УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫВЕРКИ ОПТИЧЕСКИХ ОСЕЙ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
APPARATUS FOR ALIGNING OPTICAL AXES OF MULTICHANNEL SYSTEM

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для юстировки и выверки осей многоканальных оптико-электронных систем.
7
Известно устройство для выверки оптических осей (Россия, патент №2078460, МПК , G01M 11/00, опубликовано 27.04.97 г.). Устройство имеет, по крайней мере, два передающих канала с излучателями, работающими в разных спектральных диапазонах, как угодно далеко разнесеные друг от друга. Спектральный диапазон каждого передающего канала совпадает со спектральным диапазоном соответствующего приемного канала многоканальной юстируемой системы, кроме того, устройство содержит призмы сопряжения и подвижное плоское зеркало. Устройство позволяет проводить выверку каналов, спектральные диапазоны которых разнесены как угодно далеко друг от друга, но оно не позволяет быстро и точно согласовать с визирной осью передающего канала коллиматора визирную ось соответствующего оптического канала многоканальной юстируемой системы, особенно, если таких каналов три и более, так как количество юстируемых оптических каналов ограничено размером плоского подвижного зеркала, общего для всех коллиматоров, используемых в устройстве. С увеличением числа каналов возрастает трудоемкость процесса выверки; кроме того, влияние на точность выверки человеческого фактора, так как оператору приходится визуально совмещать изображение перекрестия коллиматора с маркой (центром) юстируемого приемного канала многоканальной системы.
7
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является устройство для выверки оптических осей многоканальной системы (Россия, патент на полезную модель №41867, МПК , G01М 11/00, G01В 11/26, опубликовано 10.11.2004 г.), которое содержит коллиматор, в котором, по крайней мере, два передающих канала с излучателями, работающими в разных спектральных диапазонах, при этом спектральный диапазон каждого передающего канала коллиматора совпадает со спектральным диапазоном соответствующего приемного канала юстируемой многоканальной системы, оптико-электронный канал наблюдения коллиматора, состоящий из внеосевой зеркальной параболы, диафрагмы, расположенной в ее фокальной плоскости и оптически сопряженной с фоточувствительной площадкой фотоприемника, и видеомонитора. Излучатели данного устройства работают в разных спектральных диапазонах и оптически сопряжены с плоскостью диафрагмы с помощью призм сопряжения, а плоское подвижное зеркало предназначено для согласования осей передающих каналов с оптическими осями многоканальной системы посредством призм сопряжения. Но данное устройство вносит дополнительную погрешность выверки, связанную с погрешностью совмещения на экране видеомонитора центра изображения диафрагмы, физически не обозначенного в коллиматоре, как с энергетическим или с геометрическим (для случая равномерной плотности излучения по апертуре) центром изображения излучения передающих каналов, так и с центром соответствующего приемного канала многоканальной юстируемой системы. Причинами выше указанных погрешностей являются шумы, рассеяние света на экране видеомонитора и наличие человеческого фактора при юстировке. Это объясняется тем, что при определении энергетического (геометрического) центра изображения излучения передающего оптического канала, геометрического центра изображения диафрагмы и совмещения этих центров производится оператором визуально на экране видеомониторов канала наблюдения и юстируемых каналов многоканальной системы без использования электрических измерительных приборов.
Задачей изобретения является повышение эксплуатационных характеристик установки.
Технический результат - повышение достоверности и точности выверки многоканальной системы и сокращение времени юстировки.
Это достигается тем, что в установку для выверки оптических осей многоканальной системы, содержащую коллиматор, по крайней мере, с двумя передающими каналами, работающими в разных спектральных диапазонах, причем спектральный диапазон каждого передающего канала совпадает со спектральным диапазоном соответствующего приемного канала многоканальной системы, кроме того, в коллиматоре приемный канал выполнен в виде оптико-электронной системы наблюдения с видеомонитором, а юстируемая многоканальная система снабжена передающим каналом, работающим в спектральном диапазоне приемного канала наблюдения коллиматора, в отличие от известного, установка дополнена пультом синхронизации и формирования импульсов подсвета строки и центральных импульсов, двулучевым осциллографом и вторым видеомонитором, а видеомонитор оптико-электронной системы наблюдения вынесен за конструкцию коллиматора, при этом выход оптико-электронной системы наблюдения коллиматора связан с первым входом пульта синхронизации и формирования импульсов подсвета строки и центральных импульсов и с входом первого канала двулучевого осциллографа, первый выход пульта синхронизации и формирования импульсов подсвета строки и центральных импульсов связан с входом видеомонитора приемного канала наблюдения коллиматора, а выходы приемных каналов многоканальной системы связаны с вторым входом пульта синхронизации и формирования импульсов подсвета строки и центральных импульсов, а также - с входом первого канала двулучевого осциллографа, второй выход пульта синхронизации и формирования импульсов подсвета строки и центральных импульсов связан с входом второго видеомонитора, третий и четвертый выходы пульта синхронизации и формирования импульсов подсвета строки и центральных импульсов связаны с входом второго канала двулучевого осциллографа, а пятый и шестой выходы пульта синхронизации и формирования импульсов подсвета строки и центральных импульсов связаны с входом внешней синхронизации двулучевого осциллографа.
Изобретение поясняется чертежом, где изображена блок-схема установки для выверки оптических осей многоканальной системы.
Установка для выверки оптических осей многоканальной системы 1 состоит из коллиматора 2, видеомонитора 3 оптико-электронной системы наблюдения коллиматора 2 и второго видеомонитора 4, пульта синхронизации и формирования импульсов подсвета строки и центральных импульсов 5 (ПСИПЦИ 5), двулучевого осциллографа 6 и переключателей S1-S4. Многоканальная юстируемая система 1 состоит из первого приемного канала 7, чувствительного на длине волны λ1 (телевизионного), передающего канала 8 с излучением на λ1 (оптического), второго приемного канала 9, чувствительного на λ2 (телевизионного) и третьего приемного канала 10, чувствительного на λ3 (телевизионного). Коллиматор 2 состоит, по крайней мере, из двух передающих каналов, первый из которых связан с первым приемным каналом 7, а второй через светоделительный фильтр в многоканальной системе 1 связан со вторым приемным каналом 9 и третьим приемным каналом 10. Передающий канал 8 многоканальной системы 1 связан с входом коллиматора 2. Выход приемника излучения оптико-электронной системы наблюдения 11, входящего в состав коллиматора 2, соединен с первым входом пульта ПСИПЦИ 5 и через переключатель S1 - с входом первого канала двулучевого осциллографа 6. А вход видеомонитора 3 оптико-электронной системы наблюдения коллиматора 2 соединен с первым выходом ПСИПЦИ 5. Второй вход ПСИПЦИ 5 через переключатель S2 поочередно подключается к выходам приемных каналов 7, 9 и 10 многоканальной юстируемой системы 1, а через переключатель S1 эти же выходы поочередно подключаются к входу первого канала двулучевого осциллографа 6. Второй выход ПСИПЦИ 5 соединен с входом видеомонитора 4 для многоканальной юстируемой системы 1, третий и четвертый выходы ПСИПЦИ 5 через переключатель S3 подключаются к входу второго канала двулучевого осциллографа 6, пятый и шестой выходы ПСИПЦИ 5 через переключатель S4 подключаются к входу внешней синхронизации двулучевого осциллографа 6. Совместное использование ПСИПЦИ 5, формирующего два независимых друг от друга импульса подсвета строки и два центральных импульса, и двулучевого осциллографа 6 позволяет определить геометрический центр изображения диафрагмы, а также энергетический (геометрический) центр изображения излучения, и с высокой точностью (менее одной угловой минуты) их совместить, что позволяет повысить точность юстировки и достоверность полученных результатов, так как видеосигнал, параметры которого определяются на экране двулучевого осциллографа 6, с вероятностью 100%, принадлежит подсвеченной строке на экране видеомонитора 3 (4), потому что подсвет строки и синхронизация осциллографа производятся одним и тем же импульсом подсвета строки.
7
Работает данная установка следующим образом. Для согласования визирной оси передающего канала 8 юстируемой многоканальной системы 1 с визирной осью приемного канала наблюдения коллиматора 2 необходимо найти геометрический центр изображения диафрагмы приемного канала наблюдения коллиматора 2, энергетический (геометрический) центр изображения излучения передающего канала 8 многоканальной системы 1 и совместить их. Для этого надо включить приемный канал наблюдения коллиматора 2, передающий канал 8 многоканальной системы 1, подлежащей выверке, и получить изображение диафрагмы приемного канала наблюдения коллиматора 2 и изображение излучения оптического передающего канала 8 на экране видеомонитора 3 оптико-электронной системы наблюдения коллиматора 2. Для нахождения геометрического центра диафрагмы (на чертеже не показана, см. близкий аналог, Россия, патент на полезную модель №41867, МПК , G01M 11/00, G01B 11/26, опубликовано 10.11.2004 г.), приемного канала наблюдения коллиматора 2 необходимо путем перемещения импульса подсвета строки ИП1 по изображению диафрагмы на экране видеомонитора 3 оптико-электронной системы наблюдения коллиматора 2 найти строку, осциллограмма которой будет содержать наиболее протяженный участок видеосигнала, заключенного между двумя точками пересечения видеосигналом подсвеченной строки изображения диафрагмы канала наблюдения. Этот отрезок будет диаметром диафрагмы, а центр диафрагмы будет находиться на середине этого отрезка. После совмещения на осциллограмме центрального импульса Ц1, сформированного ПСИПЦИ 5, с серединой этого участка получим на экране видеомонитора 3 изображение креста с точкой пересечения его линий в центре изображения диафрагмы. С помощью подвижного зеркала коллиматора 2 совмещаем энергетический центр изображения излучения передающего канала 8 многоканальной системы 1 с центром изображения диафрагмы приемного канала коллиматора 2, то есть с точкой пересечения линий креста на экране видеомонитора 3. Контроль точности этого совмещения проводится по осциллограмме. Добиваются, чтобы максимум распределения яркости изображения излучения передающего канала 8 на осциллограмме выделенной строки был наибольшим по сравнению с соседними строками и находился на линии, образованной центральным импульсом Ц1, проходящим через центр диафрагмы. Таким образом, производится согласование визирной оси оптического передающего канала 8 юстируемой многоканальной системы 1 с визирной осью приемного канала наблюдения коллиматора 2. Учитывая, что излучающие поверхности каждого передающего канала коллиматора 2 оптически сопряжены с плоскостью диафрагмы оптико-электронной системы наблюдения коллиматора 2, а сама диафрагма оптически сопряжена с фоточувствительной площадкой приемного канала наблюдения, то при совмещении оптической оси оптико-электронной системы наблюдения коллиматора 2 с оптической осью передатчика 8 многоканальной системы 1 можно утверждать, что оптические оси передающих каналов коллиматора 2 тоже будут совмещены с оптической осью передающего канала 8 многоканальной системы 1. Для юстировки приемных оптических каналов многоканальной системы 1 необходимо прервать поступление излучения на подвижное плоское зеркало коллиматора 2 от излучателя 8 многоканальной системы 1, включить излучатель коллиматора 2, длина волны излучения которого соответствует рабочему спектральному диапазону юстируемого канала многоканальной системы 1. Изображение излучателя включенного оптического передающего канала коллиматора 2 проецируется в плоскость диафрагмы приемного канала коллиматора 2, а подсвеченное им изображение диафрагмы проецируется в соответствующий приемный канал многоканальной системы 1. Юстировку этого канала производят путем совмещения с центром изображения диафрагмы коллиматора 2 центра юстируемого приемного канала многоканальной системы 1. Для этого необходимо выход телевизионного юстируемого приемного канала, например, 7 через переключатель S2 соединить с вторым входом ПСИПЦИ 5 и через переключатель S1 соединить с входом первого канала осциллографа 6, второй выход ПСИПЦИ 5 соединить с входом видеомонитора 4, четвертый выход ПСИПЦИ 5 через переключатель S3 соединить с входом второго канала осциллографа 6, шестой выход ПСИПЦИ 5 через переключатель S4 соединить с входом внешней синхронизации осциллографа 6.
Методика определения центра диафрагмы приемного канала коллиматора 2 на изображении, полученном на экране ведеомонитора 4 телевизионного приемного канала излучения, например, 7 для юстировки оптических приемных каналов многоканальной системы 1 такая же, как и в рассмотренном выше случае. В процессе перемещения подсвеченной строки по изображению диафрагмы на экране видеомонитора по осциллограмме определяется строка, видеосигнал которой содержит наиболее длительный участок, заключенный между двумя точками, образованными пересечением видеосигнала подсвеченной строки с изображением диафрагмы. Этот участок является диаметром диафрагмы, а его середина - ее центром. Установив на осциллограмме центральный импульс Ц2 по середине этого участка, получим на экране видеомонитора 4 изображение креста с точкой пересечения его линий в центре изображения диафрагмы. Юстировка приемного оптического канала 7 многоканальной системы 1 заключается в совмещении центра юстируемого оптического канала, который может быть обозначен условной маркой, с центром изображения диафрагмы канала наблюдения коллиматора 2. Контроль точности совмещения проводится по осциллограмме подсвеченной строки, проходящей по диаметру изображения диафрагмы. Телевизионный видеосигнал, поступающий с первого и второго выходов ПСИПЦИ 5 соответственно на входы видеомониторов 3 и 4, отличается от видеосигнала на входах ПСИПЦИ 5 только тем, что в него введены импульсы подсвета строки и центральные импульсы Ц1 и Ц2.
Таким образом, ввод в схему устройства для выверки оптических осей многоканальной системы пульта синхронизации и формирования импульсов подсвета строки и центральных импульсов ПСИПЦИ, двулучевого осциллографа и второго видеомонитора позволяет повысить точность и достоверность выверки оптических осей многоканальной системы, а также сократить время на ее проведение за счет того, что в процессе юстировки и оценки ее точности непосредственно используются электронные приборы. Кроме того, вывод видеомонитора оптико-электронной системы наблюдения за границы коллиматора также делает процесс выверки более удобным для оператора.