Устройство имитации визуальной обстановки тренажера оператора транспортного средства Советский патент 1983 года по МПК G09B9/04 

Изобретение относится к тренажерным средствам для подготовки операто ров транспортной техники, в частност к системам имитации визуальной обста новки, и может быть использовано при создании тренажеров для обучения one раторов навыкам визуального управления транспортными средствами. Кроме того, устройство может быть использо вано при создании стендов, предназна ченных для изучения различных вопросов, связанных с деятельностью опера торов по визуальному управлению тран спортными средствами. Известен имитатор визуальной обстановки, позволяющий моделировать работу пилота по визуальному управле нию с использованием проекционной те левизионной аппаратуры. Изображение воспроизводится на экране посредство использования принципэ оптической проекции с экрана проекционного кине скопа с высокой интенсивностью свече ния. При этом экран устанавливается перед кабиной.так, чтобы его центр находился на уровне глаз оператора. Таким образом, при отсутствии -наклона головы оператора вперед или назад в центре поля зрения оператора на,ходится центр экрана Cl. Недостатком известного устройства является равномерная, без учета по.ложения головы оператора, разрешающая способность формируемого на экране изображения. Вследствие этого качество изображения в области экрана, совпадающей с областью максимальной ост роты зрения, воспринимается как неудовлетворительное и не позволяет полностью реализовать возможности зрительного анализатора оператора, в то время как в области экрана,.совпадающей с периферийной областью поля зрения, вследствие низкой остроты зрения визуальная информация, пред ставленная на экране, не может быть воспринята полностью и является избыточной. Указанные обстоятельства снижают эффективность телевизионных имитаторов визуальной обстановки, ограничивают круг решаемых с их помощью задач. Известно также устройство имитации визуальной обстановки тренажера оператора транспортного средства, содержащее кабину с органами управления, макет местности, над которым расположена оптическая головка с входом зрачком, связанная с помощью телевизионного канала с телекамерой и телепроектором,экран электроннолучевой трубки последнего из которых расположен в поле зрения оператора,и блок . контроля положения головы оператора, связанный с анализирующим блоком . Указанное устройство не обеспечивает изменения распределения четкости телевизионного изображения по экрану, что снижает качество воспринимаемого изображения. Цель изобретения - улучшение качества наблюдаемого изображения. Указанная цель достигается тем, что в устройстве имитации визуальной обстановки тренажера оператора транспортного средства, содержащем кабину с органами управления, макет местности, над которым расположен оптическая головка с входным зрачком, связанная с помощью телевизионного канала с телекамерой и телепроектором, экран электроннолучевой трубки последнего из которых расположен в поле зрения оператора, и блок контроля положения головы оператора, связанный с анализирующим блоком, блок контроля положения головы оператора состоит из датчиков угла наклона и продольного перемещения головы, при этом устройство снабжено подключенным к выходу анализирующего блока блоком формирования нелинейной кадровой развертки луча электроннолучевых трубок телепроектора и телекамеры. На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг, 2 форма напряжения (ц) в функции времени (t) на выходе блока формирования нелинейной кадровой развертки. Устройство (фиг. 1) содержит макет 1 рабочего места оператора с датчиками 2 положения органов 3 управления. Имеется находящийся в поле зрения оператора экран 4, на котором воспроизводится картина местности. Это выполняется при помощи телепроектора 5, связанного с телекамерой 6, перемещающейся относительно макета 7 местности при помощи приводов 8, соединенных с датчиками 2 органов 3 управления.Кроме того,устройство содержит датчик 9 угла наклона головы оператора, датчик 10 продольных перещений головы оператора и блок 11 формирования нелинейной кадровой развертки электроннолучевой трубки телепроектора 5 и телекамеры б,вход которого соединен с анализирующим блоком 12,вход КОТОРОГО соединен с датчиком 9 и датчиком 10. Устройство может быть реализова- но с использованием типовых узлов и блоков. В качестве макета 1 рабочего . места можно использовать кабину моделируемого транспортного средства с расположенными в нем органами 3 управления.Датчики 2 положения этих opraiHOB управления могут быть любого типа, В качестве экрана 4 может быть использован отражающий или просветный проекционный экран (показанное на . фиг. 1 расположение элементов соответствует случаю использования просветного экрана). В Качестве телекамеры б и телепроектора 5 можно использовать типовые узлы промышленных телевизионных устано вок. Следует отметить, что вместо совокупности телепроектора 5 и проекци- онного экрана 4 можно использовать кинескоп с большим экраном. В качестве макета 7 местности можно использовать объемную модель или диапозитив. В качестве датчиков 9 и 10 можно использовать потенциометрические или другие (магнитные, емкостные и т.п.) датчики, связанные тягой со шлемом оператора. Можно использовать также и фотоэлектрический датчик,не связанный механически со шлемом оператора. Блок 11 формирования нелинейной кадровой развертки .предназначен для выработки обличающегося от пилообразной формы кадрового отклоняющего напряжения и может быть выполнен в виде управляемого функционального генератора на электронных компонентах. Блок 12 управления разверткой является преобразователемсигналов, пропорциональных углу наклона головы оператора и расстоянию от его головы до экрана, в сигнал, управляющий работой блока 11 формирования нелинейной кадровой развертки, и представляет собой вычислительное устройство. Устройство работает следуюошм образом. Находящийся в макете 1- рабочего места оператор наблюдает на экране 4 изображение визуальной обстановки, формируемое при помощи электропроектора 5, связанного с телекамерой 6, в поле зрения которой находится макет 7 местности. Воздействуя на органы 3 управления, оператор посредством связанных с этими органами датчиков 2 положения воздействует на приводы 8 относительного перемещения телекамеры 6 и макет 7 местности, . тем самым имитируя процесс управления транспортным средствсяи. При этом будет изменяться наблюдаемая на экране 4 визуальная обстановка. Блок 11 формирования нелинейной кадровой развертки обеспечивает одновременное формирование нелинейной формл напряжения кадровой развертки как в гелецроекторе 5, так и в телекамере 6. Форма напряжения кадровой развертки, .формируемого блоком 11 (фиг. 2), позволяет сгустить строки телевизиОнного растра в той области экрана, которой соответствует пологий участок кривой кадрового напряжения, и, еледовательно, повысить разрешение наблюдаемого телевизионного изображения в этой части экрана. Датчик 9 угла наклона головы оператора вырабатывает сигнал, пропорциональный углу наклона головы оператора. Этот сигнгш поступает на первый вход анализирующего блока 12. Датчик 10 продольных переещений головы оператора вырабатывает сигнсш,.пропорциональный расстоянию т головы оператор а, которая может пере ещаться как при колебаниях макета рабочегоместа оператора, так и при изменении им рабочей позы, до экрана 4. Этот сигнал поступает на второй вхОд блока 12. В блоке 12 происходит вы числение вертикальной относительно центра экрана 4 координаты центра- той горизонтальной экрана.4 ,на которую в данный момент направлен взгляд onepiTopa, в соответствии с выражением . Y - Dtgd, где Y - вертиксшьное отклонение области экрана, на которую направлен взгляд оператора, от центра экрана; О - расстояние от .головы оператора до экрана 4, причем сигнал на выходе датчика 10 пропорционален этой величине }| oL - угол наклона головы оператора , причем сигнсш на выходе датчика 9 пропорционален этому углу. На выходе блока 12 формируется напряжение Uy (фиг.2), определяющее положение области с максимальным разрешением на экране 4, в соответствии с величиной V. В соответствии с сигналом с блока 12 блок 11 формирования нелинейной кадровой разверткой обеспечиве1ет сгущение строк на экране 4 в области экрана, удаленной от его центра по вертикали на расстоянии у, т.е. в 1СОЙ области экрана, на которую в данный момент направлен взгляд операто«« ра. При изменении угла наклона головы оператора и ее продольном перемещении произойдет синхронное иэ,менение положения области сгущения строк на экране. Таким образом, в предлагаамсш устройстве обеспечивается совмещение области экрана, на которую спюприт оператор и с которой он воспринимает изображение с максимальной разре шающей способностью зрительного ана-лизатора, с областью максимального разрешения Формируемого на экране изображения. Вследствие такого согла сования распределения разрешгЬоцей способности по экрану с пространственным распределением разрешагацей способности зрительного аппарата one .ратора субъективное качество наблюдаемого изобргикения улучшается, облегчается процесс обнаружения и опознавания мелких деталей вследствие их более четкой проработки.

%6

у

(Рчг.2

УСТРОЙСТВО ИМИТАЦИИ ВИЗУАЛЬНОЙ ОБСТАНОВКИ Т1 ЕНАЖЕРА ОПЕРАТОРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее кабину, с органами управления, макет местности, над которым расположена .оптическая головка с входным зрачке. связанная с помощью телевизионного канала с телекамерой и телепроекторсм, экран электроннолучевой трубки последнего из которых расположен в поле зрения оператора, и блок контроля положения головы оператора, евч-, занный с анализирующим блоком, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества наблюдаемого изображения, блок контроля положения головы оператора состоит яз датчиков угла наклона и продольного перемещения головы, при этом устройство снабжено подключенным к выходу анализирующего блсжа блоком формирования нелинейной кадровой развертки Луча эле-р ктроннолучевых трубок тёлепроектора $В .и телекаме{. (Л О) 4