DE1548493B2 - DEVICE FOR FINE TRAINING OF A FINISHING LINE - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feinnachführung der von einem zielenden System auf ein Zielobjekt gerechteren Ziellinie bei einer quer zur Ziellinie erfolgenden Relativbewegung zwischen dem zielenden System und dem Zielobjekt, mit einer das zielende System tragenden verstellbaren Plattform sowie einer Einrichtung zur Verstellung dieser Plattform im Sinne einer Feinnachführung der Ziellinie. '"The invention relates to a device for fine tracking of an aiming system on a Target line more equitable target line in the case of a relative movement transverse to the target line between the targeting system and the target object, with an adjustable platform carrying the targeting system as well a device for adjusting this platform in the sense of a fine adjustment of the target line. '"

Bei Waffensystemen besteht bekanntlich neben dem Problem der anfänglichen Zielerfassung die Notwendigkeit der Zielerhaltung bei Relativbewegungen zwischen dem zielenden System und dem Zielobjekt. Eigenbewegungen des zielenden Systems (d. h. des Waffenträgers) werden im allgemeinen durch Kreiselsysteme kompensiert. Schwierigkeiten bereitet dagegen die Feinnachführung der Ziellinie bei Bewegungen des Zielobjektes, insbesondere wenn diese unregelmäßig sind, so daß eine Analögnachführung versagt.In the case of weapon systems, as is well known, in addition to the problem of initial target acquisition, there is a need target retention in the event of relative movements between the targeting system and the target object. Self-movements of the aiming system (i.e. the weapon carrier) are generally made possible by gyroscopic systems compensated. On the other hand, the fine adjustment of the target line causes difficulties when moving of the target object, especially if they are irregular, so that analog tracking fails.

Es sind Vorrichtungen bekannt, die zur Feinnachführung einer Ziellinie Radarstrahlen verwenden. Wenn diese Radarstrahlen jedoch nicht die ganze Umgebung des Zielobjektes ausleuchten, sondern einen exakten Zielpunkt im Zielobjekt einhalten sollen, so ist eine sehr scharfe Bündelung der Radarstrahlen erforderlich, was einen großen technischen Aufwand bedingt. Mit Radarstrahlen arbeitende Vorrichtungen zur Feinnachführung unterliegen ferner Störungen durch bodenbedingte Ablenkungen der Strahlen.Devices are known which use radar beams to fine-tune a target line. If, however, these radar beams do not illuminate the entire area around the target object, but rather to maintain an exact target point in the target object, there is a very sharp focus of the radar beams required, which requires a great deal of technical effort. Devices using radar beams for fine tracking are also subject to interference from ground-related distractions Rays.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Feinnachführung der von einem zielenden System auf ein Zielobjekt gerichteten Ziellinie zu entwickeln, die mit einem verhältnismäßig geringen technischen Aufwand die Feinnachführung der Ziellinie auch bei ganz unregelmäßigen Bewegungen des Zielobjektes ermöglicht.The invention is therefore based on the object of providing a device for fine tracking of a Aiming system to develop a targeting target line with a relatively the fine adjustment of the finish line even with very irregular movements of the target object.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise ein mit einem nachgeschalteten Impulszähler versehener fotoelektrischer Sensor vorgesehen ist, auf den durch eine mit einem Gitter versehene optische Einrichtung ein von einem Laserstrahl erzeugtes Bild des Zielobjektes geworfen wird, und daß der von einem Taktgeber gesteuerte Zähler die Plattformverstelleinrichtung nachsteuert.This object is achieved in that in a known manner with a downstream pulse counter provided photoelectric sensor is provided by a optical device provided with a grating an image of the target object generated by a laser beam is thrown, and that the counter controlled by a clock, the platform adjustment device readjusts.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt in einem völlig neuen Zusammenhang gewisse in jüngster Zeit aufgefundene Effekte der Laser-Technik aus. Es wurde nämlich bereits zur Geschwindigkeitsmessung eine wie folgt arbeitende Vorrichtung entwickelt: auf das Objekt, dessen Geschwindigkeit man bestimmen will, wird ein Laserstrahl gerichtet. Der in Richtung auf den Geschwindigkeitsmesser reflektierte Anteil dieses Laserstrahles wird durch eine optische Einrichtung und einen Blendenschlitz auf einen fotoelektrischen Sensor geworfen. In diesem entsteht ein Rückstrahlmuster (»pattern«), das ein Bild des vom Laserstrahl getroffenen Oberflächenteiles des bewegten Objektes darstellt. Bei einer Bewegung dieses Objektes wandert dieses Rückstrahlmuster über die Sensorfläche, was elektrische Impulse hervorruft, deren Frequenz ein Maß für die Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes ist.The device according to the invention has recently been used in a completely new context found effects of laser technology. In fact, it has already become a measure of speed developed a device operating as follows: on the object whose speed one can determine wants, a laser beam is directed. The portion reflected in the direction of the speedometer this laser beam is through an optical device and a diaphragm slit on a photoelectric Thrown sensor. In this a reflection pattern ("pattern") is created, which is an image of the from Represents part of the surface of the moving object struck by the laser beam. When moving this Object wanders this reflection pattern over the sensor surface, which causes electrical impulses, their Frequency is a measure of the speed of movement of the object.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung benutzt diesen bekannten Laser-Effekt zur Feinnachführung einer Ziellinie. Dabei werden die vom fotoelektrischen Sensor gelieferten elektrischen Impulse gezählt und durch Verstellung der Plattform die Laserstrahlrichtung so nachgeführt, daß die Zahl der jeweils in einer Zählperiode auftretenden Sensorimpulse auf Null hingeführt wird. Die Nachführung der Laserstrahlrichtung wird also durch die erfindungsgemäße Vorrichtung so vorgenommen, daß sich im fotoelektrischen Sensor möglichst ein stehendes, nicht wanderndes Rückstrahlmuster (Bild des Zielobjektes) ergibt.- - . ·The device according to the invention uses this known laser effect for fine adjustment of a Finish line. The electrical impulses supplied by the photoelectric sensor are counted and by adjusting the platform, the laser beam direction is tracked so that the number of each in one Counting period occurring sensor pulses is led to zero. Tracking the direction of the laser beam is thus made by the device according to the invention so that in the photoelectric Sensor, if possible, a stationary, non-moving reflection pattern (image of the target object) results - -. ·

ίο Die erfindungsgemäße Vorrichtung,zeichnet sich durch eine außerordentlich hohe Genauigkeit aus, mit der ein einmal erfaßter definierter Zielpunkt im Zielobjekt auch bei ganz unregelmäßigen Bewegungen des Zielobjektes festgehalten wird. Der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung bedingte technische Aufwand ist verhältnismäßig gering im Vergleich zu auf Radarbasis arbeitenden Vorrichtungen ähnlicher Genauigkeit, die jedoch wegen ihrer technischen Grenzen ohnehin nur beschränkt Anwendung finden.ίο The device according to the invention stands out by an extraordinarily high level of accuracy with which a defined target point in the Target object is retained even with very irregular movements of the target object. The by the invention Device-related technical effort is relatively low compared to based on radar devices of similar accuracy, but because of their technical In any case, limits are only applicable to a limited extent.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.Further features essential to the invention are the subject matter of the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht. An embodiment of the device according to the invention is illustrated schematically in the drawing.

Im zielenden System ist eine Richtoptik 1 zur anfänglichen Erfassung des Zielobjektes vorgesehen, ferner ein Laser-Entfernungsmesser 2 sowie ein Laser-Sender 3, der einen Laserstrahl L in Richtung auf das Zielobjekt aussendet. Der vom Zielobjekt in Richtung auf das zielende System reflektierte Anteil R des Laserstrahles tritt durch eine als Teleskop ausgebildete optische Einrichtung 4 hindurch, ferner durch ein Fremdlichtfilter 6, einen Blendenschlitz 7 und ein optisches Gitter 8, dessen Gitterelemente quer zur Längsachse des Schlitzes 7 verlaufen.In the aiming system, directional optics 1 are provided for the initial detection of the target object, furthermore a laser range finder 2 and a laser transmitter 3 which emits a laser beam L in the direction of the target object. The portion R of the laser beam reflected by the target object in the direction of the aiming system passes through an optical device 4 designed as a telescope, further through an extraneous light filter 6, a diaphragm slit 7 and an optical grating 8, the grating elements of which run transversely to the longitudinal axis of the slit 7.

Durch den Entfernungsmesser 2 wird die optische Einrichtung 4 so eingestellt, daß das durch die optische Einrichtung erzeugte Bild der vom Laserstrahl L getroffenen Teilfläche des Zielobjektes in der Ebene eines fotoelektrischen Sensors 9 liegt. Dieses Bild 5 (Rückstrahlmuster der Oberfläche des Zielobjektes) ist in der Zeichnung schematisch über dem Sensor 9 veranschaulicht.By the range finder 2, the optical device 4 is adjusted so that the optical Device generated image of the partial area hit by the laser beam L of the target object in the Level of a photoelectric sensor 9 lies. This image 5 (reflection pattern of the surface of the target object) is illustrated schematically in the drawing above the sensor 9.

An den Ausgang des Sensors 9 ist ein Impulszähler 10 angeschlossen. Ein Taktgeber 11 steuert den Zähler 10, ein nachgeschaltetes Tor 12 sowie einen Speicher 13. Eine Vergleichsschaltung 14 ist sowohl an den Impulszähler 10 als auch an den Speicher 13 angeschlossen. Mit dem Ausgang des Tores 12 und der Vergleichsschaltung 14 ist eine Umkehrstufe 15 verbunden, die über einen Verstärker 16 eine Verstelleinrichtung 17 steuert. Durch diese Verstelleinrichtung 17 wird eine feinstabilisierte Plattform 18 nachgestellt, auf der außer den genannten Elementen eine Waffe 19 angeordnet ist.A pulse counter 10 is connected to the output of the sensor 9. A clock 11 controls the Counter 10, a downstream gate 12 and a memory 13. A comparison circuit 14 is both connected to the pulse counter 10 as well as to the memory 13. With the exit of gate 12 and the comparison circuit 14 is connected to an inverting stage 15 which, via an amplifier 16, is an adjusting device 17 controls. This adjusting device 17 creates a finely stabilized platform 18 adjusted, on which a weapon 19 is arranged in addition to the elements mentioned.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgendermaßen: The operation of the device is as follows:

Bewegt sich das Zielobjekt quer zur Ziellinie, d. h. in Richtung des Blendenschlitzes 7, so wandert das von der optischen Einrichtung 4 durch den Blendenschlitz 7 und das optische Gitter 8 auf den fotoelektrischen Sensor 9 geworfene Rückstrahlmuster 5, was am Ausgang des Sensors Impulse hervorruft. Diese Impulse werden vom Zähler 10 jeweils während einer bestimmten Zählperiode gezählt und über das Tor 12, die Umkehrstufe 15 und den Verstärker 16 der Verstelleinrichtung 17 zugeführt, die die Plattform 18 und damit die Ziellinie so nachführt, daß die ZahlIf the target object moves across the target line, i. H. in the direction of the diaphragm slot 7, so it migrates from the optical device 4 through the aperture 7 and the optical grating 8 to the photoelectric Sensor 9 thrown reflection pattern 5, which causes pulses at the output of the sensor. These Pulses are counted by the counter 10 during a certain counting period and via the gate 12, the reversing stage 15 and the amplifier 16 are fed to the adjustment device 17 which controls the platform 18 and thus the finish line follows up so that the number

der jeweils in einer Zählperiode auftretenden Sensorimpulse auf Null hingeführt wird, das Rückstrahlmuster 5 somit praktisch steht.of the sensor pulses occurring in each counting period is brought to zero, the reflective pattern 5 is thus practically.

Um die Richtung der erforderlichen Nachführung zu bestimmen, wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der in einer Zählperiode vom Zähler 10 ermittelte Impulswert dem Speicher 13 zugeführt und am Ende der nächsten Zählperiode in der Vergleichsschaltung 14 mit der Impulszahl dieser zweiten Zählperiode verglichen. Ist die Impulszahl kleiner geworden, so wird die Richtung der Nachführung beibehalten; ist sie dagegen größer geworden, so erfolgt durch die Umkehrstufe 15 eine Umkehr des Regelsignals. In order to determine the direction of the necessary tracking, in the illustrated embodiment the pulse value determined by the counter 10 in a counting period is fed to the memory 13 and at the end of the next counting period in the comparison circuit 14 with the number of pulses of this second counting period compared. If the number of pulses has decreased, the direction of the tracking is maintained; if, on the other hand, it has become larger, the control signal is reversed by the reversing stage 15.

In der Zeichnung sind lediglich die Elemente zur Feinnachführung der Ziellinie in Richtung einer Koordinatenachse veranschaulicht. Für die im allgemeinen erforderliche Nachführung in Richtung von zwei quer zur Ziellinie liegenden Koordinatenachsen (horizontal und vertikal) wird der auf das zielende System reflektierte Anteil R des Laserstrahles in zwei Einzelstrahlen aufgeteilt, die je einen Blendenschlitz 7 und ein optisches Gitter 8 durchsetzen, wobei sowohl die beiden Blendenschlitze als auch die beiden optischen Gitter jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind. Die von den beiden Einzelstrahlen erzeugten optischen Bilder werden auf zwei Sensoren 9 geworfen, deren nachgeschaltete Impulszähler 10 die Plattform-Verstelleinrichtung 17 in Richtung von zwei quer zur Ziellinie liegenden Koordinatenachsen nachsteuern. In the drawing, only the elements for fine adjustment of the target line in the direction of a coordinate axis are illustrated. For the generally required tracking in the direction of two coordinate axes lying transversely to the target line (horizontal and vertical), the portion R of the laser beam reflected on the aiming system is divided into two individual beams that each penetrate a diaphragm slot 7 and an optical grating 8, both the two aperture slots and the two optical grids are each offset by 90 ° from one another. The optical images generated by the two individual beams are thrown onto two sensors 9, the downstream pulse counters 10 of which readjust the platform adjustment device 17 in the direction of two coordinate axes lying transversely to the target line.

In der Zeichnung sind ferner die Einrichtung nicht veranschaulicht, die in üblicher Weise mit der Waffe 19 verbunden sind, um diese beispielsweise zur Berücksichtigung ballistischer Daten auf das Ziel zu richten.In the drawing, the device is also not illustrated, which in the usual way with the weapon 19 are connected, for example to take into account ballistic data on the target judge.

Jedes Nachführsystem besitzt bekanntlich (schon im Hinblick auf die zu bewegenden Massen des Waffensystems) eine bestimmte maximale Nachführgeschwindigkeit. Es kann nun sein, daß der Waffenträger mit dem Nachführsystem plötzliche Bewegungen ausführt, die so schnell erfolgen, daß die Nachführgeschwindigkeit des Systems nicht ausreicht, um die Ziellinie sofort vollständig nachzuführen (dies kann beispielsweise bei einer Fahrt des Waffenträgers in unebenem Gelände geschehen). Zu diesem Zweck ist eine die Impulszahl pro Zählperiode mit einem vorgegebenen Grenzwert vergleichende Schaltung sowie ein bei Überschreitung des Grenzwertes mit dem Impulsüberschuß gespeister Zwischenspeicher vorgesehen, aus dem der Überschuß anschließend unter Ausnutzung der maximal möglichen Nachsteuergeschwindigkeit der Plattform-Verstelleinrichtung (17) abgebaut wird.As is well known, every tracking system has (already with regard to the masses of the weapon system to be moved) a certain maximum tracking speed. It may now be the case that the weapon bearer executes sudden movements with the tracking system that occur so quickly that the The system's tracking speed is not sufficient to fully track the finish line immediately (This can happen, for example, when the gun carrier drives on uneven terrain). To this The purpose is a circuit that compares the number of pulses per counting period with a predetermined limit value as well as a buffer store fed with the excess pulse when the limit value is exceeded provided, from which the excess then utilizing the maximum possible Adjustment speed of the platform adjustment device (17) is reduced.

Während bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel die Richtung der erforderlichen Nachsteuerung durch Vergleich der in zwei aufeinanderfolgenden Perioden gezählten Impulse erfolgt, ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, zur Bestimmung der Richtung der erforderlichen Nachsteuerung eine Schaltung vorzusehen, die laufend das Vorzeichen der Frequenzänderung der vom Sensor abgegebenen Impulse ermittelt. Nur wenn dieses Vorzeichen negativ ist, wenn sich also die Frequenz der Impulse verkleinert, wird die Ziellinie in der erforderlichen Richtung nachgeführt. Bei positivem Vorzeichen erfolgt eine Umkehr der Nachführrichtung.While in the illustrated embodiment, the direction of the necessary readjustment through If the pulses counted in two consecutive periods are compared, it is within the scope of the Invention also possible a circuit to determine the direction of the necessary readjustment which continuously determines the sign of the frequency change of the pulses emitted by the sensor. Only if this sign is negative, i.e. if the frequency of the impulses decreases, will tracked the finish line in the required direction. If the sign is positive, there is a reversal the tracking direction.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zur Feinnachführung der von ίο einem zielenden System auf ein Zielobjekt gerichteten Ziellinie bei einer quer zur Ziellinie erfolgenden Relativbewegung zwischen dem zielenden System und dem Zielobjekt, mit einer das zielende System tragenden verstellbaren Plattform sowie einer Einrichtung zur Verstellung dieser Plattform im Sinne einer Feinnachführung der Ziellinie, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein mit einem nachgeschalteten Impulszähler (10) versehener fotoelekirischer Sensor (9) vorgesehen ist, auf den durch eine mit einem Gitter (8) versehene optische Einrichtung (4) ein von einem Laserstrahl erzeugtes Bild (5) des Zielobjektes geworfen wird, und daß der von einem Taktgeber (11) gesteuerte Zähler1. Device for fine adjustment of the directed by ίο a targeting system on a target object Target line in the case of a relative movement between the targeting line transverse to the target line System and the target object, with an adjustable platform carrying the target system as well a device for adjusting this platform in the sense of a fine adjustment of the finish line, characterized in that in a manner known per se one with a downstream Pulse counter (10) provided photo-electrical sensor (9) is provided on the by an optical device (4) provided with a grating (8) one generated by a laser beam Image (5) of the target object is thrown, and that the counter controlled by a clock (11) (10) die Plattformverstelleinrichtung (17) nachsteuert. (10) readjusts the platform adjustment device (17). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem in zwei Einzelstrahlen aufgeteilten Laserstrahl durchsetzte optische Einrichtung (4) zwei um 90° gegeneinander versetzte Blendenschlitze (7) und zwei gleichfalls um 90° gegeneinander versetzte optische Gitter (8) enthält, daß ferner zwei Sensoren (9) zur Aufnahme der von den beiden Einzelstrahlen erzeugten optischen Bilder vorgesehen sind, deren nachgeschaltete Impulszähler (10) die Plattform-Verstelleinrichtung (17) in Richtung von zwei quer zur Ziellinie liegenden Koordinatenachsen nachsteuern.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the of the two individual beams split laser beam traversed two optical devices (4) at 90 ° to each other staggered aperture slots (7) and two optical ones that are also offset by 90 ° from one another The grid (8) also contains two sensors (9) for receiving the two individual beams generated optical images are provided, the downstream pulse counter (10) the platform adjustment device (17) readjust in the direction of two coordinate axes lying transversely to the target line. . 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Impulszahl pro Zählperiode mit einem vorgegebenen Grenzwert vergleichende Schaltung wowie ein bei Überschreitung des Grenzwertes mit dem Impulsüberschuß gespeister Zwischenspeicher vorgesehen ist, aus dem der Überschuß anschließend unter Ausnutzung der maximal möglichen Nachsteuergeschwindigkeit der Plattform-Verstelleinrichtung (17) abgebaut wird.. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that one the number of pulses per counting period circuit comparing with a predetermined limit value, as well as one when it is exceeded of the limit value is provided with the excess pulse fed intermediate storage, from then the excess using the maximum possible readjustment speed the platform adjustment device (17) is dismantled. so 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Richtung der erforderlichen Nachsteuerung eine Vergleichsschaltung (14) vorgesehen ist, die einerseits an den Impulszähler (10) und andererseits an einen die Impulszahl der vorhergehenden Zählperiode enthaltenden Speicher (13) angeschlossen ist.4. Apparatus according to claim 1, characterized in that that a comparison circuit is used to determine the direction of the necessary readjustment (14) is provided, on the one hand to the pulse counter (10) and on the other hand to the number of pulses from the previous counting period containing memory (13) is connected. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Richtung der erforderlichen Nachsteuerung eine laufend das Vorzeichen der Frequenzänderung der vom Sensor (9) abgegebenen Impulse ermittelnde Schaltung vorgesehen ist.5. Apparatus according to claim 1, characterized in that for determining the direction the required readjustment a continuously the sign of the frequency change of the Sensor (9) output pulse determining circuit is provided. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings