Оптичний далекомір

Оптичний далекомір, що містить два об'єктиви, який відрізняється тим, що згадані об'єк Запропонований винахід належить до галузі приладобудування, зокрема, до розробки оптичних далекомірів, і може бути використаний в прицільних пристріях, установлюваних на рухливих І нерухомих об'єктах військової техніки. Відомий оптичний дапекомір, вимір відстані за допомогою якого провадиться шляхом визначення сторони трикутника за іншими його елементами, один із яких є постійним, а інший вимірюється неконтактним способом [1]. Найбільше близьким за технічною сутністю до винаходу, що заявляється, є монокулярний оптичний внутрішньобазовий далекомір, обраний як прототип [2). Розглянемо роботу прототипу. Для цього проаналізуємо метод визначення дальності шляхом визначення сторони трикутника за іншими його елементами. Нехай у трикутнику ABC (фіг. 1) відома сторона АВ=В. що протилежний їй кут ZE І ОДИН ІЗ прилеглих кутів Zy. Тоді сторона Д (дальність до цілі) може бути визначена за теоремою синусів В тиви встановлені на кінцях бази далекоміра й один з об'єктивів повернений щодо лінії візування далекоміра на фіксований кут =11", а у фокальній ппощині об'єктивів установлені ПЗСматриці, повний телевізійний сигнал (ПТС), із виходу яких надходить на вхід блока виміру дальності, до виходу якого залучений відеоконтрольний пристрій, причому ПТС з виходу однієї з ПЗС-матриці проходить через блок регульованої затримки, керований блоком виміру дальності. Звичайно схему далекоміра вибирають такою, щоб трикутник ABC був прямокутним, тобто siny = 1 Тоді 0 = sine При мзлих значеннях кута є можна покласти sine * є, тоді В є Т.ч. для визначення дальності до цілі D необхідно знати базу далекоміра В І параплактичутй куте. Для внутрішньобазних далекомірів базою є відстань між вхідними вікнами приладу. Визначимо точнісні характеристики внутрішньобазного далекоміра. Для цього прологарифмуємо, а потім продифференціюєм формулу (1) Де D " В В si sine де: В - база далекоміра; є - параллактичний кут; О - дальність до цілі, о ю о ІпО=1пВ-Іпє D ЗВІДКИ 00 є (2) Формула (2) виражає залежність між відносною помилкою у вимірі дальності І відносних похибок у визначенні бази І параллактичного кута. База вважається відомою, з високою точністю і в процесі вим'ру змін не перетерплює і не визначається. З цієї причини у формулі (2) доданком ДВ — в можна зневажити. зг 35108 Під чутливістю далекоміра розуміють найменшу зміну параллактичного кута є. що викликається зміною дальності, яка може бути виявлена оком Позначимо чутливість неозброєного ока 5, тоді при збільшенні далекоміра G мінімальна зміна параллактичного кута, що виявляється далекоміром, буде Зміна дальності, шо відповідає зміні параллактичного куіа на Де, визначимо із формули (2). ДО = D 5 eG ' Підставивши значення є Із формули (1), одержимо: B-G' де ДО - лінійна помилка далекоміра Проте, відомий пристрій має ряд недоліків: - лінійка помилка далекоміра збільшується пропорційно квадрату відстані до цілі (див. формулу (3)); - обмежена можливість автоматизації процесу виміру дальності, тому що як чутпивий елемент при вимірі дальності використовується око людини; - необхідно знати з високою точністю базу далекоміра, щоб можна було зневажити додзн де - необхідно мати жорстку систему каналізації зображення цілі по обох гілках далекоміра; - необхідно мати високоточні рухливі оптикомеханічні вузли (оптичний компенсатор), до яких подаються дуже жорсткі вимоги, особливо, якщо далекомір установлюється на рухливому об'єкті військового призначення. В основу винаходу поставлена задача - створити такий оптичний далекомір, у якому застосування нових схемних і конструктивних рішень забезпечує автоматичне визначення дальності з постійною ЛІНІЙНОЮ помилкою у всьому діапазоні виміру дальності приладу, при цьому знімаються жорсткі вимоги до розміру бази далекоміра, системи каналізації' зображення цілі і не використовуються високоточні рухливі оптико-механічні вузли. Поставлена задача вирішується тим, що в оптичному далекомірі один з об'єктивів повернений щодо ЛІНІЇ візування далекоміра на фіксований кут s11', а у фокальній площині об'єктивів установлені ПЗС-матриці, повний телевізійний сигнал (ПТС) із виходу яких надходить на вхід блока виміру дальності, до виходу якого підключено видеоконтрольного устрою, причому ПТС із виходу однієї ПЗС-матриці проходить через блок регульованої затримки. Порівняльний аналіз із прототипом показує, що спільними ознаками винаходу І прототипу є наявність двох об'єктивів, а відмінність устрою,що заявляється, попягає в тому, що об'єктиви далекоміра встановлені на кінцях бази й один з об'єктивів повернений щодо лінії' візування на фіксований кут =11°, у фока .них площинах об'єктивів установлені ПЗС-матриці, на виходах яких формується повний телевізійний сигнал (ПТС) зображення місцевості, що знаходиться в полі зору об'єктивів; ПТС із виходу ПЗС-матриць надходить на вихід блока виміру дальності, вихід ікого підключений до йходу відеоконтрольного устрою, причому ПТС із виходу однієї ПЗС-матриці проходить через блок регульованої затримки, керований блоком виміру дальності Сутність винаходу, що заявляється, пояснюється кресленнями, фіг 2, З, Л. На фіг. 2 приведена схема виміру запропонованого оптичного далекоміра і введені такі позначення: АВ - база далекоміра, тобто відстань між вхідними стеклами об'єктивів далекоміра; АС=О - дальність, що вимірюється; а • аналог параллактичного кута. Цей кут не змінюється в процесі виміру дальності, а є постійною величиною, що визначається при розрахунку далекоміра; ЕС - зміщення зображення цілі, прийнятої другим плечем (другою гілкою), лінія візування якого складає з лінією візування першого плеча Як очевидно з креслення фіг. 2: ZCEF = ZFAB = 90° = ZBFA = а ZFCE Оптична вісь об'єктива першого плеча далекоміра орієнтована по нормалі до бази далеко* міра і спрямована на ціль. Оптична вісь об'єктива другого плеча складає / а з напрямком оптичної осі об'єктива першого плеча. Зображення ціпі і місцевості, що оточує її, у межах поля зору оптичної системи кожним об'єктивом направляються на світлочутливі поверхні ПЗС-матриць. Повний телевізійний сигнал із виходу ПЗС-матриці кожного плеча подається на вхід блока виміру дальності. Блок виміру дальності за розробленою програмою формує телевізійний кадр зображення і видає його на відеоконтрольний устрій. Приклад зображення на екрані відеоконтрольного устрою далекоміра приведено на кресленні фіг. 3. Цифрою 1 позначене зображення цілі, прийняте першим плечем далекоміра, цифрою 2 - зображення цієї ж ціпі, прийняте другим плечем далекоміра, цифрою 3 - гру. а шкала далекоміра. Проаналізуємо роботу далекоміра й оцінимо точнісні характеристики. D = АС в AF + CF АВ СЕ 35103 CE=CF-sinoc = CF-cosp (4) Зробимо оцінку точності далекоміра за тією ж методикою, що оцінювався прототип Прологарифмуємо, а потім продиференціюемо формулу (4) In CE=ln CF + \п cosP АСЕ ACF СЕ CF CF ДСЕ CF АСЕ ДСЄ СЕ CF-cosp cos (і (в) де СЕ - максимальне зміщення зображення цілі в другому канапі; N • число елементів розділення екрана кінескопа відеоконтрольного устрою в горизонтальній площині, тобто у рядку рядкової розгартки. Підставимо (6) у (5)