Способ измерения углов между направлениями на отражатели Советский патент 1992 года по МПК G01C1/00 

1

(21)4784844/10

(22)20.11.89

(46) 23.09.92. Бюл. № 35

(71)Научно-исследовательский институт приборостроения

(72)Т.П.Старцев

(56)Патент ФРГ Ms 372249 кл.С01 С 1/00, 1988.

Авторское свидетельство СССР № 402736. кл. G 01 С 1/00, 1972.

Финкельштейн М.И. Основы радиолокации, - М.: Сов. радио, 1973, с. 402. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ МЕЖДУ НАПРАВЛЕНИЯМИ НА ОТРАЖАТЕЛИ

(57)Использование; для измерения углов между пунктами, снабженными отражателями. Сущность изобретения: формируют при помощи источника электромагнитного излучения 1 направленный луч, вращают этот луч

в плоскости измерения при помощи вала 7, на котором закреплен приемник излучения 2 и датчик угла поворота 3. Луч модулируют при помощи блока 5 частотой, кратной с коэффициентом к частоте импульсоа датчика 3. Импульсы модулированного луча синхронизируют с импульсами датчика 3. Отраженные от отражателей лучи регистрируют приемником 2 и фиксируют количество импульсов, пе и Пт отраженных лучей от каждого из отражателей е и т. Измеряемый

угол определяют по выражению ftcm - К

(N K-0,5ng.+ 0,5nm), где а-угловая величина одного импульса датчика угла поворота 3; N - количество счетных импульсов датчика 3 за отрезок времени между моментами регистрации лучей, отраженных от отражателей. { ил.

сл

Изобретение относится к оптическому приборостроению, преимущественно геодезическому и может использоваться при измерении углов между предметами, снабженными отражателями.

Известны способы измерения углов между отражателями при определении координат объекта, в котором последовательно освещают лучом света зоны расположения отражателей, принимают отражаемые сигналы, фиксируют временной интервал между отраженными сигналами и скорость кругового развертывания луча света. Недостатком этих способов является необходимость высокоточной стабилизации скорости вращения угломерного прибора и равенства угловых размеров отражателей.

Один из хронометрических способов предусматривает развертывание луча в прямом и обратном направлениях, а вычисления производят по временным интервалам прямого и обратного развертывания. Это позволяет получить углы между направлениями на центры отражателей, независимо от их угловых размеров, но более чем в два раза увеличивает время, требующееся на измерения, Кроме того, ошибки в измерениях, как и в других хронометрических способах, зависят от стабильности скорости вращения.

Известен также широко применяемый в радиолокации способ измерения координат, в котором путем кругового развертывания отражающих обьектов, принимают

xj О

OJ

оо о

отражаемое излучение и фиксируют количество сигналов от датчика углового положения поворотного устройства между моментами регистрации отраженных лучей и вычисляют измеряемый угол с учетом уг- ловой величины одного счетного интверва- ла между соседними импульсами датчика угла поворота. Для учета угловой величины отражающего объекта измерения углов производят до момента наступления отражен- ных сигналов и до момента прекращения отраженных сигналов и берут из них среднее арифметическое. В отличие от хронометрических способов, стабилизация скорости вращения не требуется, т.е. отсче- ты производятся по импульсам датчика угла поворота, связанным с углом, а не временем поворота оси вращения.

Однако при прямом переносе способа в оптический диапазон высокая точность уг- ловых измерений не обеспечивается. Это связано с тем, что точность фиксации направлений в радиодиапазоне ниже точности датчиков углов поворота, тогда как в оптическом диапазоне точность фиксации направлений может быть значительно выше.

Целью изобретения является повышение точности измерений углов между направлениями на отражатели при исполь- зовании излучения оптического диапазона.

Сущность изобретения заключается в усовершенствовании известного способа измерения углов с использованием датчиков углов поворота оси, фиксацией ко- личества счетных импульсов N между моментами регистрации отраженных лучей и вычислением измеряемого угла fym с учетом угловой величины и одного счетного импульса датчика угла поворота.

Отличие от известного способа заключается в том, что излучаемые лучи модулируют частотой, кратной с коэффициентом К частоте импульсов датчика угла поворота, причем синхронизируют импульсы модули- рованного луча и импульсы датчика угла поворота. При регистрации отражаемых лучей фиксируют количество импульсов щ и nm отраженных лучей от каждого из отражателей. Величину угла между направлениями находят из выражения:

Am Ј (N K-0.5nt + O.Snm). К

На чертеже представлена возможная схема устройства, реализующего способ. На нем обозначены: источник света 1. фотоприемник 2,датчик угла поворота 3,привод 4, блок умножения частоты 5, счетно-решающий блок 6, ось вращения 7 Привод 4 осью вращения 7 соединен с установленными на одном валу датчиком угла поворота 3, фотоприемником 2 и источником света 1. Выход фотоприемника 2 соединен с первым входом счетно-решающего блока 6. Выход датчика угла поворота 3 соединен с входом блока умножения частоты 5, выход которого соединен со вторым входом счетно-решающего блока 6 и со входом источника света 1.

Измерения по описываемому способу производятся следующим образом. После включения привода 4 начинается вращение находящихся на одном валу источника света 1, фотоприемника 2 и датчика угла поворота 3. Сигналы датчика угла поворота 3 поступают в блок умножения частоты 5 и происходит модуляция потока излучения источника света 1, За счет поворотов источника света 1 происходит последовательное освещение зон расположения отражателей, не показанных на рисунке. При попадании света на первый отражатель, отраженное излучение принимается фотоприемником 2, вращаемым одновременно с источником света 1, С этого момента в счетно-решающем блоке 6 начинается фиксация сигналов от первого отражателя rig.

Одновременно начинается фиксация количества сигналов N датчика угла поворота 3. Фиксация этих сигналов может начинаться и с момента прекращения поступления сигналов от отражателя. При продолжении поворота вала продолжается фиксация числа этих сигналов. При освещении второго отражателя, расположенного в другой точке, с фотоприемника 2 поступает и фиксируются в счетно-решающем блоке 6 сигналы от второго отражателя nm. Одновременно с поступлением начального (или завершающего) сигнала от отражателя прекращается фиксация количества сигналов датчика угла поворота 3. Зафиксированные сигналы в счетно-решающем блоке б позволяют произвести расчет угла при введении в блок 6 данных о постоянных величинах (t и К и знаках, придаваемых сигналам rig и nm в зависимости от того, с начального или завершающего сигналов отражателей начинается и завершается счет сигналов N.

У хронометрического и описываемого способов есть требование стабильности скорости вращения, но в хронометрическом оно распространяется на полный оборот вала, а в описываемом - только на интервал между импульсами датчика угла поворота, За счет синхронизации импульсов модулированного луча и импульсов датчика угла поворота и умножения частоты импульсов

датчика в К раз происходит повышение точности измерений.

Учет числа пришедших от отражателей сигналов позволяет получать результаты измерений с одного поворота устройства, работающего по описываемому способу. Формула изобретения Способ измерения углов между направлениями на отражатели, при котором формируют направленный луч электромагнитного излучения, вращают этот луч в плоскости измерения, регистрируют отраженные от отражателей лучи, фиксируют количество счетных импульсов N от датчика угла поворота луча за отрезок времени между моментами регистрации отра0

5

женных лучей и вычисляют измеряемых углов /jЈm с учетом угловой величины а одного счетного импульса датчика угла поворота, отличающийся тем, что. с целью повышения точности, луч модулируют час- тогой, кратной с коэффициентом К частоте импульсов датчика угла поворота, синхронизируют импульсы модулированного луча и импульсы датчика угла поворота, при регистрации отраженных лучей фиксируют количество импульсов rig и nm отраженных лучей от каждого из отражателей, а величину угла находят из выражения

/V 7 (-N K 0 5rV+ 0,5nm)