СПОСОБ ПРОВЕРКИ ГОДНОСТИ ПРИЦЕЛА К ЭКСПЛУАТАЦИИ И СИСТЕМА ПРОВЕРКИ ГОДНОСТИ ПРИЦЕЛА К ЭКСПЛУАТАЦИИ Российский патент 2010 года по МПК F41G1/54 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в образцах техники в качестве комплексного средства проверки годности прицелов, предназначенных для телеориентирования в оптическом луче машин, в частности летательных аппаратов, а также в установках для научных исследований.

Известен способ проверки годности прицела, приведенный в описании патента [1, Патент N 2115878 от 30.12.1996, МКИ 7 F41G 1/54 (прототип)], включающий установку в фокальной плоскости объектива диафрагмы с светоделителем и фотоприемником, установку заранее заданного углового отклонения прицела относительно оптической оси устройства, измерение сигналов с выхода фотоприемника, оценку мощности излучения на выходе фотоприемника с учетом коэффициента пропускания светофильтра, оценку коэффициента усиления и принятие решения о пригодности к дальнейшей эксплуатации.

Система проверки годности прицела для осуществления указанного способа, и выбранная в качестве прототипа [1], содержит объектив и установленную в его фокальной плоскости диафрагму, фотоприемник, соединенный с электронным блоком измерения параметров. О работоспособности прицела судят по характеру сигналов на выходе блока измерения параметров сигнала, в частности, по величине координат при совмещении оптической оси устройства и линии визирования прицела.

Общим недостатком указанных технических решений является низкая достоверность оценки параметров прицела, так как позволяет оценить мощность излучения и коэффициент усиления прицела только в отдельных точках его информационного поля и при этом требует определенного времени проведения проверки, что может значительно снизить эксплутационные ресурсы прицела.

Задачей изобретения является повышение достоверности оценки параметров прицела и уменьшение износа прицела (сохранение эксплутационных ресурсов) при проверках.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе проверки годности прицела к эксплуатации, включающем установку в фокальной плоскости объектива диафрагмы с фотоприемником и измерение значений сигналов с выхода фотоприемника, новым является то, что предварительно задают номинальные значения сигналов с фотоприемника и допуски их отклонения, а диафрагму с установленным за ней фотоприемником перемещают в фокальной плоскости объектива по информационному полю прицела, одновременно измеряя значения сигналов с фотоприемника и соответствующую им величину перемещения диафрагмы с фотоприемником и время с начала работы прицела, сравнивают значения измеренных сигналов с заданными номинальными их значениями и если отклонения между измеренными и заданными номинальными значениями сигналов с фотоприемника меньше допуска их отклонения, принимают решение о годности прицела к эксплуатации, а если отклонения между измеренными и заданными номинальными значениями сигналов больше допуска их отклонения, прицел признают негодным к эксплуатации.

В частном случае способа проверки годности прицела к эксплуатации задают время останова программных функций прицела, номинальные значения и допуски отклонения сигналов с фотоприемника в зависимости от заданного времени останова и от положения диафрагмы в информационном поле, останавливают программные функции на заданном времени, а перемещение диафрагмы с фотоприемником осуществляют вдоль осей информационного поля.

В частном случае способа проверки годности прицела к эксплуатации задают номинальные значения сигналов с фотоприемника и допуски их отклонения в зависимости от времени работы прицела, совмещают центр прицельной марки прицела с центром диафрагмы и сохраняют их совмещенными в течение всего времени проверки, а с выхода фотоприемника измеряют значения сигналов, соответствующих времени, прошедшего с момента начала работы прицела.

Поставленная задача решается также тем, что в системе проверки годности прицела к эксплуатации, содержащей объектив, диафрагму и фотоприемник, соединенный с блоком измерения параметров прицела, новым является то, что она снабжена устройством сравнения, устройством задания номинальных значений сигналов с фотоприемника, выход которого соединен с первым входом устройства сравнения, устройством задания допусков отклонений значений сигналов с фотоприемника от номинальных их значений, выход которого соединен со вторым входом устройства сравнения, механизмом перемещения диафрагмы с закрепленным за ней фотоприемником и датчиком измерения перемещения диафрагмы, механический вход которого соединен с выходом механизма перемещения, а его выход соединен со вторым входом блока измерения параметров, при этом выход блока измерения параметров соединен с третьим входом устройства сравнения.

В заявляемых технических решениях предлагается обеспечить повышение достоверности оценки коэффициента передачи в поле управления прицела и уменьшения износа прицела (сохранения эксплутационных ресурсов) при проверках за счет автоматизации процесса проверки годности прицела.

Система проверки годности прицела поясняется графически. На чертеже изображено: 1 - объектив (О); 2 - диафрагма (Д); 3 - фотоприемник (ФП); 4 - блок измерения параметров (БИП); 5 - механизм перемещения (МП); 6 - датчик измерения перемещения (ДИП); 7 - устройство задания номинальных значений сигналов (УЗН); 8 - устройство задания допусков отклонения от номинальных значений сигналов (УЗД); 9 - устройство сравнения (УС).

Прицел представляет собой оптико-электронный излучатель (см. [2] стр.5…25, рис.1.8).

Объектив 1 и диафрагма 2 могут быть выполнены как в прототипе.

Блок 3 представляет собой приемник излучения (см. [2] стр.82…136).

Блоки 4, 7, 8, 9 могут быть реализованы в вычислителе, который представляет собой микропроцессорную систему и устройство ввода и вывода сигналов (см. [3], стр.195…223, рис.2.16, рис.2.22).

Механизм перемещения 5 и датчик измерения перемещения 6 реализованы стандартным устройством в виде столика с фотоэлектрическими преобразованиями с устройством цифровым отсчетным УЦО-2 (см. [4] стр.64-71).

Вновь вводимые блоки реализуются на базе элементов, являющихся стандартными и выпускаемые промышленностью со стандартной точностью.

Система проверки годности прицела, реализующая в частном случае предлагаемый способ, работает следующим образом.

На вход объектива 1 поступает оптический сигнал проверяемого прицела. На выходе объектива 1 формируется оптический сигнал, который через диафрагму 2 поступает на вход фотоприемника 3. Останавливают на заданном времени от времени начала работы изменение программных функций (например, программную дальность и т.д.) прицела. Под временем начала работы понимается начало работы прицела в процессе его проверки на предмет определения его пригодности к работе в штатном режиме. Диафрагма 2 вместе с фотоприемником 3 перемещаются с помощью устройства 5 вдоль осей в оптическом информационном поле. Сигналы с выхода фотоприемника 3 поступают на первый вход блока измерения параметров 4, на второй вход которого поступают сигналы с выхода датчика измерения механического перемещения 6. На выходе устройства 4 формируются зависимости изменения сигналов с фотоприемника 3 от перемещения в информационном поле и в соответствии со временем останова программных функций и поступают на третий вход устройства сравнения 9, на первый и второй вход которого поступают сигналы соответственно с выхода устройства задания номинальных значений 7 и выхода устройства задания допусков 8. В устройстве 9 осуществляется сравнение измеренных сигналов с заданными номинальными значениями сигналов с фотоприемника, если отклонения между измеренными сигналами и заданными номинальными значениями сигналов с фотоприемника меньше допуска отклонения, то прицел признается годным к эксплуатации, если отклонения между измеренными сигналами и заданными номинальными значениями сигналов с фотоприемника больше допуска отклонения, то прицел признается негодным к эксплуатации.

В системе проверки годности прицела повышение достоверности оценки параметров прицела и уменьшения износа прицела достигается путем:

- перемещения диафрагмы 2 вместе с фотоприемником 3 с помощью устройства 5 в фокальной плоскости объектива 1 (в информационном поле);

- формирования на выходе блока 4 сигналов, связанных с отклонением фотоприемника в информационном поле;

- подачей сигналов с выхода блока 4 на вход устройства сравнения 9;

- формирования на выходе устройства 9 признака годности прицела;

- определенной последовательности соединения вновь вводимых элементов 5, 6, 7, 8 и 9 и выполнением параметрических соотношений.

Система проверки годности прицела, реализующая в частном случае предлагаемый способ, работает следующим образом.

На вход объектива 1 поступает оптический сигнал проверяемого прицела. На выходе объектива 1 формируется оптический сигнал, который через диафрагму 2 поступает на вход фотоприемника 3. Диафрагма 2 вместе с фотоприемником 3 устанавливается в центре информационного поля. Сигналы с выхода фотоприемника 3 поступают на первый вход блока измерения параметров 4. На выходе устройства 4 синхронно с началом работы проверяемого прицела формируются временные зависимости изменения сигналов с фотоприемника 3, соответствующие времени, прошедшему с момента начала работы прицела, и поступают на третий вход устройства сравнения 9, на первый и второй вход которого поступают сигналы соответственно с выхода устройства задания номинальных значений 7 и выхода устройства задания допусков 8. Под началом работы понимается начало работы прицела в процессе его проверки на предмет определения его пригодности к работе в штатном режиме. В устройстве 9 осуществляется сравнение измеренных сигналов с заданными номинальными значениями сигналов с фотоприемника, если отклонения между измеренными сигналами и заданными номинальными значениями сигналов с фотоприемника меньше допуска отклонения, то прицел признается годным к эксплуатации, если отклонения между измеренными сигналами и заданными номинальными значениями сигналов с фотоприемника больше допуска отклонения, то прицел признается негодным к эксплуатации.

В системе проверки годности прицела повышение достоверности оценки параметров прицела и уменьшения износа прицела достигается путем:

- формирования на выходе блока 4 сигналов, связанных с временем работы прицела;

- подачей сигналов с выхода блока 4 на вход устройства 9;

- формирования на выходе устройства 9 признака годности прицела;

- определенной последовательностью соединения вновь вводимых элементов 5, 6, 7, 8 и 9 и выполнением определенных параметрических соотношений.

Обосновать подобие работы системы проверки годности прицела можно следующим образом.

Коэффициент пересчета освещенности диафрагмы в мощность, поступающую на фотоприемник реального объекта управления, при проверке прицела определяется следующим выражением:

где F - фокусное расстояние объектива; k - чувствительность приемника; d - диаметр диафрагмы на приемнике; D_пр - программная дальность прицела; τ - коэффициент пропускания объектива 1.

В реальных условиях эксплуатации прицела коэффициент пересчета освещенности диафрагмы в мощность, поступающую на фотоприемник реального объекта управления, определяется выражением

где D - размер входного зрачка фотоприемника реального объекта управления.

Для обеспечения подобия зависимостей (1) и (2) задаются соотношения диаметра d диафрагмы 2 на приемнике 3 и фокусного расстояния F в соответствии с выражением

При этом в предлагаемой системе проверки годности обеспечивается проверка функционирования прицела в условиях, близких по коэффициенту пересчета освещенности в мощность, поступающую на фотоприемник реального объекта управления, к реальным условиям. Это позволяет делать более достоверный вывод о качестве параметров прицела. При этом проверка может осуществляться при уменьшенной дальности в лабораторных условиях.

Анализ формул (1)…(3) показывает, что при выполнении условия подобия в рассматриваемой системе обеспечивается оценка параметров прицела при замене реальной дальности на фокусное расстояние объектива, а так же уменьшения износа прицела (сохранения эксплутационных ресурсов) при проверках. При этом за счет полной проверки параметров в информационном поле управления обеспечивается повышение достоверности оценки. Кроме этого из условия подобия следует, что проверки можно осуществлять при меньшей дальности, чем работа в реальных условиях.

Установлено экспериментально, что для равенства (1) и (2) необходимо выполнять зависимость

Значения коэффициентов из диапазона 0,7…1,3 в (4) определяются при настройке каждого конкретного образца системы проверки годности прицела с целью наиболее полной реализации условия (1) и (2). Это обстоятельство вызвано отличием параметров конкретного образца системы проверки годности от номинала.

Таким образом, предлагаемый способ проверки годности прицела к эксплуатации и система проверки годности прицела к эксплуатации для его реализации для его реализации обеспечивают повышение достоверности оценки параметров прицела за счет оценки коэффициента передачи в информационном поле прицела и уменьшения износа прицела (сохранения эксплутационных ресурсов) при проверках за счет автоматизации процесса проверки параметров.

Следовательно, использование новых элементов 5, 6, 7, 8 и 9, соединенных в последовательности в соответствии с чертежом с указанными динамическими характеристиками, определенными соотношениями (1)…(4) в предлагаемой системе проверки годности прицела к эксплуатации, выгодно отличает предлагаемое техническое решение от прототипа, так как обеспечивает повышение достоверности оценки параметров прицела и уменьшения износа прицела (сохранения эксплутационных ресурсов) при проверках.

Список литературы

1. Устройство для контроля параметров прицела системы телеориентирования с излучающими каналами на инжекционных лазерах. Исаев В.В., Модеев А.Ф., Рубинштейн М.М., Соболь В.А. (Росиия). Патент 2115878 от 30.1.1996, МКИ 7 F41G 1/54 (прототип).

2. Оптико-электронные приборы космической аппаратуры. Изнар А.Н., Павлов А.В., Федоров Б.Ф. М., Машиностроение, 1972.

3. Микропроцессоры. Под ред. Л.Н.Преснухина. В 3-х книгах. Книга 2. Средства сопряжения. Контролирующие и информационно-управляющие системы. Мн.: Высшая школа, 1987. - 303 с.

4. Скамья оптическая ОСК-2ЦЛ. Паспорт АЛ2.766.259 ПС. Новосибирский приборостроительный завод. 1989. - 87 с.

Группа изобретений относится к системам автоматического управления, в частности к средствам проверки прицелов, предназначенных для телеориентирования в оптическом луче машин. Способ проверки годности прицела включает установку в фокальной плоскости объектива диафрагмы с фотоприемником и измерение сигналов с выхода фотоприемника. Предварительно задают номинальные значения сигналов с фотоприемника и допуски их отклонения и перемещают по всему информационному полю прицела в фокальной плоскости объектива диафрагму с установленным за ней фотоприемником. Одновременно измеряют уровни сигналов с фотоприемника и соответствующую им величину перемещения диафрагмы с фотоприемником в информационном поле и время с начала работы прицела. По результатам сравнения измеренных значений сигналов и их заданных номинальных значений принимают решение о годности прицела к эксплуатации. Система проверки годности прицела содержит объектив и установленную в его фокальной плоскости диафрагму, фотоприемник, соединенный с блоком измерения параметров, устройство сравнения и устройство задания номинальных значений сигналов с фотоприемника, выход которого соединен со вторым входом устройства сравнения, механизмом перемещения диафрагмы с закрепленным за ней фотоприемником и датчиком измерения перемещения диафрагмы, механический вход которого соединен с выходом механизма перемещения, а его выход соединен со вторым входом блока измерения параметров, при этом выход блока измерения параметров соединен с третьим входом устройства сравнения. Повышается достоверность оценки параметров прицела и уменьшается износ прицела при проверках. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ проверки годности прицела к эксплуатации, включающий установку в фокальной плоскости объектива диафрагмы с фотоприемником и измерение значений сигналов с выхода фотоприемника, отличающийся тем, что предварительно задают номинальные значения сигналов с фотоприемника и допуски их отклонения, а диафрагму с установленным за ней фотоприемником перемещают в фокальной плоскости объектива по информационному полю прицела, одновременно измеряя значения сигналов с фотоприемника и соответствующую им величину перемещения диафрагмы с фотоприемником и время с начала работы прицела, сравнивают значения измеренных сигналов с заданными номинальными их значениями и, если отклонения между измеренными и заданными номинальными значениями сигналов с фотоприемника меньше допуска их отклонения, принимают решение о годности прицела к эксплуатации, а если отклонения между измеренными и заданными номинальными значениями сигналов больше допуска их отклонения, прицел признают негодным к эксплуатации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно задают время останова программных функций прицела, номинальные значения и допуски отклонения сигналов с фотоприемника в зависимости от заданного времени останова и от положения диафрагмы в информационном поле, останавливают программные функции на заданном времени, а перемещение диафрагмы с фотоприемником осуществляют вдоль осей информационного поля.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно задают номинальные значения сигналов с фотоприемника и допуски их отклонения в зависимости от времени работы прицела, совмещают центр прицельной марки прицела с центром диафрагмы и сохраняют их совмещенными в течение времени проверки, а с выхода фотоприемника измеряют значения сигналов, соответствующих времени, прошедшего с момента начала работы прицела.

4. Система проверки годности прицела к эксплуатации, содержащая объектив, диафрагму и фотоприемник, соединенный с блоком измерения параметров прицела, отличающаяся тем, что она снабжена устройством сравнения, устройством задания номинальных значений сигналов с фотоприемника, выход которого соединен с первым входом устройства сравнения, устройством задания допусков отклонений значений сигналов с фотоприемника от номинальных их значений, выход которого соединен со вторым входом устройства сравнения, механизмом перемещения диафрагмы с закрепленным за ней фотоприемником и датчиком измерения перемещения диафрагмы, механический вход которого соединен с выходом механизма перемещения, а его выход соединен со вторым входом блока измерения параметров, при этом выход блока измерения параметров соединен с третьим входом устройства сравнения.