Автоматический дальномер

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ведомство сссР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21} 4864584/10 (22) 06.09.90 (46) 15.12.92. бюл. N 46 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) С.А.Сухопаров, И,Т.Разумовский, Н.Н.Рябова, В,В.Голодухин и И.Н.Тимощук (56) Грейм И.А. Оптические дальномеры и высотомеры геометрического типа. M.: Недра, 1983, с. 115-120. (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ДАЛЬНОМЕР (57) Использование: оптическое приборостроение. Сущность изобретения; автоматический дальномер состоит из проекционной

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к дальномерам;

Известен автоматический дальйомер, в котором свет, падающий на матрицы фотодетекторов, преобразовывается в цифровую форму в соответствии с максимальным выходным сигналом фотодетектора. Дальномер содержит два канала, в каждом из которых установлены последовательно объектив и фотодетектор.

Недостатком данного устройства является возможность рассогласования оптических осей двух каналов относительно друг друга, что приводит к систематическим погрешностям, а гакже рассогласование места фокальной плоскости обьектива с матрицей фотодетектора, которое ведет к систематическим погрешностям измерения.

Известен; втоматический дальномер, содержащий светопроекционное приспо„„ЯЦ„„1781541 А1 и приемной систем и блока обработки сигнала; проекционная система включает источник света 3, конденсатор, объектив 1 и проекционный знак 2, приемная система состоит из объектива 4 и приемника 5 излучения, связана выходом с блоком обработки сигнала. Новым является жесткое соединение приемника с объективом приемной системы, расположение проекционного знака в главной плоскости объектива проекционной системы, расположение плоского зеркала на половине фокусного расстояния объективов, а также введение дополнительных пентагональных отражателей с возможностью их перемещения вдоль оптической оси. 1 ил. собление, проецирующее свет на объект, расстояние до которого надо измерить, cseтоприемное приспособление. детектор и индикатор дальности.

Недостатком данного дальномера является несогласованность светопроекционного и светоприемного приспособлений, что вносит систематические погрешности и понижает точность измерений, В качестве прототипа выбирается дальномер дискретного вида, содержащий оптическую, механическую и электронную части, Оптическая часть дальномера состоит из двух ветвей — проекционной и приемной.

Проекционная ветвь состоит из лампы, конденсора и диафрагмы, изображение которой через сйстему зеркал и объектив проецируется на ппверхность, расстояние до которой измеряется. Приемная ветвь состоит из объектива, системы зеркал и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). В этом

1781541:

15

30

Ось этого пучка образует с осью падающего

40 на поверхность объекта пучка угол е, зависящий 6т базы В. Поло>кение вторичного изоq =age f4=

В f4 где — измеряемое расстояние;

 — база дальномера, Величина q автоматически измеряется с

55 помощью электронной схемы, В автоматическом дальномере оптичедальномере измерительное устройство выполнено в виде двух плоских зеркал, перемещающихся до попадания на ФЭУ светового сигнала, посланного проекционной системой, после чего измерительное устройство совершает обратное движение снова до получения светового импульса на

ФЭУ. Положение измерительного устройства в момент попадания световых импульсов на ФЭУ соответствует моментам измерения расстояний.

Недостатками прототипа являются погрешности кййематических цепей, перемещающих измерительное устройство и перо самописца; погрешности оптической системы, в которой принципиально не исключено влияние самопроизвольного поворота перемещающихся и неподвижных зеркал, поперечного смещения объектов в зазорах оправ при изменении температуры, дефор мация, под действием вибрации от двигателей и т.п.; сложность устройства, дискретность процесса измерения расстояний..:

Целью изобретения является повыше- 2 ние точности измерения за счет исключения систематических погрешностей и уйрощения конструкции дальномера.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматическом дальномере, включающем проекционную систему, состоящую из источника света, конденсора, объектива и проекционного знака, и приемную систему, состоящую из объектива и приемника излучения, связанного выходом с блоком обработки сигйала, позиционно-чувствительный приемник излучения установлен соосно с объективом в его главной плоскости и жестко связан с ним, проекционный знак выполнен в виде щели и расположен в главной плоскости объектива проекционной систе мы, а на половине фокусного расстояния объектйва устан6влен введенный отражающий элемент, оптически сопряженный с приемной и передающей системами. 4

Предлагаемая оптическая схема автоматического дальномера является нерасстраивающейся, т,е, нечувствительной к поперечному, -продольному смещениям и поворотам. Это обеспечивается жестким соединением приемника излучения с объекти вом, расположением приемника излучения в главной плоскости объектива, применением позиционно-чувствительных приемников, расположением проекционного знака в главной плоскости объектива, жестким соединением проекционного знака с объективом, расположением общего зеркала на половине фокусного расстояния объективов приемной и передающей систем. Кинематическая цепь из измерительной схемы полностью исключена. Это достигнуто применением позиционно-чувствительного приемника излучения, например, матрицы

ПЗС, в качестве измерительного элемента.

Линейный параллакс, зависящий от измеряемого расстояния, непосредственно измЕряется на. позиционно-чувствительном приемнике излучения, благодаря чему упрощается обработка сигнала; исключаются погрешности коммутации и переходных процессов. Благодаря исключению систематических погрешностей, отпадает необходимость регулярной поверки дальномера, достаточно лишь едийственной регулировки при юстировке дальномера.

На чертеже изображена оптическая схема автоматического дальномера.

Автоматический дальномер состоит из проекционной системы, включающей объектив 1, закрепленный на нем проекционный знак 2, систему его подсветки 3, и передающей системы. включающей объектив 4 и закрепленный на нем приемник излучения 5, а также общего зеркала 6.

Автоматический дальномер работает следующим образом, Система подсветки 3 освещает проекционный знак 2, закрепленный на поверхности объектива 1. Лучи от проекционного знака 2 проходят через объектив 1, отражаются от зеркала 6 и, вновь пройдя через объектив 1, выходят из него параллельным пучком и освещают объект, до которого измеряется расстояние. Часть отраженного от объекта пучка лучей принимается объективом 4 и после отражения от зеркала 6 строит иэобра>кение на приемнике излучения 5. бражения на позиционно-чувствительном приемнике зависит от угла с и фокусного расстояния f4 объектива 4. Расстояние этоl

ro изображения от нулевого положения, соответствующего я = О, on ределяется выражением ские оси передающей и приемной систем могут располагаться параллельно, перпендикулярно и лежать на одной прямой. Это

1781541

Составитель Н.Рябова

Редактор В.Трубченко .. Техред M.Ìîðãåíòàë!.!

KoppeKTop З.Салка, Заказ 4268, . Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 достигается введением в оптическую схему дополнительно пентагональных отражате-, лей и соответствующим расположением зеркала.

Относительная погрешность измере- 5 ния для прототипа 1 — 2 ь для расстояний 5-6 м и 0,5 . для расстояний 1 — 2 м. Относительная погрешно сть измерения для диапазона измеряемых расстояний 1 — 6 м — 0,057„т.е. более чем на порядок выше относительной 10 погрешности дальномера-прототипа.

Формула изобретения

Автоматический дальномер, включающий проекционную систему, состоящую из источника света, конденсора, объектива и 15 проекционного знака, и приемную систему, состоящую из объектива и приемника излучения, связанного выходом с блоком обработки сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, позиционно-чувствительный приемник излучения установлен соосно с объективом в его главной плоскости и жестко связан с ним, проекционный знак выполнен в виде щели и расположен в главной плоскости объектива проекционной системы, а на половине фокусного расстояния объектива установлен введенный отражающий элемент, оптически сопряженный с приемной и передающей системами.