DE2951108A1

DE2951108A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberpruefung des gleichlaufs der visierlinie einer periskops mit auf zielpunkte

Info

Publication number: DE2951108A1
Application number: DE19792951108
Authority: DE
Inventors: Erwin Francke; Peter 8000 München Kirf
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Priority date: 1979-12-19
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1981-07-02
Also published as: CA1148732A; IT8050389A0; NL189099C; NL189099B; IT1146924B; BE886683A; NL8005737A; AU542094B2; AU6455980A; DE2951108C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren ge-
mäß Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Beim Einbau und beim Betrieb eines derartigen Periskops können mechanisch und/oder elektrisch bedingte Störfaktoren auftreten, die den exakten Synchronlauf der Bewegung der Visierlinie des Peiiskops mit der Bewegung des auf Zielpunkte richtbaren Elements beeinträchtigen. Es ist daher erforderlich, den Gleichlauf der Periskopanlage sowohl beim Zusammenbau als auch in bestimmten Zeitabständen zu überprüfen.
Hierzu ist es bekannt, vor dem Periskop innerhalb des Elevationsbereiches der Visierlinie in bestimmten Winkelstellungen Kollimatoren anzuordnen, durch die im Okular des Periskops optische Prüfmarken erzeugt werden, wobei durch deren Lageabweichung von einer Sollstelle bzw.
den Zielmarken des Periskops eine Aussage über Störungen des Gleichlaufs gemacht werden kann.
Diese Meßmethode hat jedoch den Nachteil, daß sie srr ungenaue Meßergebnisse liefert. Bei einem Kampfpanzer muß nämlich zunächst die Kanone mittels eines Lotwinkelmeßgerätes (z.B.
einer Winkellibelle) auf die Winkelstellungen eingestellt werden, wie sie für die Kollimaist toren vorgesehen sind. Anschließend/mit der gleichen Methode bzw. mit demselben Lotwinkelmeßgerät die die Kollimatoren tragende Vorrichtung auf dem Drehturm vor dem Periskop ins Lot zu bringen. Auf Grund der Tatsache, daß sich mit dem vorhandenen Lotwinkelmeßgerät nur eine Meßgenauigkeit von + 30 " erzielen läßt und zwei Meßvorgänge erforderlich sind, wodurch sich der Ungenauigkeitsfaktor noch verdoppeln kann, lassen sich die strengen Anforderungen, die an Gleichlaufgenauigkeit einer Visiereinrichtung mit der Waffe gestellt werden, nur sehr unzureichend erfüllen.
Ferner lassen sich mit den bisher angewandten Methoden und Vorrichtungen Störungen, wie sie beispielsweise durch Winkelversetzung der Achsen des Winkelspiegels des Periskops oder der Lagerzapfen der Kanone hervorgerufen werden können, umständlich und dann ohnehin nur mit der bereits erläuterten Meßgenauigkeit erfassen.
Es können auch nur die der Anzahl der angeordneten Kollimatoren entsprechenden Winkelstellungen nachgemessen werden und somit auch keine kontinuierliche Ausmessung des Elevationsbereiches.
Darüberhinaus lassen sich mit der bekannten Einrichtung nicht die dynamischen Bewegungsabläufe kontrollieren, wie z.B. die Güte der Regelungsvorrichtung, mit der die Bewegung des Periskop-Winkelspiegels mit der der Kanone synchronisiert wird.
Die Befestigungsvorrichtung der vor dem Periskop anzuordnenden Kollimatoren muß mit hoher Genauigkeit gefertigt werden und bedarf sorgfältiger Handhabung und ständiger Kalibrierung, wodurch sich nur eine den Fertigungstoleranzen und der Bedienbarkeit mechanischer Geräte entsprechende Meßgenauigkeit erzielen läßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch das die genannten Nachteile vermieden werden können, und bei geringem Aufwand und einfacherer Handhabung eine höhere Genauigkeit erzielt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs ablaufendes Verfahren vorgeschlagen.
Damit wird eine kontinuierliche Messung über den gesamten Elevationsbereich möglich, wobei gleichzeitig auch Abweichungen in seitlicher Richtung und winkelversetzte Lagerungen von Winkelspiegelachse oder der Lagerzapfen der Kanone erfaßbar sind.
Die Erfindung bietet darüberhinaus den Vorteil, daß sich auch die für einen Zielvorgang erforderlichen Aufsatz- und Vorhaltewinkel exakt bestimmen und überprüfen lassen. Ferner kann die entfernungsabhängige Parallaxenkorrektur gemessen werden.
Eine vorteilhafte Vorrichtung zur DurchfUhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß im Okular des Periskops eine optische Prufmarke erzeugbar ist, das Periskop als winkelempfindliches Fernrohr ausgebildet ist, an dem auf Zielpunkte richtbaren Element ein in der Visierlinie des Periskops angeordneter, in Höhen- und Seitenrichtung justierbarer Spiegel lösbar befestigt ist und daß das Okular Mittel zur Abbildung der vom Spiegel als Reflexionsbild reflektierten Prüfmarke aufweist.
Der besondere Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß sie eine einfache Montage und Handhabung bietet, wobei im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen zur Überprüfung des Gleichlaufs eine bessere Genauigkeit erzielbar ist, da nach Befestigung und Justierung des Spiegels an dem auf Zielpunkte richtbaren Element Meßfehler durch mechanisch bedingte Ungenauigkeiten ausgeschlossen sind.
Zweckmäßigerweise kann zwischen dem Auge des Beobachters und dem Okular ein Strahlenteiler zuschaltbar angeordnet sein, in dessen abgezweigten Strahlengang Mittel zur Darstellung des sich im Okular bietenden Bildes vorgesehen sein können. Ohne den Beobachter am Okular zu behindern, lassen sich somit Meßbilder abzweigen, die von weiterem Personal überprüft und mittels Kameraeinrichtungen registriert, über Fernsehmonitoren weiter übermittelt oder durch Videoeinrichtungen aufgezeichnet werden können.
Dabei lassen sich auch Geräte anordnen, mit denen die Ablage des Reflexionsbildes vom Prüfbild mit hoher Präzision abgelesen werden kann.
Zur Feststellung des Ausmaßes der Gleichlaufabweichung zwischen Visierlinie des Periskops und dem auf Zielpunkte richtbaren Element kann im Okular ein Prüfraster eingeblendet werden, mit Hilfe dessen maßstäblich angeordneter Prüfrasterlinien die Versetzung des Reflexionsbildes in Höhe und Seite ausgemessen werden kann.
Die Gleichlaufabweichung kann auch in der Weise ermittelt werden, daß zwischen dem Auge des Beobachters und dem Okular ein Strahlenteiler zuschaltbar angeordnet wird, in dessen abgezweigten Strahlengang Einrichtungen zur Darstellung des sich im Okular bietenden Bildes sowie zur Einblendung eines Prüfrasters eingebaut werden können.
Eine weitere Vereinfachung des Meßvorgangs kann dadurch erfolgen, daß die Mittel zur Abbildung des Prüfrasters eine Verstelleinrichtung aufweisen, mit der die Prüfrasterlinien zunächst mit den die Prüfmarke bzw. die Zielmarke darstellenden Strichmarkierungen in Dekkung gebracht wird, worauf die Abstände der Prüfrasterlinien mittes einer Zoom-Einrichtung auf die genormten Längen der Strichmarkierungen der Prüfmarke justiert werden, zweckmäßig in der Weise, daß die Streckenabstände der Strichmarkierungen durch eine Zehnerteilung aufgeteilt werden.
Besondere Vorteile bietet diese Meßmethode bei einem Fernsehmonitor, bei dem das Prüfraster mittels elektronischer Einrichtungen auf dem Bildschirm darstellbar und in Höhe und Seite verstellbar sowie ein Abstand der Prüfrasterlinien in Anpassung an die Längen der Strichmarkierungen veränderbar ist.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Ansprüchen.
Es zeigen: Fig. 1 die Teilansicht des Turms eines Panzerfahrzeugs mit Kommandanten-Periskop und Kanone mit daran befestigter Spiegeleinrichtung; Fig. 2 in schematischer Darstellung die Seitenansicht des Strahlengangs zwischen Periskop und der an der Kanone befestigten Spiegel einrichtung in einer Null-Grad-Stellung sowie in einer Elevationsstellung; Fig. 3 den Strahlengang in Elevationsstellung gemäß Fig. 2 Jedoch mit einer Gleichlaufabweichung acs der Kanone und Fig. 4 den Strahlengang im Okular des Periskops mit einer Strahlenteiler- und einer Kameraeinrichtung.
Der in Fig. 1 in Teilansicht dargestellte Turm 1 eines Panzerfahrzeugs weist im Bereich des Konmanwanten ein Periskop 2 auf. Im Turm 1 ist eine Kanone 3 gelagert an der über einen an der Kanone lösbar befestigten Haltearm 4 eir oberer Spiegel 5 und ein unterer Spiegel 6 befestigt sind. Der obere Spiegel 5 ist im Periskop-Strahlengang 7 und der untere Spiegel 6 im Strahlengang 8 des Richtschützenvisiers (nicht dargestellt) angeordnet.
Fig. 2 zeigt das Periskep 2 mit einem schwenkbaren Winkelspicgel 9, einem iesten Umlenkspiegel 10 und einem Okular Ii, vor dem das Auge 12 des Beobachters dargestellt ist. Vom Winkelspiegel 9 führt ein horizontaler Strahlengang 7 zum Spiegel 5, der über den Haltearm 4 an der kanone 3 befestigt ist. Die Kanone 3 befindet sich in der in dicken Vollinien ausgeführten Darstellung in Null-Grad-Stellung. Der Spiegel 5 ist am Haltearm 4 durch Justiervorrichtungen 19 in Höhe-und Seite zerstellbar befestigt.
Die Darstellung der Kanone 3 mit dünnen Vollinien zeigt diese nach einer Elevation um den Winkel OC .
In dieser Stellung ist der Winkelspiegel 9 des Periskops 2 um den Betrag GX /2 ausgeschwenkt, wobei sich ein Strahlengang 7' ergibt. Zur Erzielung eines Gleichlaufs zwischen Kanone 3 und Winkelstiegel 9 sind an der Schwenkachse 14 der Kanone 3 Winkelgeber (nicht dargestellt) angeordnet, über die der Schwenkmechanismus des Winkelspiegels 9 gesteuert wird. Im Winkelgeber sowie im Schwenkmechanismus können mechanisch und elektrisch bedingte Störfaktoren auftreten, die den Gleichlauf zwischen Kanonenbewegung und Bewegung des Winkelspiegels 9 im Elevationsbereich beeinträchtigen und sich in einer Winkeldifferenz #α (Fig. 3) zeigen.
Zur Erfassung dieser Störgröße dd wird im Okular 11 mittels eines in den Strahlengang des Periskops 2 einschiebbaren Prüfmarkenträgers 15a (Fig. 2) das Bild einer optischen Prüfmarke 15 erzeugt, die über den Umlenkspiegel 10, den Winkelspiegel 9 über den Strahlengang 7' zum Spiegel 5 projiziert wird und von diesem über den Strahlengang 7 ", den Winkelspiegel 9 und den Umlenkspiegel 10 in das Okular 11 reflektiert wird und dort das Reflexionsbild 16 der Prüfmar-(Fig. 3) ke 15 erzeugt. Die Versetzung des Reflexionsbildes 16 in Höhe und Seite ergibt eine Aussage über die Abweichung der Stellung der Kanone 3 vom gewünschten Gleichlauf mit der Bewegung des Periskop-Winkelspiegels 9. In analoger Weise können Gleichlaufabweichungen bei der Schwenkbewegung des Winkelspiegels 9 gemessen werden. Störfaktoren können sich dabei beispielsweise durch fehlerhafte elektrische Steuerimpulse vom an der Schwenkachse 14 angeordneten Winkelgeber ergeben oder durch mechanisch und/oder elektrisch bedingte Fehler am Schwenkmechanismus des Winkelspiegels 9.
Vor dem geschilderten Meßvorgang werden in der Null-Grad-Stellung der Kanone 3 die Prüfmarke 15 und das Reflexionsbild 16 im Okular 11 in Seite, Höhe und Winkelstellung durch Justierung des Spiegels 5 in Deckung gebracht. Beim anschliesenden Durchfahren des Elevationsbereiches treten dann eventuelle Abweichungen im Gleichlauf zwischen Periskop 2 und Kanone 3 als Versatz von Prüfmarke 15 (Darstellung in Vollinien) und Reflexionsbild 16 (Darstellung mit unterbrochenen Linien) auf.
Das im Okular 11 erscheinende Meßbild kann, wie in Fig. 4 dargestellt, über einen vor dem Okular angeordneten Strahlenteiler 17 abgezweigt werden, in dessen Strahlengang 18 diverse Geräte zur Darstellung, Aufzeichnung und Vermessung des Meßbildes angeordnet werden können.
So kann zur Darstellung des Meßbildes beispielsweise eine Mattscheibe oder eine Kameraeinrichtung 19 mit angeschlossenem Fernsehmonitor 20 und zur Aufzeichnung ein Photoapparat, ein Filmapparat oder eine Videoeinrichtung angeordnet werden.
Zur Vermessung der Ablage des Reflexionsbildes 16 von der Prüfmarke 15 können im Periskop-Strahlengang oder im abgezweigten Strahlengang 18 auch Mittel 21 zur Abbildung eines Prüfrasters 22 im Okular 11 oder auf dem Bildschirm des Fernsehmonitors 20 vorgesehen werden. Mit Hilfe von Verstelleinrichtungen (nicht dargestellt) können die Prüfrasterliden in Höhe und Seite verschoben und mit einem Zoom-Objektiv 23 im Abstand verändert werden. Zur Messung der Ablage werden dabei zunächst die Prüfrasterlinien mit den Strichmarkierungen der Prüfmarke 15 in Deckung gebracht. Anschließend werden die Abstände der Prüfrasterlinien mittels des Zoom-Objektivs 23 in Anpassung an die genormten Längen der Srichmarkierung soweit verändert, daß diese von den Prüfrasterlinien in zehn Bereiche aufgeteilt wird, worauf sich die Koordinatenlage des abgelegenen Reflexionsbildes 16 exakt bestimmen läßt.
Die gleiche Meßmethode kann auch mittels des Fernsehmonitors 20 durchgeführt werden, der elektronische Einrichtungen besitzt, mit denen ein Prüfraster abbildbar ist, das in Höhe und Seite verstellbar sowie im Abstand der Prüfrasterlinien veränderbar ist.
Der Meßvorgang kann auch in der Weise erfolgen, daß die Prüfrasterlinien zunächst mit den Strichmarkierungen der Prüfmarke in Deckung gebracht werden. Sodann werden die Skaleneinrichtungen der Verstelleinrichtung auf Null gestellt, und ausschließlich dieselben Prüfrasterlinion mit den Strichmarkierungen des Reflexionsbildes 16 in Deckung gebracht. Die Lageabweichung des Reflexionsbildes kann dann an den verstellten Skalen der Verstelleinrichtung abgelesen werden. Diese Meßmethode kann auch angewendet werden, wenn die Mittel zur Abbildung des Prüfrasters am Okular 11 oder im Strahlengang des Periskops 2 angeordnet sind.
Eine weitere Meßmethode kann darin bestehen, daß die Justiervorrichtung 13 des Spiegels 5 solange verstellt wird, bis sich die Prüfmarke und das Reflexionsbild in Deckung befinden.
Das Ausmaß der Verstellung ergibt dabei die Aussage über die Gleichlaufabweichung zwischen Periskopanlage und Kanone. Besonders vorteilhaft wirkt sich bei dieser Methode die Darstellung des Meßbildes auf dem Fernsehmonitor 20 aus, wie übrigens auch in den Fällen, in denen die Gleichlaufabweichung am Ort der Störungsursache behoben werden soll. Der Reparaturvorgang kann dabei auch an einer vom Okular 11 entfernten Stelle bequem und exakt kontrolliert werden.
Im Vergleich zu den bisher angewandten Methoden zur Überprüfung des Gleichlaufs, d.h. mit der Anordnung von Kollimatoren in bestimmten Winkelstellungen vor dem Periskop 2 läßt sich wegen der begrenzten Genauigkeit bei der mechanischen Befestigung der Kollimatoren und wegen der Notwendigkeit die Kanone 3 mittels einer Winkellibelle (Ablesegenauigkeit + 30 Winkelsekunden) in eine Null-Grad-Stellung zu bringen, lediglich eine Meßgenauigkeit von + 0,35 - (Artillerie-Meßsystem 6400 - 1 Vollkreis) erzielen. Auf Grund der Tatsache, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mechanisch bedingte Störfaktoren weitgehend ausgeschlossen sind, läßt sich hingegen eine Meßgenauigkeit von besser als + 0,35 - erreichen.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Uberprüfung des Gleichlaufs der Visierlinie eines Periskops mit auf Zielpunkte richtbaren Elementen PatentansprUche 1. Verfahren zur ÜberprUfung der mechanischen und elektrischen Gleichlauf-Toleranzen in der Winkelübertragungskette eines auf Zielpunkte richtbaren Elements, wie einer Abschußvorrichtung, eines Entfernungsmeßgeräts oder dergleichen, zu der mittels eines schwenkbaren Winkelspiegels richtbaren Visierlinie eines zu dem auf Zielpunkte richtbaren Elements räumlich versetzt angeordneten Periskops, insbesondere des Komandanten-Periskops eines Kampffahrzeugs, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß im Okular (11) des Periskops (2) das Bild einer optischen Prüfmarke (15) erzeugt wird, die vom Periskop (2) ins Unendliche projiziert wird, von einem, an dem auf Zielpunkte richtbaren Element (3) einstellbar befestigten Spiegel (5) reflektiert und im Okular (11) ein der PrUfmarke (15) entsprechendes Reflexionsbild (16) erzeugt wird; daß in der Null-Grad-Stellung des richtbaren Elements (3) und der Visierlinie des Periskops (2) das Reflexionsbild (16) durch Justierung des Spiegels (5) in Höhe und Seite mit der Priifmarke (15) im Okular in Deckung gebracht wird und das Periskop (2) und das auf Zielpunkte richtbare Element (3) anschließend im Elevationsbereich durchfahren wird und die Abweichung des Reflexionsbildes (16) von der Prüfmarke (15) in Höhe und Seite gemessen wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß im Okular (11) des Periskops (2) eine optische Prüfmarke (15) abbildbar ist, das Periskop (2) als winkelempfindliches Fernrohr ausgebildet ist, an dem auf Zielpunkte richtbaren Element (3) ein in der Visierlinie des Periskops (2) angeordneter, in Höhe und Seite justierbarer Spiegel (5) lösbar befestigt ist und daß das Okular (11) Mittel zur Abbildung der vom Spiegel (5) als Reflexionsbild (16) reflektierten Prüfmarke (15) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Erzeugung des Bildes der optischen Prüfmarke (15) im Okular (11) ein Prüfmarkenträger (15a) in den Strahlengang des Periskops (2) einschiebbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Prüfmarke (15) die für den Zielvorgang im normalen Betrieb des Periskops (2) vorgesehene selbstleuchtende Zielmarke darstellt.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Auge (12) des Beobachters und dem Okular (11) ein Strahlenteiler (17) angeordnet ist, in dessen abgezweigten Strahlengang (18) Mittel zur Darstellung des sich im Okular (11) bietenden Bildes vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Prüfmarkenträger (15a) in den abgezweigten Strahlengang (18) des Strahlenteilers (17) einschiebbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die im abgezweigten Strahlengang (18) vorgesehenen Mittel zur Darstellung des im Okular (11) sich bietenden Bildes aus einer Mattscheibe bestehen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Strahlengang (18) des Strahlenteilers (17) Kameraeinrichtungen (19) vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kameraeinrichtung (19) ein Photoapparat ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kameraeinrichtung (19) eine Filmkamera ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kameraeinrichtung (19) eine Fernsehkamera mit angeschlossenem Fernsehmonitor (20) ist.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 11, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zur Vermessung der Ablage des Reflexionsbildes (16) in Höhe und Seite Mittel zur Abbildung eines Prüfrasters (22) im Okular (11) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im abgezweigten Strahlengang (18) Mittel (21) zur Abbildung des Prüfrasters (22) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die im abgezweigten Strahlengang (18) angeordneten Mittel (21) zur Abbildung des Prüfrasters (20) eine Verstelleinrichtung aufweisen, mit der die Prüfrasterlinien in Höhe und Seite mit den die Prüfmarke (15) bzw. die Zielmarke darstellenden Strichmarkierungen in Deckung bringbar sind und daß zur Veränderung der Abstände der Prüfrasterlinien in Anpassung an die genormten Längen der Strichmarkierungen ein Zoom-Objektiv (23) im abgezweigten Strahlengang(18) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Fernsehmonitor (20) elektronische Mittel zur Darstellung eines Prüfrasters (22) aufweist, das in Höhe und Seite verstellbar ist und dessen Prüfrasterlinien im Abstand veränderbar sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mittel zur Abbildung des Prüfrasters (22) mit ablesbaren Skalen versehene Verstelleinrichtungen aufweisen, mit denen das Prüfraster (22) nach erfolgter Justierung auf die Prüfmarke (15) in Höhe und Seite mit den Reflexionsbild (16) in Deckung bringbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Vermessung der Ablage des Reflexionsbildes (16) in Höhe und Seite am Spiegel (5) mit ablesbaren Skalen versehene Verstelleinrichtungen angeordnet sind, durch die das Reflexionsbild (16) mit der Prüfmarke (15) in Deckung bringbar ist.