрешающая прохождение импульсов с фотодиода 2 на вход счетчика 24 через логический элемент 21. На фиг. 5 показан момент, когда точка А доходит до нижнего левого края экрана. При этом штрих С проектируется на фотодиод 5, триггер 20 устанавливается в 1. Счетчик 24 будет считать импульсы, приходящие с фотодиода 4. Число на счетчике 24 в каждый момент цикла измерения указывает величину сдвига полосок АВ и СD относительно фотодиода 1 или (то же самое) положение проекции линейного источника света на экране 6. На фиг. 6 показан момент, когда полоска АВ пересекает точку П, в которую нацелена ось ствола макета оружия. Телефотометр выдает импульс, в результате чего на счетчик 22 прибавляется единица и на прямом выходе устанавливается логическая 1. По фронту этого сигнала, то есть в момент перехода от логического 0 к логической 1 число с выхода счетчика 24 принимается в блок 25 памяти. На фиг. 6 показан момент, когда точку П пересекает полоска CD. Телефотометр опять выдает импульс, на счетчик 22 прибавляется еще одна единица. Скачок от логического 0 к логической 1 теперь уже на инверсном выходе. По этому сигналу число со счетчика 24 принимается в блок 26 памяти. Таким образом, после окончания цикла измерения в блоках 25 и 26 памяти два числа, по которым микроЭВМ вычисляет координаты точки прицеливания. Примем за начало координат правый нижний угол экрана 6. Уравнение прямой АВ, проходящей через точку П, учитывая, что наклон прямой составляет 45^о. Y₁ x₁ + a₁, где а₁ расстояние от начала координат до точки А (см.фиг.6). Аналогично для прямой CD Y₂ -x₂ a₂, где а₂ расстояние от начала координат до точки D (см.фиг.7). Поскольку точка П на фиг. 6 и 7 одна и та же x₁ x₂ x, y₁ y₂ y. Складывая и вычитая уравнения, получаем 2Y a₁-a₂, Y 2X+a₁+a₂= 0 X Очевидно, а₁ П₁S, а₂ (П₂ N)S, где П₁ число, записанное в блоке 25 памяти; S расстояние между двумя штрихами (см.фиг.7); П₂ число, записанное в блоке 26 памяти; N число импульсов, поступившее с фотодиодов с начала цикла к моменту, когда точка D совпадает с началом координат. Окончательно: Y · S X · S
Вычислив координаты точки прицеливания, ЭВМ может выдать результат в различной форме в зависимости от того, какое оборудование подключено к выходу ЭВМ. В минимальном варианте тренажера результат выдается в виде пары чисел: либо прямо в декартовых координатах, либо, если стреляют по круглой мишени, в полярных координатах, так как это привычно для стрелков, например, 6 на 8 ч. Подключив на выход ЭВМ дисплей, можно показать точку прицеливания на его экране, при этом ЭВМ, если необходимо, нарисует на том же экране и мишень. На экране дисплея можно выдавать либо ту точку прицеливания, которая получается в момент нажатия на спусковой крючок, либо непрерывно. Непрерывное слежение за точкой прицеливания здесь осуществить нельзя, но ее координаты можно измерять с частотой до 200 Гц (практически непрерывное слежение). Информация, необходимая ЭВМ, чтобы рисовать цель на экране дисплея, при стрельбе по неподвижным целям записывается в память заранее. Более сложный случай, когда стреляют по движущимся целям, по изображению, формируемому кинопроектором 11. В этом случае информацию предварительно записывают в виде последовательного двоичного кода на звуковую дорожку кинофильма с магнитной фонограммой, используемого в кинопроекторе 11 цели. Информация подготавливается так. Один кадр фильма проектируют на экран, контур цели упрощают, приводя его к многоугольнику, измеряют координаты вершин получившегося многоугольника, переводят в двоичный код и записывают на магнитную дорожку в следующей последовательности: два 16-разрядных двоичных числа координаты одной (любой) вершины; затем пары 8-разрядных чисел, указывающих координаты каждой последующей вершины относительно предыдущей. При обычной для вычислительной техники плотности записи 32 имп/мм на участке магнитной дорожки, соответствующей одному кадру 35-миллиметровой киноленты, можно разместить до 608 бит. Тогда допустимое число вершин многоугольника составляет до 32, что позволяет представить контур цели с достаточной точностью. При прокручивании фильма через проектор 11 импульсы, считанные со звуковой дорожки, вводятся в ЭВМ, которая вычисляет координаты промежуточных точек и рисует получившийся многоугольник на экране, определяет координаты точки прицеливания относительно этого контура и также выводит ее на экран дисплея. При необходимости ЭВМ может проверить, лежит ли точка прицеливания внутри контура, и дать звуковой или световой сигнал о попадании, промахе, величине и направлении отклонения. Все, что видят на своих дисплеях обучаемые, может быть выведено на дисплей инструктора. Кроме того, все изображения, проектор невидимого изображения, один датчик угла поворота. Количество блоков памяти по два на каждое устройство измерения яркости. Выход датчика угла поворота подключен параллельно на входы всех блоков памяти. Если не требуется звуковой сигнализации и непрерывного слежения за точками прицеливания, то для обеспечения работы тренажера, рассчитанного на несколько десятков человек, достаточно одной микроЭВМ с быстродействием 200000 операций в секунду. В этом случае к ней подключают выходы всех блоков памяти, все контакты, управляемые от спускового крючка макета оружия, все дисплеи. При использовании звуковой сигнализации и непрерывного слежения ресурсов одной микроЭВМ может быть не достаточно. Тогда устройства для измерения яркости, связанные с ними блоки памяти и соответствующие дисплеи разбиваются на группы, и каждая группа подключается к своей микроЭВМ. Возможны и другие варианты реализации данного изобретения. Можно использовать датчик угла поворота с выходным сигналом в аналоговой форме. Соответственно цифровые блоки памяти и цифровое вычислительное устройство следует заменить аналоговыми блоками памяти и аналоговым вычислительным устройством. При этом основная схема тренажера сохраняется, лишь шины параллельной передачи данных заменяются одним проводником. Возможны также другие варианты исполнения отдельных элементов. Датчик угла поворота, содержащий две оптронные пары и счетчик, можно заменить датчиком, содержащим n-разрядный кодовый диск, источник света, волоконные световоды и n фотодиодов. Дисплей с электронно-лучевой трубкой и памятью может быть заменен газоплазменной панелью.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ТОЧКИ ПОПАДАНИЯ ПРИ ОБУЧЕНИИ СТРЕЛЬБЕ, содержащее оптически сопряженные с экраном блок имитации фриоцелевой обстановки, блок облучения экрана кодирующим излучением, оптически сопряженный с датчиком положения изображения кодирующего излучения на экране, имитатор оружия с измерителем яркости и замыкающим контактом спускового курка, которые соединены с вычислителем координат точки попадания, и фотодатчик, установленный за экраном соосно с отверстием в нем, причем блок облучения экрана кодирующим излучением выполнен в виде источника света, оптически сопряженного посредством объектива и светофильтра с развертывающим элементом, а датчик положения изображения кодирующего излучения на экране выполнен в виде непрозрачной пластины с прозрачными штрихами с осветителем, установленный за ней, оптически сопряженных посредством развертывающего элемента блока облучения экрана кодирующего излучением с двумя фотоприемниками, выход одного из которых коединен с первым счетчиком импульсов, два выхода которого соединены с выходами двух блоков памяти, соединенных с вычислителем координат точки попадания, два других входа которого соединены с выходами двух дополнительных блоков памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и экономичности устройства, в него введены два дополнительных счетчика, RS триггер, триггер Шмидта, логический элемент И, датчик положения изображения кодирующего излучения на экране снабжен двумя дополнительными фотоприемниками, его непрозрачная пластина с прозрачными штрихами выполнена прямоугольной, а источник света блока облучения экрана кодирующим излучением выполнен из двух линейных излучателей, установленных под углом друг к другу, а фотоприемники датчика положения изображения кодирующего излучения на экране расположены в плоскости экрана под ним по два с каждой стороны, один под другим, измеритель яркости имитатора оружия соединен с вычислителем координат точки попадания посредством последовательно соединенных третьего счетчика, триггера Шмидта и блока памяти, при этом входы остальных трех блоков памяти соединены с выходами двух счетчиков, вторые входы счетчиков соединены с выходом первого фотоприемника датчика положения кодирующего излучения на экране, первый вход второго счетчика соединен с выходом логического элемента И, первый вход первого счетчика соединен с выходом фотодатчика, установленного за экраном соосно с отверстием в нем, первые два входа логического элемента И соединены с выходом RS триггера, а вторые два входа с выходами двух фотоприемников датчика положения изображения кодирующего излучения на экране, два входа RS-триггера соединены с выходами двух других фотоприемников датчиков положения изображения кодирующего излучения на экране. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что развертывающий элемент блока облучения экрана кодирующим излучением выполнен в виде зеркальной призмы, установленной с возможность вращения.

РИСУНКИ

Рисунок 1