Оптический коррелятор для определения рассогласования

 

305493

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскиз

Сониалистическиз

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 10.Х1.1969 (№ 1375334/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 04,V1.1971. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 29Х11.1971

МПК G 06g 9/00

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.333:519.2 (088.8) Авторы изобретения

П. И. Госьков и В. И, Луковников

Томский политехнический институт им. С. М. Кирова

Заявитель

ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАССОГЛАСОВАНИЯ

Изобретение предназначается для определения взаимного положения двух изображений, например B навигационных, вычислительных устройствах, и применяется при автоматизации различных технологических процессов.

Для точечных изображений эта задача решается с помощью оптического коррелятора, который состоит из объектива, формирующего изображенис обьекта вблизи эталонного изображения, транспаранта, являющегося своеобразным дублем (картой) объекта; конденсора, собирающего световые пучки, прошедшие через отверстия карты, в корреляционное пятно; фотоприемника, фотокатод которого совмещен с плоскостью корреляции, и электронного блока, определяющего тем или иным способом координаты взаимного расположения изображений по изменениям корреляционного светового пятна.

Известные устройства имеют значительные размеры. С их помощью используют такие способы определения угла поворота изображений относительно друг друга вокруг оптической оси коррелятора, которые не дают возможности производить его измерение во всем диапазоне и не позволяют одновременно определять все три угловые координаты рассогласования.

Целью настоящего изобретения является уменьшение габаритов подобного оптического коррелятора, осуществление одновременного определения всех трех координат при небольших рассогласованпях между изображениями, расширение пределов измерения угла поворо5 та до +-л, а так же увеличение чувствительности и точности всего устройства.

Предлагаемое устройство характеризуется размещением внутри полого вала электродвигателя, работающего в режиме стабильных

10 крутнльных колебаний, основных элементов коррелятора: объектива, эталонного изображения, сочлененного с качающимся ротором, конденсора и фотоприемника. Между конденсором и фотоприемником помещен электролю15 минесцентный преобразователь, который одновременно является усилителем света, что повышает чувствительность устройства, и специфическим оптическим затвором, осуществляющим просмотр корреляционного поля по

20 полуплоскостям, чем упрощается электронная часть коррелятора и повышается точность определения угла места и азимута. Одновременное управление с помощью коммутатора электролюминесцентным преобразователем и рас25 пределителем выходных импульсов фотоприемника по каналам электронного блока обработки информации позволяет осуществить одновременное определение всех трех координат при небольших рассогласованиях между изо50 бражениями

305493

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 — оптико-электромеханический узел коррелятора, продольный разрез; на фиг. S— электролюминесцентный преобразователь, входящий в состав оптико-электромеханического узла коррелятора, вид спереди; на фиг.

4 — электролюминесцентный преобразователь, поперечный разрез; на фиг. 5 — эпюры напряжений, подаваемых на соответствующие электроды электролюминесцентного преобразователя.

Предлагаемый модифицированный оптический коррелятор состоит из оптико-электромеханического узла 1, переключателя режимов работы 2, блока стабилизации крутильных колебаний электродвигателя д, коммутатора 4, распределителя выходных импульсов оптикоэлектромеханического узла 5, олока обработки информации б и источника питания i.

Оптико-электромеханический узел предстазляет собой двухфазный асинхронный электродвйгатель с полым валом, содержащим кор"пус 8, внешний статор 9 с двумя фазовыми обмотками 10, полый ротор 11, закрепленный с помощью пластмассового соединительного кольца 12 во внутреннем кольце подшипника

18, внутренний статор 14, неподвижно соединенный с задней крышкой электродвигателя

15, и переднюю крышку 1б.

Внутри электродвигателя размещены: объектив 17, эталонное изображение 18, и конденсор 19, сочлененные через переходное кольцо с ротором, электролюминесцентный преобразователь 20 и фотоэлектронный умножитель

21 в пластмассовом изоляционном футляре 22.

В передней крышке электродвигателя и промежуточном фигурном кольце 28 помещен фотодатчи к, состоящий из кольцевого фотопотенциометра 24, кольцевого осветителя 25 и бесконтактного «движка» 2б в виде диска с глазком. Внутри глазка имеется цилиндрическая линза 27. Глазок скреплен через переходное кольцо с ротором электродвигателя.

Входящий в состав оптико-электромеханического узла электролюминесцентный преобразователь представляет собой (см, фиг. 3 и 4) размещенную в корпусе 28 с пластмассовой изолирующей обкладкой 29 совокупность слоев фотопроводника 80 и люминофора 81, разделенных промежуточным проводящим слоем

82, которые расположены между одной системой 88 прозрачных электродов в виде четырех квадрантов, нанесенных на стекло, и второй

84 в виде сплошного диска. К выводам первой системы электродов 35, 86, 87, 88 и второ" 89, 40 приложены напряжения, эпюры которых, размеченные согласно номерам выводов, представлены на фиг. 5.

Сформированное объективом 17 изображение объекта просвечивает эталонное изображение 18 и далее конденсором 19 фокусируется на электролюминесцентном преобразователе 20 в виде корреляционного светового пятна, которое уменьшает свою освещенность, если угол поворота между изображениями уве5

60 личивается, и смещается с оси коррелятора, если углы азимута и места не нулевые. С целью определения угла поворота с повышенной точностью во всем диапазоне +-;т, эталонному изображению 18 придаются крутиль ные колебания при малых углах или вращение при больших углах. Осуществление того и другого режима работы производится с помощью блока переключения режимов 2, управляемого выходной величиной угла поворота, за счет подключения одной из обмоток статора 10 непосредственно к источнику питания /, а второй — через блок стабилизации крутильных колебаний 8 или через 90"-ую фазадвигающую цепь (для вращения). Блок

8, построенный, например, на основе фазовращателя, воспринимает сигнал с фотодатчика

24, и на его основе формирует сигналы управления, стабилизирующие крутильные колебания ротора двигателя 11.

Поскольку электролюминесцептньш преобразователь 20 является усилителем света, то это повышает чувствительность коррелятора.

Одновременно, ввиду подачи на электроды М, 8б, 87, 38, 89 напряжений (см. фиг. 5) он является специфическим оптическим затвором, периодически поочередно пропускающим свет с верхней, правой и нижней, левой полуплоскостей и всего поля корреляции на фотоэлектронный умножитель 21 (ФЭУ). Распределитель 5, подключенный к выходу ФЭУ 21 и уп. равляемый одновременно с электролюминесцентным преобразователем 20 одним и тем же коммутатором 4, направляет сигналы ФЭУ

21, пропорциональные освещенности соответствующих полуплоскостей и всего корреляционного поля, по каналам блока обработки информации б. При этом блок обработки информации определяет угол поворота по временному интервалу между опорным импульсом, фиксирующим начало отсчета и вырабатываемым в соответствии с сигналом с фотодатчика

24, и импульсом максимума, фиксирующим при качании эталонного изображения моменг времени, когда угол поворота равен нулю.

Импульс максимума соответствует максимальному значению огибающей амплитуд импульсов с ФЭУ, вырабатываемых в момент полностью открытого корреляционного поля.

Блок б одновременно с определением угла поворота замеряет азимут и угол места путем вычитания амплитуд импульсов, вырабатываемых в моменты открытия верхней и нижней (угол места) или правой и левой (азимут) полуплоскостей корреляционного поля. Такой способ замера по полуплоскостям точнее и проще, чем поквадрантный. Макет предлагаемого устройства был испытан и показал полную работоспособность.

Предмет изобретения

1. Оптический коррелятор для определения рассогласования между изображениями, содержащий блок обработки информации, опти305493 ко-электромеханический узел в виде объектива, транспарант с эталонным изображением, конден сор, фотоприемник, анализатор изображения, размещенные внутри полого ротора двухфазного асинхронного колебательного двигателя, в корпусе которого расположен фотодатчик, отличающийся тем, что, с целью одновоеменного определения углов места, азимута, а так же угла поворота в пределах +-,т, он содержит распределитель выходных импульсов и связанный с ним коммутатор. а так же блок, соединенный с обмоткой возбуждения двигателя переключения режимов грубого и точного отсчета угла поворота, подключенный к выходу коррелятора по углу поворота и блок стабилизации крутильных колебаний. связанный с фотодатчиком, выполнен ным в виде кольцевых фото потенциометра и осветителя, разделенных диском с отверстием. внутри которого размещена цилиндрическая линза, соединенным с ротором двигателя.

2. Копрелятор по п. 1, отличающийся тем, 5 что. с целью увеличения его чувствительности и прошения электронной части коррелятора, анализатор изображения выполнен в виде размещенного между конденсором и сЬотоприемнпком электролюминесцентного преобразо10 вателя, который имеет две системы прозрачных электродов, одна из которых выполнена в виде четырех отдельных квадрантов, à 3pvгая в виде одного диска. причем системы электподов подключены к источнику питания че15 пез коммутатор в таком порядке, чтобы периодически поочередно возбуждались верхняя, правая, нижняя, левая и обе полуплоскости люминофора.

305493

38,40,.77 Pu2 4

З7

Составитель В. )Ковинскии

Техред А. А. Камышникова Корректор Л. А. Царькова

Редактор Е. Гончар

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1965!9 Изд. № 853 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5