Оптико-електронний вузол

Реферат: Винахід належить до інженерної геодезії, зокрема до приладів геодезичного контролю деформацій споруд. Оптико-електронний вузол містить ланцюг фотоелектричних двоканальних приладів, який містить об'єктиви, джерела світла та фотоприймальні матриці, прилади встановлені з можливістю взаємного візування на джерела світла один одного попарно. Згідно з винаходом, навколо оправи об'єктива кожного оптико-електронного каналу змонтована кільцева смуга з джерел світла з можливістю послідовного увімкнення кожного джерела по одному по колу смуги та змонтована світлозахисна бленда. Кожен прилад містить електронний блок керування послідовним увімкненням та вимкненням джерел світла. Винахід забезпечує підвищення точності та надійності візування за рахунок використання субпіксельної технології, спрощення конструкції. UA 101052 C2 (12) UA 101052 C2 UA 101052 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований пристрій належить до галузі інженерної геодезії, зокрема, до приладів геодезичного контролю деформацій споруд. Відомі засоби визначення деформацій споруд, основані на геодезичних методах [1], а саме методах високоточного нівелювання [2], гідростатичного і тригонометричного нівелювання, фотограмметричними методами [3], методом теодолітного ходу [4]. Загальним недоліком перерахованих засобів є практично великий об'єм ручних (візуальних) вимірювань та налаштування приладів, важкість використання цих методів при автоматичному або при автоматизованому моніторингу споруди. Відоме технічне рішення - пристрій для контролю стабільності положення елементів споруди [5], в якому джерела світла розміщені на одній лінії з оптичними осями оптико-електронних (ОЕ) приладів (ОЕП). Недоліком цього пристрою є відсутність можливості вимірювання величин відхилень від просторового проектного положення деформаційних марок. Відомий пристрій для контролю положення елементів інженерної споруди [6], що дозволяє забезпечити вимірювання поточних координат деформаційних марок інженерної споруди, при цьому, недоліком його є те, що конструкційно пристрій з використанням подвійного фотоелектричного ланцюга (ПФЕЛ) утворює дві направлені лінії джерел світла та пристроїв, що ускладнює використання ПФЕЛ при вимогах малогабаритного розміру апаратури, наприклад на літаках, космічних та морських кораблях, в захисних світлопроводах, при передачі вимірювального ланцюга (ПФЕЛ) у відсіки через стіни. Також відомий спосіб контролю висотного положення деформаційних марок, що ґрунтується на фотоелектричній реєстрації відносного положення трьох суміжних марок, який відрізняється тим, що фотоелектричний вимірювальний прилад (ФЕП) з'єднують з посадковою конструкцією деформаційної марки, світлові випромінювачі з'єднують також з сусідніми по обидва боки від ФЕП деформаційними марками, а світлові потоки від світлових випромінювачів направляють в об'єктив ФЕП і вимірюють різницю кутових відхилень зображень світлових випромінювачів в полі зору ФЕП [7]. При цьому для підвищення точності застосовують оптичний клин з обертанням навколо оптичної осі ФЕП. Зображення джерела світла на мішені матриці суміжного ФЕП описує коло. По положенню точок кола визначають центр кола на мішені. Недоліком даного технічного рішення є наявність механічних деталей, що знижує надійність пристрою та збільшує час вимірювань. Як аналог, що приймається за прототип, приймемо пристрій для контролю положення елементів інженерної споруди [6]. Схожими ознаками запропонованого пристрою та пристрою [6] є наявність ОЕ каналів з взаємним візуванням на джерела світла з застосуванням сканування поля зору каналу по колу. Задачею винаходу є створення пристрою, що забезпечує підвищення точності та надійності ОЕ зв'язку приладів при їх взаємному візуванні та зменшення габаритів ОЕ каналів. Поставлена задача вирішується за рахунок створення пристрою, що містить ланцюг фотоелектричних двоканальних приладів з взаємним візуванням на джерела світла один одного попарно, який відрізняється тим, що навколо оправи об'єктива кожного ОЕ каналу приладу ланцюга змонтована кільцева смуга з джерел світла (світлодіодів) з послідовним увімкненням кожного джерела по одному по колу смуги та змонтована світлозахисна бленда, при цьому в схему кожного приладу вмонтовано електронний блок керування послідовним увімкненням та вимкненням джерел світла. Технічним результатом є підвищення точності та надійності за рахунок використання субпіксельної технології візування, спрощення конструкції за рахунок повної уніфікації приладів ПФЕЛ та зменшення їх габаритів. Схема запропонованого пристрою зображена на Фіг. 1. На фіг. 1 позначено: 1 - об'єктиви оптико-електронних каналів А і В; 2 - ПЗЗ-матриці каналів А і В; 3 - світлові елементи кільцевих джерел світла; 4 - захисні бленди; 5 - світлові промені (потоки), що падають на об'єктиви: на об'єктив 1 каналу А від світлових елементів 3 каналу В та навпаки - на об'єктив 1 каналу В від світлових елементів 3 каналу А; 6 - ПЗЗ-матриця каналів, що пристикується до каналу А; 7 - ПЗЗ-матриця, що пристикується до каналу В. На фіг. 1 схематично показані два суміжні канали ПФЕЛ - зліва (канал А) та справа (канал В) на кресленні. 1 UA 101052 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Оптико-електронний канал А лівого приладу, а також канал В правого приладу здійснюють оптико-електронний двокоординатний взаємозв'язок один з одним по осям X та Y (третя координата по осі X здійснюється дальномірною схемою приладу ПФЕЛ) [6]. Визначення координат центрів наведених вище кіл виконується за наступною схемою зображеної на фіг. 2. На фіг. 2 зображені в аксонометрії основні елементи оптико-електронного каналу В: 8 - блок обробки інформації; 9 - блок керування послідовного включення і виключення джерела світла кільцевої смуги; 10 - блок керування верхнього рівня ділянки ПФЕЛ. Електричний вихід блока 10 з'єднано з електричним входом блока 9. Вихід блока 9 поєднано зі входом блока світлового кола 3. Вихід матриці 2 електрично поєднано з входом блока 8. Другий вихід блока 9 також поєднано з блоком 8. Вихід блока 8 поєднано зі входом блока 10. Запропонований пристрій функціонує наступним чином: В кожному приладі ПФЕЛ по команді блока верхнього рівня керування 10 блок 9 формує керування рухом світлового сигналу індексу, контролює роботу кілець 3 світлових джерел. Зображення світлової точки (індексу) при увімкненні світлових елементів джерела 3 каналу А описує коло на мішені матриці 2 каналу В. Одночасно світлові промені 5 каналу В від джерела 3 каналу В через об'єктив 1 каналу А фокусуються у вигляді зображення точки (індексу) на матриці 2 каналу А і описують коло за вищенаведеною схемою, далі координати кожної точки цього кола надсилаються до блоків обробки інформації 8, де визначають координати описаних кіл. Координати кожної позиції джерел світлових кілець 3 надсилаються до блока обробки інформації 8, де визначаються координати центрів описаних кіл, які з блока 8 передаються в блок 10. Зображення світлового індексу при переміщенні на мішені матриці (осі X, Y) по колу з радіусом r перетинає межі між пікселями (границями рядків і стовбців пікселів матриці). Очевидно, що найбільш повільне перетворення світлового індексу буде рухатися в зонах рядків поблизу осі Y і в зонах стовбців - поблизу осі X. Застосовуючи субпіксельну технологію для оцінки положення вищевказаних ділянок кола з апроксимацією функцій f1  x і f1  x y y урахуванням засвічування пікселів по методу, який описано в [8], знаходять точки перетинання кола рядків і стовбців, обчислюють ексцентриситети  x і  y , а також точне положення центру кола, яке приймають для розрахунків кутів в ПФЕЛ. Отримані значення центрів засвічених кіл у вигляді електронних кодів, що передають в блоки 10 ПФЕЛ (надходять дані з результатами візування усіх каналів приладів ПФЕЛ) використовують в системі обробки інформації на рівні мережі ПФЕЛ, де визначають просторове положення усіх деформаційних марок споруди за допомогою ПФЕЛ. Таким чином, запропонований пристрій дозволяє підвищити точність взаємного оптикоелектронного зв'язку приладів ПФЕЛ, їх надійність і компактність конструкції. Джерела інформації: 1. Левчук Г.П., Новак В.Е., КонусовВ.Г. Прикладная геодезия. Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. - М.: Недра, 1980. 2. Сундаков Я.А. Геодезические работы при возведении крупных промышленных и высотных зданий. - М.: Недра, 1980. 3. Лобанов А.Н. Фотограмметрия. - М.: Недра, 1984. 4. Климов О.Д., Калугин В.В., Писаренко В.К. Практикум по прикладной геодезии. Изыскания, проектирование и возведение инженерных сооружений. - М.: Недра, 1991. 5. Пристрій для контролю стабільності положення елементів споруди: Патент на винахід № 80987 Україна, МПК (2006), G01С 5/00, Бойко І.П., Боровий В.О., Бурачек В.Г., Крисенко М.В., Шульц Р.В. № а 2005 03810; Заявлено 21.04.2005; Опублік. 15.12.2006 Бюл. № 12. 6. Пристрій для контролю положення елементів інженерної споруди: Патент на винахід № 82247 Україна, МПК (2006) G01С 5/00, Боровий В.О., Бурачек В.Г., Крисенко М.В., Рябчій В.В., Шульц Р.В. № а2006 02090; Заявлено 27.02.2006; Опублік. 25.03.2008, Бюл. № 13. 7. Білоус М.В., Бурачек В.Г., Крячок С.Д., Малік Т.М. Спосіб контролю висотного положення деформаційних марок. Патент України на корисну модель № 35740, G01С 5/00; Заявл.03.01.08; Опубл. 10.10.08; Бюл. № 19.-2 с. 8. Бурачек В.Г., Беленок В.Ю., Зацерковний В.І. Аналіз можливості підвищення якості дешифрування аерокосмічних знімків. // Вісник ЧДІЕУ, 2010 2 UA 101052 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Оптико-електронний вузол, що містить ланцюг фотоелектричних двоканальних приладів, який містить об'єктиви, джерела світла та фотоприймальні матриці, прилади встановлені з можливістю взаємного візування на джерела світла один одного попарно, який відрізняється тим, що навколо оправи об'єктива кожного оптико-електронного каналу змонтована кільцева смуга з джерел світла з можливістю послідовного увімкнення кожного джерела по одному по колу смуги та змонтована світлозахисна бленда, при цьому кожен прилад містить електронний блок керування послідовним увімкненням та вимкненням джерел світла. 3 UA 101052 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4