Сканирующее устройство

(19) 8 (51) б 16185 (1 З)18 4 Комитет Российпо патентам и то ой Федерации арным знакам ИЗОБРЕ ЕНИЯ) опис ву которых кой оси Ц) вторскому свидет(57) Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может бытьиспользовано для сканирования пространстванебесной сферы, планет, Солнца с цельюполучения оптической (изобразительной) информации, а также для исследованияотдельных технических обьектов (фотопластинок, нагретых тел и т. п.). Цельизобретения - повышение точности сканирования с постоянной линейной скоростью ишагом сканирования. Задатчик 1 параметров траектории сканирования задает .сигналы, пропорциональные задаваемому мийимальновозможному радиусу сканирования Рщь,. максимально - возможйому радиусу сканирования Р, шагу сканйрования а, начальному радиусу сканирования р 00, задаваемой линейной скорости сканирования Чо. С помощью третьего умножителя 2, первого и второго сумматоров 3, 6, первого и второго квадраторов 4, 5, блока извлечения квадратного корня 7, блока деления 8, интегратора 9, инвертора 1 О и электронного ключа 11 формируются сигналы, пропорциональные полярным углу у и радиусу р, которые с помощью синусного и косинусного функциональных преобразователей 12, 13, первого и второго умножителей 14, 15 преобразуются в напряжения, являющиеся управляющими приводов 16 и 17, с помощьюосуществляются разворот оптичес3 1816185 объектива 21 по спирали с постоянными линейной скоростью и шагом сканирования в любой точке поля сканирования, 2 ил.18161855 6Изобретение относится к оптико-элект - нормально разомкнутый контакт ронному приборостроению и может быть ис- реле 27 (й ,Д;пользовано для сканирования пространства . 30 - нормально замкнутый,(положение небесной сферы, планет, Солнца; атакжедляа) и разомкнутый (положение б) контакты исследования отдельных технических объек- . 5 реле 27 (й ,).тов (фотопластинок, нагретых тел и т;д.). В. устройстве вйходы эадатчика параЦельюизобретенияявляетсяповышение. метровтраекториисканироаания(ЗПТС)1 с точности сканирования с постоянными ли по 5 соответственно соединены с первым, нейной скоростью и шагом сканирования, вторцмупраеляемымивходаииэлектронноНа фиг,1 представлена функциональная 10. го ключа 11, с первым входом третьего умсхема устройства со спиральной разверткой ножителя 2 и с входом первого квадратора оптической оси в декартовых координатах; 4, с первым входом первого сумматора 3, с на фиг.2 - вариант реализации электронно- входом "делимое" блока деления 8, Выход го ключа 11,: .,- третьего умножителя 2 соединен с вторымЗдесь: 1- эадатчик параметровтраекто-"5 входом первого сумматора 3, выход которории сканирования со следующими выхода-госоединенстретьимуправляющимвходом ми: 1 - по сигналу, пропорциональномуэлектронного ключа 11, с пятым входом эаминимально возможному радиусу сканиро- поминающего блока (ЗБ), с вторыми входавания р п,ь, 2 - по сигналу, пропорциональ- ми первого 14 и второго 15 умножителей и с ному максимально возможному радиусу 20 входом второго квадратора 5, выход которо- сканирования р П 1,; 3 - по сигналу, прапор- го соединен с первым входом второго сумциональному шагу сканирования а; 4 - по матора 6, второй вход которого соединен с сигналу, пропорциональному начальному выходом первого квадратора 4. Второй сумрадиусу сканирования ро; 5 - по сигналу, матор 6,блокизвлечения квадратного корня пропорциональному линейной скорости 25 7, блокделения 8 через входделения и инсканирования ч,; тегратор 9 последовательно соединены.2 - третий умножитель; 3- первый сум- Выход интегратора 9 соединен с входами матор; 4 - первый квадратор; 5 - второй синусного 12 и косинусного 13 функциоквадратор; 6 - второй сумматор; 7 - блок нальных преобразователей, с четвертым извлечения квадратного корня; 8 - блок де входом ЗБ 23, через нормально замкнутые ления; 9 - интегратор; 10 - инвертор; 11 - контакты электронного ключа(ЭК) 11 непосэлектронный ключ, где 1, 2, 3 - управляю- редственно и через последовательно соеди; щие входы, где 4 - выход ключа; 5, 6-входы ненные инвертор 10 и нормально ключа; 12 - синусный функциональный пре- разомкнутые контакты ЭК 11 с вторым вхообраэователь; 13 - косинусный функцио дом третьего умножителя 2, Синусный фуннальный преобразователь; 14 - первый кциональный преобразователь 12 через умножитель; 15 - второй умножитель; 16 - первый умножитель 14 соединен с приво- привод по азимуту; 17 - привод по тангажу; дом 16 и вторым входом ЗБ 23; косинусный 18- внешняя ось карданового подвеса; 19- функциональный преобразователь 13 через внутренняя ось карданового подвеса; 20 - 40 второй умножитель 15 подключен к приводу корпус сканирующего устройства; 21 - объ и третьему входу ЗБ 23.ектив; 22 - фотоприемник; 23 - запоминаю- Оптически соединенные объектив 21 и щий блок (ЗБ), где слева блока (с 1-5) входы фотоприемник 22 установлены в двуосном сигналов; 1 - управляющий вход; 2 - по сиг- кардановом подвесе, каждая из осей котоналу, пропорциональному декартовой коор рого 18 и 19 соединена со своим приводом динате по азимуту у - р з 1 п р; 3 - по 17 и 16 соответственно. Выход фотоприемсигналу, пропорциональным декартовой ко- ника 22 подключен к первому входу ЗБ 23, ординате по тангажу х = рсоз р; 4 - по выходы которого со 2 по 5 являются выхода- сигналу, пропорциональному полярному уг- ми сигналов, пропорциональных декартолу р; 5 - по сигналу, пропорциональному 50 вым координатам по азимуту и тангажу и полярному радиусу р; справа блока с(2-5) полярным координатам по углу и радиусу . - выходы сигналов соответственно по у, соответственно.х,. р,р. ЗПТС 1 задает постоянные напряжения,24 - компаратор (К); пропорциональные требуемым значениям55 параметров траектории сканирования р в 1 пр , а, р, ч. Первый сумматор 3 формирует значение полярного радиуса, равного- т ой28 - нормально замкнутый контакт реле э=ро+ а р, два квадратора 4 и 5, второ 25(В ) сумматор 6, блок извлечения квадратноговЬ)корня 7 и блок деления 8 формируют значение угловой скорости сканирования, равное о= ч/ р+аг гТретий умножитель 2 формирует функцию 1(р)=-.а р, интегратор 9, инвертор 10 иЭК 11 формируют значение полярного углаопределенного знака, равного р э 9 пр, которое подается на умножитель 2, с которогоснимается сигнал, пропорциональный значению а р вцпр. Блоки с 12 - 17 составляютдва канала управления корпусом 20 по азимуту и тангажу, включающих в себя соответственно синусный функциональныйпреобразователь 12, умножитель 14, привод 16 и косинусный функциональный преобразователь 13, умножитель 15, привод17, которые формируют моменты управления:соответственно пропорциональныеМф=рэпр (по азимуту) и М,=р созе(потангажу).ЗПТС 1 может быть выполнен, например, в виде пяти потенциометрических задатчиков напряжений, устанавливаемыхпропорционально задаваемым величинамР в 1 п Р вах ЯР о /о .Умножители 2, 14, 15,сумматоры 3, 6, квадраторы 4, 5,блок извлечения квадратного корня 7, блок деления 8,инвертор 10, интегратор 9 могут быть выполнены, например, в виде аналоговых вычислительных средств. ЗБ 23 может бытьвыполнен, например, в виде реле, управляемого от фотоприемника, с четырьмя парами контактов, позволяющих запоминатьсигналы, подаваемые через них, ЭК 11 может быть выполнен, например, в виде двухкомпараторов 24, 26 и двух реле 25, 27,соединенных между собой по схеме, приведенной нэ фиг.2, Компэраторы и реле построены так, что при р р вп включаетсяреле Рв 1 п, приррвах включается реле Ввп,где р вах ир вп - максимальное и минимальное значение полярного угла; задаваемогоЗПТС 1,С помощью ЗПТС 1 задаются сигналы,пропорциональные чор о а Р вах и Р в 1 ппричем р о должен соответствовать положению оптической оси в пространстве, т,е.р о- хо, ро= О. Электронные блоки 2-11 формируют сигналы, пропорциональные полярным углу р и рэдиусур, которые с помощьюсинусного и косинуснбго функциональныхпреобразователей 12, 13 умножителей 14,15 преобразуются в напряжения, пропорциональные О=р э 1 пу и О= р соэр которыеявляются управляющими напряжениями соответственно приводов 16, 17, с помощьюкоторых осуществляется разворот оптиче 40При р р вах компаратор 26 Кв,выдаетсигнал, соответствующий уровню 1, при этомсрабатывает реле 27 йвах, самоблокируется контактом 29 и разрывается нормально замкнутый контакт 30 и замыкается нормально разомкнутый контакт 30, при этом замыкается цепь, соединяющая блоки 2 - 10 через вход 5 и выход 4 электронного ключа ЭК 11,При р ср вь компаратор 24 Квь выдает сигнал уровня 1, срабатывает реле 25 Ввь, размыкается контакт 28, который разрывает цепь питания реле 27 Вв которое обеспечивается, и нормально разомкнутый контакт 30 замыкает цепь блоков 2-9 через вход 6 и выход 4 электронного ключа ЭК 11.Таким образом, получено устройство,позволяющее обеспечить с высокой точностью сканирования поверхности по спирали с поСтоянными линейной скоростью и шагом сканирования. ской оси объектива по спирали с постояннойлинейной скоростью и постоянным шагомсканирования в любой точке поля сканирования. Если объект, излучение которого пре 5 вышает порог чувствительностифотоприемника 2, попал в поле зрения объектива 21, то с выхода фотоприемника 22подается импульснапряжения на первыйвход ЗБ 22, который реагирует нэ него, за 10 поминает в этот момент времени значениянапряжений, пропорциональных координа-,там объекта в полярной р, О и декартовой х,у системах координат.С выходов блока 9 и 3 снимаются сигна 15 лы; пропорциональные полярным углу и радиусу сканирования, причем такие, чтозаданные линейная скорость и шаг сканирования постоянны в процессе всего временисканирования.20При достижении оптической Ьси положения, где р р в,х, ЭК 11 замыкает контур,состоящий иэ блоков 2-,9, который генерирует нисходящую ветвь спирали, затем придостижении оптической оси положения, где25 ррвь, ЭК 11 срабатывает и замыкает контур, состоящий иэ блоков 2-10, который ужегенерирует восходящую ветвь спирали, Такйм. образом, происходит циклический просмотр пространства, ограниченный30 минимальным, и максимальным значениемРадиусоврвь иРвах, задаваемыми в ЗПТС 1,ПРи Р Р вп 1 Р Р вах компаРатОРы 2410 1816185 Фиг.ЗСоставитель Л. СкурлатоваТехред М.Моргентал Корректор С. Патрушева эктор Тираж Подписн НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская нвб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула изобретенияСКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее оптически соединенные объектив и фотоприемник, установленные в двухосном кардановом подвесе, каждая из осей которого соединена с приводом по тангажу и азимуту, синусный функциональный преобразователь, выход которого через первый умножитель подключен к входу привода по азимуту, косинусный функциональный преобразователь, выход которого через второй умножитель подключен к входу привода по тангажу, запоминающий блок, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу фотоприемника, и выходу первого умно- жителя и к выходу второго умножителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности сканирования с постоянными линейной скоростью и шагом сканирования, введены первый и второй квадраторы, первый сумматор, третий умножитель, инвертор, электронный ключ и последовательно соединенные второй сумматор, блок извлечения квадратного корня, блок деления через вход делителя и интегратор, выход которого соединен с входами синусного и косинусного функциональных преобразователей, с четвертым входом запоминающего блока, через нормально замкнутые контакты электронного ключа непосредственно и через последовательно соединенные инвертор и нормально разо мкнутые контакты электронного ключа с вторым входом третьего умножителя, задатчик параметров траектории сканирования с первого по пятый входы которого соединены с первыми управляю щими входами электронного ключа, с вторым управляющим входом электронного ключа, с первым входом третьего умножителя и с входом первого квадратора с первым Входом первого сумматора, с входом "Делимое" блока деления соответственно, выход третьего умножителя соединен с вторым входом первого сумматора. выход которого сое динен с третьим управляющим входом электронного ключа, с пятым входом запоминающего блока, с вторыми входами первого и второго умножителей и с входом второго квадратора, выход ко торого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого квадратора, при этом с второго по пятый выходы запоминающего блока являются выходами сигналов, пропорциональных декартовым координатам по азимуту и тангажу и полярным координатам по углу и радиусу соответственно. У Х 1