ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОГО КАНАЛА УПРАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники, более конкретно - к устройствам для контроля параметров лазерных каналов управления приборов наведения при их сборке, юстировке и испытаниях.
Лазерный канал управления таких приборов включает лазерный излучатель, блок модулятора и объектив. Он обеспечивает наведение ракет с помощью лазерного поля управления. Блок модулятора включает в себя растр, установленный с возможностью вращения с целью модулирования оптического излучения лазерного излучателя, проекционную оптическую систему и расположенную за последней панкратическую систему, изменяющую размер изображения кодовых дорожек растра в соответствии с требуемой циклограммой работы блока модулятора в процессе полета ракеты. Проекционная оптическая система обеспечивает оптическое сопряжение кодовых дорожек растра. Размер изображения дорожек растра в пространстве предметов определяет размер поля управления в месте нахождения управляемой ракеты.
При юстировке лазерного канала управления важное место занимает обеспечение требуемых параметров поля управления и правильного хода пучка лазерного излучения внутри всего лазерного канала управления, который должен быть строго центрирован относительно границ кодовых дорожек растра и должен совпадать с оптической осью лазерного канала управления при любом положении компонентов панкратической системы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является прибор для контроля параметров лазерного канала управления [1], включающий объектив, сетку с прозрачной диафрагмой и
контрольными метками на ее рабочей поверхности, расположенной в фокальной плоскости объектива, установленную с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси объектива, систему подсветки контрольных меток сетки, регистрирующее устройство, оптически связанное с сеткой, спектроделитель, установленный между сеткой и объективом под углом к его оси, фотоприемное устройство, оптически связанное с объективом посредством спектроделителя, и электронное устройство обработки и отображения измерительной информации.
Недостатками этого прибора являются невозможность контроля центрировки пучка лазерного излучения относительно оси лазерного канала управления, а также значительные габаритные размеры, что обусловлено значительным фокусным расстоянием его объектива. Большое фокусное расстояние определяется малыми угловыми размерами поля управления при конечном положении компонентов панкратической системы контролируемого прибора наведения и необходимостью уменьшения плотности энергии лазерного излучения, приходящего на сетку.
Задачей полезной модели является расширение области использования прибора путем обеспечения возможности контроля центрировки пучка лазерного излучения относительно оси лазерного канала управления, а также уменьшение его габаритных размеров.
Для решения поставленной задачи прибор для контроля параметров лазерного канала управления, включающий объектив, первую сетку с прозрачной диафрагмой и контрольными метками на ее рабочей поверхности, расположенной в фокальной плоскости объектива, установленную с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси объектива, систему подсветки контрольных меток первой сетки, регистрирующее устройство, оптически связанное с первой сеткой, спектроделитель, установленный между первой сеткой и объективом под углом к его оси, первый ослабитель и первое фотоприемное устройство, оптически связанное с объективом посредством спектроделителя, а также
электронное устройство обработки и отображения измерительной информации, снабжен устройством разделения каналов, установленным перед первой сеткой, конвертором, установленным на оптической оси объектива между устройством разделения каналов и первой сеткой, последовательно расположенными на одной оси второй сеткой, рабочая поверхность которой выполнена в виде рассеивающего экрана, первой проекционной системой и вторым фотоприемным устройством, имеющим выход для подключения к видеоконтрольному устройству, а также второй проекционной системой, установленной между спектроделителем и второй сеткой с возможностью вывода из хода лучей, и, по меньшей мере, одним вторым ослабителем пучка лазерного излучения, установленным на оси первой проекционной системы, причем вторая сетка посредством устройства разделения каналов и спектроделителя оптически связана с объективом и установлена в его фокальной плоскости, второе фотоприемное устройство посредством первой проекционной системы оптически связано с рабочей поверхностью второй сетки. Устройство разделения каналов выполнено в виде плоского зеркала, расположенного под углом к оси объектива с возможностью вывода из хода лучей.
Введение устройства разделения каналов, установленного перед первой сеткой, последовательно расположенных на одной оси второй сетки, рабочая поверхность которой выполнена в виде рассеивающего экрана, первой проекционной системы и второго фотоприемного устройства, имеющего выход для подключения к видеоконтрольному устройству, а также второй проекционной системы, установленной между спектроделителем и второй сеткой с возможностью вывода из хода лучей, и, по меньшей мере, одного второго ослабителя пучка лазерного излучения, установленного на оси первой проекционной системы, причем вторая сетка посредством устройства разделения каналов и спектроделителя оптически связана с объективом и установлена в его фокальной плоскости, а второе фотоприемное устройство посредством первой проекционной системы
оптически связано с рабочей поверхностью второй сетки, обеспечивает расширение области использования известного прибора, так как позволяет выполнить контроль не только параметров лазерного поля управления, но и центрировки пучка лазерного излучения относительно оси контролируемого лазерного канала управления.
Введение конвентора, установленного на оптической оси объектива между устройством разделения каналов и первой сеткой, позволяет значительно (по меньшей мере, вдвое) уменьшить расстояние от объектива до первой сетки, а следовательно, уменьшить габаритные размеры прибора. На фиг. представлена принципиальная схема заявляемого прибора. Прибор для контроля параметров лазерного канала управления включает расположенные последовательно на одной оси объектив 1, спектроделитель 2, отражающий видимое и часть пучка лазерного излучения и пропускающий часть пучка лазерного излучения, установленный под углом к этой оси, устройство разделения каналов 3, конвертор 4, первую сетку 5, расположенную в фокальной плоскости объектива 1, регистрирующее устройство 6, оптически связанное с первой сеткой 5 и электрически соединенное с электронным устройством обработки и отображения измерительной информации 7, формирующие канал I контроля параметров поля управления. Для поворота оптической оси и обеспечения оптимальной компоновки прибора используется плоское зеркало 8. Первая сетка 5 установлена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси объектива 1. На рабочей поверхности первой сетки 5 выполнены контрольные метки в виде рассеивающих штрихов, образующих перекрестие, в центре которого расположена прозрачная диафрагма. Контрольные метки подсвечиваются системой подсветки 9, выполненной, например, в виде четырех светодиодов (на рисунке показаны два светодиода), расположенных под углом к плоскости первой сетки 5. Во избежание попадания света от светодиодов в визирный канал контролируемого изделия 10, условно показанного на фиг., и удобства
наблюдения через этот канал штрихов первой сетки 5, источники света системы подсветки 9 могут быть закрыты экраном 11.
В состав прибора также входят расположенные на оси объектива 1 установленные последовательно первый ослабитель 12 лазерного излучения и первое фотоприемное устройство 13, оптически связанное с объективом 1 посредством спектроделителя 2 и электрически соединенное с электронным устройством обработки и отображения измерительной информации 7, формирующие канал II измерения мощности лазерного излучения, и расположенные последовательно на одной оси по меньшей мере один второй ослабитель 14 лазерного излучения, вторая сетка 15, первая проекционная система 16 и второе фотоприемное устройство 17, имеющее выход для подключения к видеоконтрольному устройству 18, формирующие канал III наблюдения.
Вторая сетка 15 оптически связана с объективом 1 посредством устройства разделения каналов 3 и установлена в его фокальной плоскости. Рабочая поверхность второй сетки 15 выполнена в виде рассеивающего экрана, например, имеет матовую поверхность. Первая проекционная система 16 проецирует рассеивающую поверхность второй сетки 15 в плоскость чувствительной площадки второго фотоприемного устройства 17. Видеосигнал со второго фотоприемного устройства 17 поступает на видеконтрольное устройство 18, на экране которого можно наблюдать распределение энергии пучка лазерного излучения излучателя лазерного канала управления в плоскости чувствительной площадки второго фотоприемного устройства 17.
Между спектроделителем 2 и второй сеткой 15 установлена с возможностью ввода в ход лучей или вывода из него вторая проекционная система 19. При введении в ход лучей второй проекционной системы 19 рабочая поверхность второй сетки 15 оптически сопряжена с заранее выбранной плоскостью, совпадающей, например, с выходной поверхностью основного объектива 20 контролируемого изделия 10.
Устройство разделения каналов 3 выполнено в виде плоского зеркала, расположенного под углом к оси объектива 1 с возможностью вывода из хода лучей в положение N и ввода в него в положение S, при этом оптическая ось канала I контроля параметров поля управления и оптическая ось канала III наблюдения пересекаются в плоскости отражающего покрытия плоского зеркала 3 при его установке в положение S.
Первый 12 и второй 14 ослабители лазерного излучения, обеспечивают согласование уровня энергии, приходящейся на чувствительные площадки первого 13, второго 17 фотоприемных устройств и регистрирующего устройства 7 с динамическими диапазонами их работы.
Электронное устройство обработки и отображения измерительной информации 7 выполнено на базе программируемого электронного модуля, имеет, по меньшей мере, два входа для подключения к выходам регистрирующего устройства 6 и первого фотоприемного устройства 13 соответственно, а также выход для подключения к входу лазерного канала управления контролируемого изделия 10.
Перед объективом 1 установлено защитное стекло 21, предохраняющее объектив 1 от воздействия факторов внешней среды.
Работа прибора заключается в следующем.
Прибор устанавливают перед контролируемым изделием 10 таким образом, чтобы оптическая ось канала I контроля параметров поля управления была совмещена с оптической осью лазерного канала управления изделия, согласованного с его визирным каналом. Установкой в положение N из оптического тракта прибора выводят плоское зеркало, выполняющее функцию устройства разделения каналов 3. Включают систему подсветки 9 контрольных меток первой сетки 5. Наблюдая в окуляр визирного канала контролируемого изделия 10, поворотами контролируемого изделия 10 добиваются совмещения изображения контрольных меток первой сетки 5 со штрихами сетки визирного канала контролируемого изделия 10, при этом вершина прицельной марки сетки визирного канала должна быть
совмещена с центром изображения диафрагмы первой сетки 5. Включают излучатель лазерного канала управления. Часть пучка лазерного излучения проходит через спектроделитель 2, первый ослабитель 12 лазерного излучения и падает на чувствительную площадку первого фотоприемного устройства 13, электрический сигнал с которого, пропорциональный уровню мощности падающего на него излучения, передается в электронное устройство обработки и отображения измерительной информации 7 для последующей обработки и визуализации значения измеренной мощности лазерного излучения.
Вторая часть пучка лазерного излучения отражается от спектроделителя 2, в плоскости рабочей поверхности первой сетки 5 формируется лазерное поле управления, имеющее различные энергетические и частотные свойства в его различных точках. Для выделения отдельных участков поля управления проводится сканирование изображения поля управления диафрагмой первой сетки 5 в направлениях, перпендикулярных оси канала I контроля параметров поля управления. Пройдя через диафрагму первой сетки 5 пучок лазерного излучения попадает в регистрирующее устройство 6, обеспечивающее преобразование оптического сигнала в электрический, поступающий в электронное устройство обработки и отображения измерительной информации 7 для последующей обработки и визуализации частотных, в виде команд управления, и энергетических характеристик поля управления. При правильной юстировке оптических систем контролируемого изделия 10, когда оси визирного канала и лазерного канала управления строго параллельны, в центре поля управления формируется команда управления, равная нулю. Если команда управления не равна нулю - это свидетельствует о непараллельности визирного канала и лазерного канала управления. Регистрирующее устройство 6 совместно с электронным устройством обработки и отображения измерительной информации 7 обеспечивают измерение и визуализацию величины непараллельности каналов.
Для контроля центрировки пучка лазерного излучения относительно оси лазерного канала управления плоское зеркало устанавливают в положение S, в оптический тракт прибора вводят вторую проекционную систему 19 предметная плоскость которой сопряжена, например, с выходной поверхностью основного объектива 20 контролируемого изделия 10, а плоскость изображений - с рабочей поверхностью второй сетки 15. Компоненты панкратической системы контролируемого изделия 10 устанавливают в конечное положение. Включают излучатель лазерного канала управления. При этом на экране видеоконтрольного устройства 18 контролируют изображение сечения пучка лазерного излучения на выходе контролируемого изделия 10 и его центрировку относительно выходного зрачка лазерного канала управления. Затем контролируют положение центра пучка излучения при движении компонентов панкратической системы из начального положения в конечное.
При соответствии контролируемого изделия предъявляемым к нему требованиям, лазерное пятно должно иметь округлую форму, что свидетельствует об отсутствии срезания пучка лазерного излучения элементами лазерного канала управления, быть симметричным относительно центра выходного зрачка при конечном положении панкратической системы, при этом положение центра лазерного пятна не должно меняться при движении компонентов панкратической системы.
Таким образом, заявляемый прибор для контроля параметров лазерного канала управления имеет не только уменьшенные габаритные размеры, но и позволяет осуществлять контроль центрировки лазерного светового пучка относительно оси лазерного канала управления.
Использованные источники информации:
1. Патент РБ №3109, G01B 11/00, G02B 27/00, 2006 (прототип).