Дискретный измеритель смещения светового пятна от оси визирования Советский патент 1984 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к измерительной технике. TI может быть использовано в цифровых фотоэлектрических следящих системах, а также в сканирующих системах, в координаторах цели и других аналогичных устройствах . ИзвестеЛ дискретный измеритель смещения светового пятна от оси визи рования, содержащий фотоприемник с квадратной светочувствительной поверхностью, электронный коммутатор, реверсивные счетчики и логические схемы синхронизации 1. Недостатком устройства является тот факт, что оно определяет координаты пятна в пределах радиуса светового пятна. При этом характеристиjKa измерителя смещения нелинейна, что обусловлено неравномерностью засветки квадрантов и неидентичностью каналов. Наиболее близким техническим решением к изобретению является дискретный измеритель смещения светового пятна от оси визирования, содержащий фотоприемник с квадратной светочувст вительной поверхностью, два реверсив ных счетчика, соединенные с их входа ми соответственно две логические схе ,мы синхронизации, генератор импульсов блок логики, входами подключенный соответственно к фотоприемнику и генератору импульсов, а выходом - к первой логической схеме синхронизации электронный коммутатор, подключенный к соответствующим входам блока логики, блок оптически связанных каскадов отклонения светового луча, кажды из которых выполнен из кристалла с двойным Л5гчепреломпением и электро оптического переключателя, блок пита ния, подключенный через электронный коммутатор и блоку оптически связанных каскадов отклонения .светового луча 2. , Недостатком устройства является низкая помехозащищенность, обусловленная наличием в измерителе фотоприемника, обладающего большой площадью светочувствительной поверхности. Использование такого фотоприемни ка приводит к тому, что при измерени координат источника излучения с значительными фоновыми помехами имеют место ложные измерения и даже сбои в работе устройства. Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства 27 Поставленная цель достигается тем, что дискретный измеритель смещения светового пятна от оси визирования, содержащий фотоприемник с квадратной светочувствительной поверхностью, два реверсивных счетчика, соединенные с их входами соответственно две логические схемы синхронизации. Генератор импульсов, блок логики, входами подключенный соответственно к фотоприемнику и генератору импульсов, выходомк первой логической схеме синхронизации, электронный коммутатор, подключенный к соответствующим входам блока логики, блок оптически связанных каскадов отклонения светового луча, кажды из которых выполнен из кристалла с двойным лучепреломлением и электрооптического переключателя, блок питания, подключенный через электронный коммутатор к блоку оптически связанных каскадов отклонения светового луча, снабжен блоком коррекции, подключенным соответствующими входами к фотоприемнику и генератору импульсов, а выходами - к соответствующим входам блока логики, второй логической схемы синхронизации, и обнуляющему входу первого реверсивного счетчика. На фиг.1 представлена функциональная схема измерителя; на фиг,2 - пример размещения фотоприемника; на фиг.З - пример выполнения блока логики; на фиг.4 - пример выполнения блока коррекции. Измеритель содержит (фиг.1) блок 1, оптически связанных каскадов отклонения светового луча, включающий набор кристаллов 2-5 с двойным лучепреломлением и электрооптические переключатели 6-9. Толщина кажд.ой пары кристаллов 2-5 с двойным лучепреломлением в два раза меньше толщины последующей пары. Все первичные кристаллы в каждой паре кристаллов 2-5 с двойным лучепреломлением имеют направление отклонения светового луча, совпадающего с осью У, а. вторые с осью X. Все электрооптические переключатели, работающие на основе продольного электрооптического эффекта Покельса, связаны через элёктронньй коммутатор 10 с источником 11 питания. Электронный коммутатор 10 состоит из ключей 12-15, которые своими входами подключены к блоку 16 логики. Входы блока 16 логики соединены с фотоприемником 17, блоком 3 18 коррекции и генератором 19 импульсов, а выход - с входом логической схемы 20 синхронизации реверсивного счетчика 21. Выход блока 18 коррекции подключен к логической схеме 22 синхронизации реверсивного счетчика 23 и к обнуляющему входу ре версивного счетчика 21, Блок 18 коррекции соединен с фотоприемником 17 и генератором 19 импульсов. Пример выполнения блока 16 логики представлен для случая, когда число каскадов равно шести. Блок 16 логики (фиг.З) состоит из триггеров 24-30, элементов И 30-3 элементов НЕ 38 и 39, дифференцирующих цепочек 40-46, злементов ИЛИ 4751 и несимметричного триггера 52. Единичные выходы триггеров 24-26, 2R-30 подключены через .ключи Кд-К, к электрооптическим переключателям n,-nj, Ilj-n i за которыми расположены кристаллы с двойным лучепреломлением, отклоняющие световой луч в направлениях X и У соответственно. Блок 18 коррекции (фиг.4) состоит из триггеров 53-58, элементов И 59 и 60, элемента НЕ 61 и дифференцирующих цепочек 62-67. Выход дифферен цирующей цепочки .64 соединен с обнуляющим входом счетчика 21 и логичесКИМ блоком 22 синхронизации реверсив ного счетчика 23. Единичный выход триггера 56 подключен к элементам И 32 и 36 блока 16 логики (фиг.З). Единичный выход триггера 57 связан с элементами И 33 и 35 и элементом НЕ 39 блока 16 логики. Выход дифференцирующей цепочки 67 соединен с элементами И 35 и 37 блока 16 логики, а вход дифференцирующей цепочки 45 - с единичным выходом триггера 58 -блока 18 коррекции. . Устройство работает следующим обра зом. В исходном состоянии в реверсивных счетчиках 21 и 23 (фиг.1) введен цифровой эквивалент, равный четырем импульсам,причем к входам реверсивных счетчиков 21 и 23 подключены тины вычитания логических схем 20 и 22 . синхронизации. Триггер 56 (фиг.4) блока 18 коррекции и несимметричный триггер 52 (фиг.З) блока 16 логики находятся в единичном состоянии, а остальные триггеры 16 и 18 в нулевом состоянии. 274 Пусть световое пятно находится в точке А с координатами X и У (фиг.-2). С фотоприемника 17 сигнал отсутствует. С приходом первого импульса .от генератора 19 (фиг.З) элементы И 31 и 32 открываются. Триггер 24 переходит в единичное состояние. Ключ К срабатывает, и к электрооптическому переключателю П прикладывается напряжение источника 11 питания. На выходе злектрооптического переключателя П образуется луч, поляризованный под углом 90° относительно направления поляризации первоначального луча. В результате этого луч света, пройдя через кристалл с двойным лучепреломлением как необыкновенный луч, смещается в сторону, противоположную направлению оси X (фиг.2), на величину шага дискретизации, равную ot- . Шаг дискретизации определяется из выражения о1 e«f , где d- толщина кристалла с двойным преломлением, Y - угол между обыкновенным и необыкновенным лучами. Из реверсивного счетчика 21 проходит вычитание одной единицы. Переход триггера 24 в единичное состояние приводит к появлению сиг- нала на выходе дифференцирующей цепочки 40. Этот сигнал не проходит элемент И 33, который закрыт блоком 18 коррекции. Триггер 53 блока 18 коррекции переходит в единичное состояние. С приходом второго импульса от генератора 19 триггер 24 переходит в- нулевое состояние. На выходе дифференцирующей цепочки 41 появляется импульс, который проходит элемент И 34 и поступает на элементы ИЛИ 47 и 48. Сигналы с выходов элементов ИЛИ 47 и 48 переводят триггеры 25 и 26 в единичное состояние. 1Слючи К и К срабатывают, и к электрооптическим переключателям П и П прккладывается напряжение источника 11 питания. На выходе электрооптического переключателя П« образуется луч, поляризованный под углом 90 относительно поляризации первоначального луча. В результате этого луч света, пройдя через кристалл с двойным лучепреломлением как необыкновенный луч, отклоняется от первоначального положения на величину 2d в сторону, противоположную направлению оси X. На выходе электрроптического переключателя П формируется луч первоначальной поляризации. Поэтому он проходит кристалл $ . 1 с двойным лучепреломлением как обыкновенный луч. Переход триггера 26 и нулевого состояния в единичное, вызывается появлением импульса на выходе дифференцирующей цепочки 42. Этот имйульс .проходит элемент ИЛИ 49 иоткрывает элемент И 36. Сигнал с выхода элемента И 36 переводит триггер 27 в единичное состояние. Из реверсивного счетчика 21 вычитается единица. Триггер 53 блока 18 коррекции (фиг.4) переходит в нулевое состояние. На выходе дифферент цирующей цепочки 62 появляется импульс, который переводит триггер 54 в единичное состояние. С приходом третьего импульса триггер 24 переходит в единичное состояние, ключ К срабатывает, и к : лектрическому переключателю П, прикладывается напряжение источника 11 питания. В результате этого луч света смещается на величину 3d. Из реверсивного счетчика вычитается единица. Триггер 53 блока 18 коррекции переходит в единичное состояние. Четвертый импульс генератора 19 переводит триггер 24 в нулевое состояние. С выхо да дифференцирующей цепочки 41 снимается импульс, который открывает элемент И 34. Этот импульс проходит элементы ИЛИ 47 и 48 и переводит триггеры 25 и 26 в нулевое состояние. ч Таким образом, ключи Kj, К, К размыкаются, а напряжение с электро оптических перек эелючателей П, П, nj снимается. Переход триггера 26 из единичного состояния в нулевое вызывает появление импульса на выходе дифференцирующей цепочки 43. Этот импульс проходит элемент ИЛИ 49 и . открывает элемент И 36. Триггер 27 Переходит в нулевое состояние. На выходе дифференцирующей цепочки 44 появляется импульс, который проходит элементы ИЛИ 50 и 51 и переводит триггеры 28 и 29 в - единичное соетояние. Ключи К, К, срабатывают. К эпектрооптическим переключателям VI- и П И П прикладывается напряжение источника 11 питания. В результате этого луч света проходит кристалл, следукиций за электрооптическим переключателем П, как необыкновенный, а кристалл, следующий за эяектрооптическим переключателем П, как обыкновенчьш. Таким образом, луч света 7 смещается на величину, равную 4е(. Из реверсивного счетчика 21 вычитается единица. , Аналогичный процесс продолжается до момента прихода восьмого импульса из генератора 19. К этому времени в блоке 18 коррекции (фиг.4) триггеры 53-55 находятся в единичном состоянии. Элемент И 60 открывается. Триггер 56 переходит в нулевое состояние. Элементы И 32 и 36 блока 16 логики (фиг.З) закрываются. Сигнал.с выхода дифференцирующей цепочки 65 (фиг,4) переводит триггер 57 в единичное состояние. Восьмой импульс Генератора 19 переводит триггеры 5355 в нулев е состояние. Импульс с выхода дифференцирующей цепочки 64 переводит триггер 56 в единичное состояние, а импульс с выхода дифференцир пощбй цепочки 67 поступает в блок 16 логики на входы элементов И 35 и 37 (фиг.З). Этот импульс прохздит элементы ИЛИ 48, 50 и 51 и переводит триггеры 26, 28 и 29 в нулевое состояние. Ключи К«, К, К отключаются, что приводит к разрыву цепей питания электрооптических переключателей , Пд. В результате этого луч света, пройдя кристалл, следующий за электроо тическим переключателем , .как необыкновенный, а кристалл, следующий на электрооптическом переключателем П„, как обыкновенный, смещается в направлении, противоположном оси X, на величину шага дискретизации. Кроме того, по импульсу с выхода дифференцирующей цепочки 64 происходит вычитание единицы из реверсивного счетчика 23, сброс информации из реверсивного счетчика 21 и ввод в этот счетчик дополнения, равного четырем. С.приходом девятого импульса генератора 19 триггер 24 переходит в нулевое состояние. Ключ К, отклю чается. Это приводит к тому, что луч света смещается на величину щага дискретизации по направлениям, противоцоложным осям X и У. Десятый импульс генератора 19 переводит, триггер 24 в единичное состояние. Переход триггера 24 из нулевого состояния в единичное вызывает на выходе дифференцирующей цепочки 40 импульс, который открывает элемент И 33, проходит . 3jeeMeHT ИЛИ 47, переводит триггер 25 в нулевое состояние, проходит элемент ИЛИ 48 переводит триггер 26 в единичное состояние. Ключи

It U

Kj и Kj срабатывают, а ключ К, разрывает цепь питания электрооптического переключателя П. В результате этого луч свет смещается вдоль оси X на величину 2А, а вдоль оси У на величину i,

В дальнейшем описанный процесс продолжается аналогичным образом.

Пусть после 31 импульса генератора 19 не произошло засветки фотоприемника 17. Это соответствует случаю, когда световое пятно имеет положительное значение координаты У. Тогда триггеры 24-28, 30 блока 16 логики находятся в нулевом, триггер 29 в единичном, триггеры 53-55 блока 18 коррекции в единичном, а триггеры 56-58 в нулевом состоянии. Переход триггера 58 в нулевое состояние приводит к появлению импульса на выходе дифференцирующей цепочки 45 (фиг.З). Этот импульс переводит триггер 30 в единичное состояние. С выхода дифференцирующей цепочки 46 снимается импульс, который переводит несимметричный триггер 52 в нулевое состояние. Элемент

И 37 на-время, равное периодам следования импульсов генератора 19, закрывается. В результате этого источник.11 питания подключается к двум электрооптическим переключателям П и П. Луч света сме1чается вдоль оси У на величину 4и. Далее процесс измерения координат световог пятна продолжается до момента засветки фотоприемника 17. Сигнал с фотоприемника закрывает элементы 31 и 61, работа измерителя прекращается В реверсивных,счетчиках 21 и 23 имеется информация о координатах светового пятна. Знак отклонения светового пятна от оси визирования определяется по состоянию логических схем 20 и 22 синхронизации.

Таким образом, в предлагаемом дискретном измерителе смещения светового пятна от оси визирования по сравнению с известным помехозащищен.ность увеличивается в 2 раза, где К - число пар каскадов отклонения. Это объясняется тем, что светочувствительная поверхность фотоприемника в предлагаемом измерителе имеет площадь, которая в 2 раз меньше, чем у известного.

ДИСКРЕТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СМЕЩЕНИЯ СВЕТОВОГО ПЯТНА ОТ ОСИ ВИЗИРОВАНИЯ, содержащий фотоприемник с квадратной светочувствительной поверхностью, два реверсивных счетчика, соединенные с их входами соответственно две логические схемы синхронизации, генератор импульсов, блок логи.ки, входами подключенный соответственно к фотоприемнику и генератору импульсов-, выходом - к первой логической схеме синхронизации, электронный коммутатор, подключенный к соответствующим входам блока логики, блок оптически связанных каскадов отклонения светового луча, калздый из которых выполнен из кристалла с двойным лучепреломлением и электрооптического переключателя, блок питания, подключенный через электронный коммутатор к блоку оптически связанных каскадов отклонения светового луча, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, он снабжен блоком коррек- . ции, подключенным соответствующими входами к фотоприемнику и генератору импульсов, а выходами - к соответствующим входам блока логики, второй логической схемы синхронизации и обнуляющему входу первого реверсивного счетчика.

Фиг. 2

Фиг.4