ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССОГЛАСОВАНИЯ Советский патент 1971 года по МПК G06G7/19 G06E1/04 

Изобретение нредназначается для определения взаимного положения двух изображений, например в навигационных, вычислительных устройствах, и применяется при автоматизации различных технологических процессов. Для точечных изображений эта задача решается с помощью оптического коррелятора, который состоит из объектива, формирующего изображение объекта вблизи эталонного изображения, транспаранта, являющегося своеобразным дублем (картой) объекта; конденсора, собирающего световые пучки, прошедщие через отверстия карты, в корреляционное пятно; фотоприемника, фотокатод которого совмещен с плоскостью корреляции, и электронного блока, определяющего тем или иным способом координаты взаимного расположения изображений по изменения.м корреляционного светового пятна.

Известные устройства имеют значительные размеры. С их помощью используют такие способы определения угла поворота изображений относительно друг друга вокруг оптической оси коррелятора, которые не дают возможности производить его измерение во всем диапазоне и не позволяют одновременно определять все три угловые координаты рассогласования.

Целью настоящего изобретения является уменьшение габаритов подобного оптического

коррелятора, осуществление одновременного определения всех трех координат при небольших рассогласованиях между изображениями, расширение пределов измерения угла поворота до ± ГС, а так же увеличение чувствительности и точности всего устройства.

Предлагаемое устройство характеризуется размещением внутри полого вала электродвигателя, работающего в режиме стабильных

крутильных колебаний, основных элементов коррелятора: объектива, эталонного изображения, сочлененного с качающимся ротором, конденсора и фотоприемника. Между конденсором и фотоприемнико.м помещен электролюминесцентный преобразователь, который одновременно является усилителем света, что новыщает чувствительность устройства, и специфическим оптическим затвором, осуществляющим просмотр корреляционного поля по

полуплоскостям, чем упрощается электронная часть коррелятора и повыщается точность определения угла места и азимута. Одновременное управление с помоилью коммутатора электролюминесцентным преобразователем и распределителем выходных импульсов фотоприемника |ПО каналам электронного блока обработки информации позволяет осуществить одновременное определение всех трех координат при небольших рассогласованиях между изоНа фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг, 2 - онтико-электромеханический узел коррелятора, продольный разрез; на фр1г. 5 - электролюминесцентныйпреобразователь,

входящий в состав оптико-электромеханического узла коррелятора, вид спереди; на фиг. 4 - электролюмниесцентный нреобразователь, нонеречный разрез; на фиг. 5 - эпюры напряжений, подаваемых на соответствующие электроды электролюминесцентного гфеобразователя.

Предлагаемый модифицированный оптический коррелятор состоит из онтико-электромеханического узла 1, нереключателя режимов работы 2, блока стабилизации крутильных колебаний электродвигателя 3, коммутатора 4, распределителя выходных имнульсов оптикоэлектромеханического узла 5, блока обработки информации 6 и источника питания 7.

Оптико-электромеханический узел представляет собой двухфазный асинхронный электродвигатель с полым валом, содержащим 8, внешний статор 9 с двумя фазовыми обмотками 10, полый ротор 11, закрепленный с помощью пластмассового соединительного кольца 12 во внутреннем кольце подшипника 13, внутренний статор 14, неподвижно соединенный с задней крыщкой электродвигателя 15, и переднюю крышку 16.

Внутри электродвигателя размещены: объектив 17, эталонное изображение 18, и конденсор 19, сочлененные через нереходное кольцо с р отором, электролюминесцеитный преобразователь 20 и фотоэлектронный умножитель 21 в пластмассовом изоляционном футляре 22, В передней крыщке электродвигателя и промежуточном фигурном кольце 23 помещен фотодатчик, состоящий из кольцевого фотопотенциометра 24, кольцевого осветителя 25 и бесконтактного «движка 26 в виде диска с глазком. Внутри глазка имеется цилиндрическая линза 27. Глазок скреплен через переходное кольцо с ротором электродвигателя. Входящий в состав оптико-электромеханического узла электролюминесцентный преобразователь представляет собой (см. фиг. 3 и 4) размещенную в корпусе 28 с пластмассовой изолирующей обкладкой 29 совокупность слоев фотопроводника 30 и люминофора 31, разделенных промежуточным проводящим слоем 32, которые расположены между одной системой 33 прозрачных электродов в виде четырех квадрантов, нанесенных на стекло, и второй 34 в виде сплошного диска. К выводам первой системы электродов 35, 36, 37, 38 и второй 39, 40 приложены напряжения, эпюры которых, размеченные согласно номерам выводов, представлены на фиг. 5.

Сформированное объективом 17 изображение объекта просвечивает эталонное изображение 18 и далее конденсором 19 фокусируется на электролюминесцентном преобразователе 20 в виде корреля1ционного светового пятна, которое уменьшает свою освещенность, если угол поворота между изображениями увеличивается, и смещается с оси коррелятора, если углы азимута и места не нулевые. С целью определения угла поворота с повышенной точностью во всем диапазоне ± я, эталонному изображению 18 придаются крутильные колебания при малых углах или вращение при больщих углах. Осуществление того и другого режима работы производится с помощью блока переключения режимов 2, уиравляемого выходной величиной угла поворота, за счет подключения одной из обмоток статора 10 непосредственно к источнику питания 7, а второй - через блок стабилизации крутильных колебаний с или через 90-ую

фазадвигающую цепь (для вращения). Блок S, построенный, например, на основе фазовращателя, воспринимает сигнал с фотодатчика 24, и на его основе формирует сигналы управления, стабилизирующие крутильные колебания ротора двигателя 11.

Поскольку электролюминесцеитный преобразователь 20 является усилителем света, то это повыщает чувствительность коррелятора. Одновременно, ввиду подачи на электроды ЗЬ,

36, 37, 38, 39 напряжений (см. фиг. 5) он является специфическим оптическим затвором, периодически поочередно пропускающим свет с верхней, правой и нижней, левой полуплоскостей и всего поля корреляции на фотоэлектронный умножитель 21 (ФЭУ). Распределитель 5, подключенный к выходу ФЭУ 21 и управляемый одновременно с электролюминесцентным преобразователем 20 одним и тем же коммутатором 4, направляет сигналы ФЭУ

21, пропорциональные освещенности соответствующих полуплоскостей и всего корреляционного ноля, по каналам блока обработки информации 6. При этом блок обработки информации определяет угол поворота по временному интервалу между опорным импульсом, фиксирующим начало отсчета и вырабатываемым в соответствии с сигналом с фотодатчика 24, и импульсом максимума, фиксирующим при качапии эталонного изображения момент

времени, когда угол поворота равен нулю. Импульс максимума соответствует максимальному значению огибающей амплитуд импульсов с ФЭУ, вырабатываемых Б момент полностью открытого корреляционного поля.

Блок 6 одновременно с определением угла поворота замеряет азимут и угол места путем вычитания амплитуд импульсов, вырабатываемых в моменты открытия верхней и нижней (угол места) или правой и левой (азимут)

полуплоскостей корреляционного поля. Такой способ замера по полуплоскостям точнее и проще, чем поквадра}1тный. Макет предлагаемого устройства был испытан и показал полную работоспособность.

Предмет изобретения

1. Оптический коррелятор для определения

ко-электромеханический узел в виде объектива, транспарант с эталонным изображением, конденсор, фотонриемник, анализатор изображения, размещенные внутри полого ротора двухфазного асинхронного колебательного двигателя, в корпусе которого расположен фотодатчик, отличающийся тем, что. с целью одновременного определения углов места, азимута, а так же угла поворота в пределах ± я, он содержит распределитель выходных импульсов и связанный с ним коммутатор, а так же блок, соединенный с обмоткой возбуждения двигателя переключения режимов грубого и точного отсчета угла поворота, подключенный к выходу коррелятора по углу поворота и блок стабилизации крутильных колебаний, связанный с фотодатчиком, выполненным в виде кольцевых фотопотенциометра и осветителя, разделенных диском с отверстием, внутри которого размещена цилиндрическая линза, соединенным с ротором двигателя.

2. Коррелятор по ц. 1, отличающийся тем, что. с целью увеличения его чувствительности н упрощения электронной части коррелятора, анализатор изображения выполнен в виде разметенного между конденсором и Лотоприемником электролюминесцеитного преобразователя. который имеет две системы прозрачных электродов, одна из которых выполнена в виде четырех отдельных квадрантов, а другая в виде одного диска, причем системы электоодов подключены к источнику питания через коммутатор в таком порядке, чтобы периодически поочередно возбуждались верхияя. правая, нижняя, левая и обе полуплоскости люминофора.

Чиг.

fS 25 26 , 27

IB a

11 fiW О

fug ч