Способ юстировки параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства с лазерным дальномером Российский патент 2024 года по МПК F41G3/32 G01B11/27 

Изобретение относится к оптико-электронным устройствам, а именно к устройствам визуального контроля для мониторинга окружающей обстановки, и предназначено для повышения точности совместного оценивания дальности и угловых координат объектов, наблюдаемых в дневное и ночное время суток.

Из уровня техники известен способ юстировки параллельности оптических осей информационного и визирного каналов прицела-прибора наведения {патент RU 2255292, МПК F41G 7/00, F41G 11/00, опубл. 27.06.2005). Данный способ включает подвижки на общей стойке компонентов информационного и визирного каналов до обеспечения параллельности их оптических осей путем совмещения сетки визирного канала и полосок излучателей по курсу и тангажу с перекрестием сетки-мишени, крепление и фиксацию компонентов крепежными элементами. Недостатком способа является сложность настройки сведения оптических осей визирного и информационного каналов вследствие использования только механического способа юстирования, что практически не дает возможности обеспечить погрешность юстировки, предъявляемую к оптическим прицелам.

Известен способ юстировки параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства (патент RU 2788646, МПК F41G 3/32, (2006.01), G01B 11/27 (2006.01), опубл. 24.01.2023), который включает в себя юстировку параллельности оптических осей видеокамеры и тепловизора для обеспечения параллельности их оптических осей с оптической осью излучающего канала лазерного дальномера. Способ заключается в том, что на определенном расстоянии от оптико-электронного устройства помещают миру, на которой нанесены метки, расположение которых соответствует межосевым расстояниям оптических осей компонентов оптико-электронного устройства. Далее формируют видеокадр с прицельным перекрестием. С помощью регулировочных элементов достигают наименьшего отклонения от параллельности оптических осей видеокамеры и тепловизора относительно оптической оси излучающего канала лазерного дальномера. Центры прицельных перекрестий при юстировке располагают в главных точках, а в энергонезависимой памяти для видеокамеры и тепловизора сохраняют угловые рассогласования между направлениями их главных осей и направлениями на центры меток на мире в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Технический результат заключается в снижении величины углового рассогласования между оптическими осями компонентов оптико-электронного устройства.

В описании способа не рассматривается актуальная задача базирования калибровочной миры относительно лазерного дальномера перед началом юстировки телевизионного и тепловизионного каналов.

Отмеченного недостатка лишен способ юстировки параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства (патент RU 2703492, МПК F41G 3/06 (2006.01), G02B 23/12 (2006.01), G01B 11/27 (2006.01), опубл. 17.10.2019), по совокупности признаков выбранный в качестве прототипа. Способ обеспечивает юстировку параллельности оптических осей оптико-электронных компонентов - видеокамеры и тепловизора - с оптической осью излучающего канала лазерного дальномера. При этом на определенном расстоянии от оптико-электронного устройства помещают миру, на которой нанесены метки, расположение которых соответствует межосевым расстояниям оптических осей компонентов оптико-электронного устройства. Далее с помощью пластинчатых пружин и котировочных подпружиненных винтов добиваются предельно-возможного наименьшего отклонения от параллельности оптических осей видеокамеры, тепловизора относительно оптической оси излучающего канала лазерного дальномера. При этом величины отклонения от параллельности оптических осей видеокамеры и тепловизора относительно оптической оси излучающего канала лазерного дальномера по горизонтали и вертикали определяются и сохраняются в энергонезависимую память блока видеообработки. Для базирования миры с метками в способе прототипа по центру миры имеется отверстие либо визуализатор лазерного излучения, служащие для базирования миры относительно оптической оси излучающего канала лазерного дальномера. При работе лазерного дальномера лазерное излучение вызывает свечение визуализатора, информирующее о базировании миры. В случае применения миры с отверстием используются показания дистанции, полученные с лазерного дальномера. В случае попадания лазерного луча в отверстие миры лазерный дальномер фиксирует дистанцию до объекта, находящегося за мирой, что информирует о базировании миры; в противном случае дальномер фиксирует дистанцию до самой миры.

К недостатку способа прототипа следует отнести возможную неоднозначность в положении установки миры 1 при юстировке, поскольку срабатывание визуализатора 2 возможно и при частичном попадании пятна лазерного излучения 3 на него: на фиг.1 показаны два возможных варианта, когда центр лазерного луча не совпадает с центром визуализатора, но большая часть лучистой энергии лазерного излучения попадает на него (визуализатор 2 и позиции лучей 3 для наглядности показаны в укрупненном масштабе относительно геометрических размеров миры 1).

Так, абсолютная погрешность базирования миры с метками относительно оси лазерного дальномера порядка единиц мм при дальности до миры в единицы метров при юстировке объективов с узкими (единицы градусов) полями зрения будет приводить к абсолютным погрешностям порядка единиц угловых минут: например, при дальности до миры в 5 м и линейной погрешности базирования в 2 мм абсолютная погрешность по углу составит 1,375'.

Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, заключается в отсутствии способа юстировки параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства, в котором при базировании миры достигалась бы субмиллиметровая точность ее привязки к положению центра пятна лазерного луча лазерного дальномера.

Технический результат заключается в повышении точности базирования миры с метками для компонентов оптико-электронного устройства видимого и тепловизионного диапазонов оптического спектра относительно центра пятна лазерного луча лазерного дальномера.

Технический результат достигается анализом пространственного распределения величины интенсивности лазерного излучения, попадающей внутрь визуализатора, при перемещениях по вертикали и горизонтали калибровочной миры с метками для компонентов оптико-электронного устройства видимого и тепловизионного диапазонов оптического спектра.

Технический результат достигается тем, что в визуализаторе применяют фоточувствительный прибор, позволяющий оценивать интенсивность двумерного распределения яркости I(х, у) падающего на него лазерного излучения. При этом после первоначального срабатывания визуализатора лазерного излучения, выполняемого при превышении пороговой величины I_пор в некотором положении миры по горизонтали и вертикали, определяемом пространственными координатами (х₀, у₀) соответственно, т.е.

выполняется шаговое, с субмиллиметровыми шагами по горизонтали и вертикали Δh_x и Δh_y соответственно, перемещение миры по горизонтали и вертикали для определения зоны, в которой выполняется условие (1). В каждом таком i-м положении запоминают показания фоточувствительного прибора и координаты (x_i, y_i). Автоматизировать процесс линейных перемещений миры позволяет, например, применение контрольного приспособления для калибровки видеограмметрических систем из изобретения (патент RU 2645432, МПК: G01C 11/00 (2006.01), опубл. 21.02.2018), содержащего средство регулирования положения тест-объекта (в рассматриваемом случае - юстировочной миры) по шести степеням свободы.

По ансамблю измерений строят двумерное дискретное распределение яркости I(x_i, y_i) и тем или иным (Еремеев В.В., Зенин В.А., Князьков П.А. Статистическая оценка степени зашумленности космических изображений земной поверхности // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2008. №2. С. 3-7; Sioma A. Assessment of cutting edge defects using a vision method // Acta Mechanica et Automatica. 2012. Vol. 6, No. 1. P. 57-62; Yao R. Wang В., Hu M., Hua D., Wu L., Lu H., Liu X. A Method for Extracting a Laser Center Line Based on an Improved Grayscale Center of Gravity Method: Application on the 3D Reconstruction of Battery Film Defects // Appl. Sci. 2023. Vol. 13, No. 17. P. 1-19) известным из уровня техники способом - например, методом максимума, двухпороговой обработкой, средневзвешенной обработкой или методом построения аппроксимирующей ансамбль измерений двумерной функции - находят координаты точки экстремума (x_max, y_max), которые и принимаются за базовое положение миры относительно лазерного дальномера перед началом юстировки компонентов оптико-электронного устройства.

Изобретение относится к области оптико-электронных устройств и касается способа юстировки параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства с лазерным дальномером. При осуществлении способа на расстоянии от оптико-электронного устройства, содержащего видеокамеру и тепловизор, помещают миру, на которой нанесены метки, расположение которых соответствует межосевым расстояниям оптических осей компонентов оптико-электронного устройства. Добиваются наименьшего отклонения от параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства относительно оптической оси излучающего канала лазерного дальномера. При базировании миры относительно лазерного дальномера перед началом юстировки измеряют интенсивность попадающего в визуализатор миры лазерного излучения. При превышении порогового значения интенсивности выполняют перемещение миры по горизонтали и вертикали с субмиллиметровым шагом. Формируют ансамбль измерений интенсивности лазерного излучения {I_i=I(х_i, у_i)}, вычисляют координаты точки экстремума (х_mах, у_mах) и принимают их за базовое положение миры относительно лазерного дальномера. Технический результат заключается в повышении точности базирования миры. 1 ил.

Способ юстировки параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства с лазерным дальномером для обеспечения параллельности их оптических осей с оптической осью излучающего канала лазерного дальномера, в котором на определенном расстоянии от оптико-электронного устройства, содержащего видеокамеру и тепловизор, помещают миру, на которой нанесены метки, расположение которых соответствует межосевым расстояниям оптических осей компонентов оптико-электронного устройства, достигают предельно возможного наименьшего отклонения от параллельности оптических осей компонентов оптико-электронного устройства относительно оптической оси излучающего канала лазерного дальномера, величины отклонения от параллельности оптических осей видеокамеры и тепловизора относительно оптической оси излучающего канала лазерного дальномера по горизонтали и вертикали определяются и сохраняются в энергонезависимую память блока видеообработки, а блок видеообработки учитывает величины отклонения от параллельности оптических осей видеокамеры и тепловизора относительно оптической оси излучающего канала лазерного дальномера, отличающийся тем, что при базировании миры относительно лазерного дальномера перед началом юстировки измеряют интенсивность попадающего в визуализатор миры лазерного излучения, при превышении порогового значения интенсивности выполняют шаговое перемещение миры по горизонтали х и вертикали у, причем указанное перемещение выполняется с субмиллиметровым шагом, формируют ансамбль измерений интенсивности лазерного излучения {I_i=I(х_i, у_i)}, вычисляют координаты точки экстремума (х_mах, у_mах) двумерного распределения интенсивности I(х, у) и принимают их за базовое положение миры относительно лазерного дальномера перед началом юстировки компонентов оптико-электронного устройства.