UA127063U - Пристрій для кругового сканування - Google Patents

Abstract

Пристрій для кругового сканування містить оптичний блок, механічний блок та блок електроніки, при цьому до складу оптичного блока входять скануюче дзеркало, об'єктив і багатоелементний фоточутливий прилад, до складу механічного блока входять привод і механічна передача для обертання скануючого дзеркала, а до складу блока електроніки входять блок управління багатоелементним фоточутливим приладом, датчик положення скануючого дзеркала і чотири бортові дисплеї, при цьому блок управління багатоелементним фоточутливим приладом з'єднаний з датчиком положення скануючого дзеркала. Механічна передача виконана у вигляді чотирьох-пелюсткового мальтійського хреста, орієнтованого таким чином, що пара протилежних прорізів його скакового барабану в момент зупинки руху лежить в площині симетрії носія, на якому встановлено зазначений пристрій, а скануюче дзеркало укріплене на скаковому барабані таким чином, що оптична вісь об'єктиву після відбиття від нього лежить в площині, яка перпендикулярна осі обертання скакового барабану, і утворює з його двома сусідніми прорізами кути 45°, а його вхідна поверхня оснащена зоною з дзеркальним покриттям для послідовного контакту з датчиком положення скануючого дзеркала, при цьому багатоелементний фоточутливий прилад орієнтований таким чином, що його вісь симетрії утворює з площиною симетрії носія кут 45°.

Description

Корисна модель належить до галузі приладобудування, зокрема, до телевізійних систем відображення інформації, а саме до пристроїв кругового сканування і може бути використана при створенні систем кругового обзору бронетанкової техніки.

На сьогодення існують два підходи по проектування систем кругового сканування. В першому варіанті відеокамера встановлена на рухомій частині скануючої системи, а інформація з неї передається на індикатор через вузол передачі інформації, який обертається. В другому варіанті відеокамера знаходиться на нерухомій частині, а кругове сканування здійснюється за допомогою скануючого дзеркала |11.

Відома система кругового обзору, що містить оптичну схему в складі об'єктиву, матричного фотоприймального пристрою і призми для компенсації зсуву зображення, встановлену на рухомій азимутальній платформі (21.

До недоліків відомої системи кругового ообзору належить те, що розміщення фотоприймального пристрою на рухомій платформі потребує складного вузла для передачі інформації на нерухому платформу з пропускною здатністю гігабітного рівня.

Відома оптико-пеленгаційна система кругового обзору, що містить скануюче дзеркало, відеокамеру в складі об'єктиву і матричного фотоприймального пристрою, яка встановлена на нерухомій платформі, і блок обробки інформації (З).

До недоліків відомої оптико-пеленгаційної системи належить те, що як датчики положення використовуються відеокамери оптико-електронного сканування, сигнал яких використовується блоком обробки інформації для компенсації повороту зображення, яке виникає при повороті скануючого дзеркала. Це веде до ускладнення цього блока, враховуючи його основну функцію управляння матричним фотоприймальним пристроєм.

Найбільш близьким технічним рішенням як за суттю, так і за задачею, що вирішується, яке вибране за найближчий аналог (прототип), є пристрій для кругового сканування, що містить оптичний вузол, механічний вузол і блок електроніки, при цьому до складу оптичного вузла входять скануюче дзеркало, об'єктив, компенсатор повороту зображення і багатоелементний фоточутливий прилад, до складу механічного вузла входять шаговий привод і дві механічні передачі для обертання скануючого дзеркала і компенсатора повороту зображення, а до складу блока електроніки входять блок управління багатоелементним фоточутливим приладом і

Зо приводом, два механічних датчика положення скануючого дзеркала і компенсатора повороту зображення, а також інтерфейс із зовнішніми пристроями, в тому числі бортовими дисплеями

ІМ.

До недоліків відомого пристрою для кругового сканування, який вибрано за найближчий аналог (прототип), відноситься те, що між об'єктивом і багатоелементним фоточутливим приладом знаходиться компенсатор повороту зображення. Це веде до збільшення висоти пристрою і фокусної відстані об'єктива і, як наслідок - до зменшення поля зору оптичного вузла.

Велика висота пристрою веде до проблем із розміщенням його на бронетанковій техніці. Мале поле зору оптичного вузла веде до збільшення кількості зупинок скануючого дзеркала на період експонування відеокадрів, тобто збільшує час формування зображення, яке виводиться на бортові дисплеї.

В основу корисної моделі поставлена задача шляхом виконання механічної передачі між приводом і скануючим дзеркалом у вигляді чотирипелюсткового мальтійського хреста, орієнтованого в системі координат носія, на якому встановлено зазначений пристрій, і введення в склад блока електроніки чотирьох схем управління багатоелементним фоточутливим приладом, які організують порядок зчитування інформації з багатоелементного фоточутливого приладу і відображення її на дисплеях, забезпечити в комплексі зменшення висоти пристрою, збільшення до 907 поля зору оптичного вузла і тим самим скорочення часу на формування зображення на дисплеях.

Суть корисної моделі в пристрої для кругового сканування, що містить скануюче дзеркало, об'єктив і багатоелементний фоточутливий прилад, які входять до складу оптичного вузла, привод і механічну передачу для обертання скануючого дзеркала, які входять до складу механічного вузла, а також блок управління багатоелементним фоточутливим приладом, датчик положення скануючого дзеркала та інтерфейс із бортовими дисплеями, які входять до складу блока електроніки, полягає: в тому, що механічна передача для обертання скануючого дзеркала виконана у вигляді чотирипелюсткового мальтійського хреста, пара прорізів скакового барабана якого в момент зупинки лежить в площині симетрії носія, на якому встановлено зазначений пристрій, а скануюче дзеркало укріплене в скаковому барабані таким чином, що оптична вісь об'єктиву після відбиття від нього лежить в площині, яка перпендикулярна осі обертання скакового барабана, і утворює з його двома сусідніми прорізами кути 45", а його вхідна 60 поверхня споряджена зоною з дзеркальним покриттям для послідовного контакту з оптопарами,

при цьому багатоелементний фоточутливий прилад орієнтований таким чином, що вісь його симетрії утворює з площиною симетрії носія кут 45". Суть корисної моделі полягає також в тому, що як датчик положення скануючого дзеркала використано чотири оптопари, оптичні осі яких лежать в площині, яка перпендикулярна осі обертання скакового барабана, пересікаються з віссю обертання і утворюють з площиною симетрії носія кути 45". Суть корисної моделі полягає також і в тому, що блок управління багатоелементним фоточутливим приладом містить чотири схеми управління, входи кожної з яких з'єднані з однією з оптопар, а виходи кожної з них з'єднані з двома бортовими дисплеями. Суть корисної моделі полягає також і в тому, що горизонтальна складова поля зору оптичного блока, яка сформована меншою стороною багатоелементного фоточутливого приладу, становить 90".

Порівняльний аналіз технічного рішення з прототипом дозволяє зробити висновок, що пристрій для кругового сканування, який заявляється, відрізняється тим, що механічна передача виконана у вигляді чотирипелюсткового мальтійського хреста, орієнтованого таким чином, що пара протилежних прорізів його скакового барабана в момент зупинки руху лежить в площині симетрії носія, на якому встановлено згаданий пристрій, а скануюче дзеркало укріплене на скаковому барабані таким чином, що оптична вісь об'єктиву після відбиття від нього лежить в площині, яка перпендикулярна осі обертання скакового барабана, і утворює з його двома сусідніми прорізами кути 45", а його вхідна поверхня споряджена зоною з дзеркальним покриттям для послідовного контакту з датчиком положення скануючого дзеркала, при цьому багатоелементний фоточутливий прилад орієнтований таким чином, що його вісь симетрії утворює з площиною симетрії носія кут 45", як датчик положення скануючого дзеркала використано чотири оптопари, оптичні осі яких лежать в площині, яка перпендикулярна осі обертання скакового барабана, пересікаються з віссю обертання і утворюють з площиною симетрії носія кути 45", блок управляння багатоелементним фоточутливим приладом містить чотири схеми управління, входи кожної з яких з'єднані з однією з оптопар, а виходи кожної з яких підключені до пари бортових дисплеїв, горизонтальна складова поля зору оптичного блока, яка сформована меншою стороною багатоелементного фоточутливого приладу, становить 90".

Сукупність цих відмінностей разом із ознаками притаманними прототипу дозволяє створити малогабаритний пристрій для кругового сканування з високими технічними характеристиками.

Зо Таким чином, пристрій для кругового сканування, що заявляється, відповідає критерію корисної моделі "новизна".

Суть корисної моделі в пристрої для кругового сканування пояснюється за допомогою креслень, де на фіг. 1 представлено блок схему запропонованого пристрою, на фіг. 2 показано принципову схему побудови запропонованою пристрою, на фіг. З показано схему формування зображення на багатоелементному фоточутливому приладі, на фіг. 4 показано діаграму сканування, а на фіг. 5 показано схеми формування зображення на бортових дисплеях.

Пристрій 1 для кругового сканування, що заявляється, містить (фіг. 1): - оптичний вузол 2, до складу якого входить об'єктив 3, на вході якого встановлене скануюче дзеркало 4, наприклад, у вигляді призми АР 90", а на виході - багатоелементний фоточутливий прилад 5; - механічний вузол б, до складу якого входять привод 7 і механічна передача 8 для обертання скануючого дзеркала 4; - блок електроніки 9, до складу якого входять блок 10 управління багатоелементним фоточутливим приладом 5, датчик 11 положення скануючого дзеркала 4 і чотири бортові дисплеї 12, 13, 14 і 15.

Механічна передача 8 (фіг. 2) виконана у чотирипелюсткового мальтійського хреста, кривошип 16 якого зі штифтом 17 встановлено на осі 7 приводу 7, яка перпендикулярна горизонтальній площині ХУ носія, на якому встановлено пристрій 1, де вісь Х співпадає з напрямком руху носія, а вісь М їй ортогональна. Скаковий барабан 18 мальтійського хреста 8 орієнтований в системі координат носія таким чином, що пара його протилежних прорізів 19-21 і 20-22 в момент зупинки барабана 18 лежить в площині симетрії Х2 носія пристрою 1.

Скануюче дзеркало 4 укріплене в скаковому барабані 18 таким чином, що оптична вісь об'єктиву З після відбиття від дзеркала 4 лежить в площині, яка перпендикулярна осі 7 обертання скакового барабана 18 і створює з його двома сусідніми прорізами 19-22 кути 45".

Бічна вхідна поверхня скануючого дзеркала 4, яка перпендикулярна його головному перегину, споряджена зоною 23 з дзеркальним покриттям, призначеним для оптичного контакту з датчиком 11.

Як датчик 11 положення скануючого дзеркала 4 використано чотири оптопари (світлодіод/фотодіод, спряжені світлоділильником) 24, 25, 26 і 27, оптичні осі яких лежать в площині ХУ носія пристрою 1, перетинаються з віссю 2 обертання скакового барабана 18, кожна з них створює з віссю Х носія кут 45" і послідовно контактує з зоною 23 в процесі сканування.

Багатоелементний фоточутливий прилад 5 орієнтований в системі координат носія пристрою 1 таким чином, що його осі симетрії Х'ї 7 створюють з системою координат носія Х і У кути 457 (фіг. 3), тобто осі Х'ї 7 співпадають з оптичними осями оптопар 24-26 і 25-27.

Блок 10 управління багатоелементним фоточутливим приладом 5 містить чотири схеми управління 28, 29, 30 і 31, входи кожної з яких з'єднані відповідно з однією з оптопар 24, 25, 261 27, а виходи кожної з них з'єднані відповідно з парою бортових дисплеїв. Дисплей 12, який призначений для відображення ситуації в передній півсфері носія, з'єднаний з виходами схем 28 (керується сигналом оптопари 24) і 29 (керується сигналом оптопари 25). Дисплей 13, який призначений для відображення ситуації з правого борту носія, з'єднаний з виходами схем 29 і 30 (керується сигналом оптопари 26). Дисплей 14, який призначений для відображення ситуації в задній півсфері носія, з'єднаний з виходами схем 30 ї 31 (керується сигналом оптопари 27).

Дисплей 15, який призначений для відображення ситуації з лівого борту носія, з'єднаний з виходами схем 28 і 31.

Горизонтальна складова 2В; поля зору оптичного блока 2 при використанні чотирипелюсткового мальтійського хреста 8 визначається залежністю 2р-360"7/п, де п-4 - кількість пелюстків, і становить 90". В процесі роботи мальтійського хреста 8 скануюче дзеркало 4 займає чотири фіксовані положення, при яких експонується багатоелементний фоточутливий прилад 5 і формується відеокадр. При цьому зображення в площині фоточутливого приладу 5 повертається на 907 (фіг. 2). Для того, аби це зображення залишалось в межах чутливої площадки приладу 5 із стандартним співвідношенням сторін п:І-3:4, горизонтальна складова 2вВг, поля зору має формуватись меншою стороною и; відповідно вертикальна складова 2Вв, при цьому становить 2Вв-90723/4-67,57. Тобто загальне поле зору 28 оптичного блока має дорівнювати 28-112,57. Ці складові поля зору забезпечуються розмірами й і 0,75 п фоточутливої площадки приладу 5. А загальне поле зору 28 оптичного блока 2 забезпечується розміром Я, який становить В-(п/2)2--(3п/8)212-51/8. Виходячи з цього, фокусна відстань г об'єктиву З визначається залежністю 7-КЛар-5п/12.

Пристрій для сканування, який заявляється, використовується (застосовується) таким чином

Коо) (фіг. 2).

Оператор включає пристрій, при цьому починає працювати привод 7 і блок електроніки 9.

Мальтійський хрест 8 робить першу зупинку; при цьому скануюче дзеркало 4 займає перше положення - вісь поля зору оптичного блока 2 орієнтується під кутом 45" до осі Х носія і займає положення І! (фіг. 4). Зона 23 із дзеркальним покриттям на дзеркалі 4 становиться супроти оптопари 25. Об'єктив З формує зображення в площині багатоелементного фоточутливого приладу 5 таким чином, що горизонтальна складова 2В; поля зору орієнтується вздовж осі приладу 5. Сигнал з оптопари 25 подається до схеми управління 29. Схема 29 управляє приладом 5 таким чином: зчитування по строчці йде вздовж осі У" а по стовбцю вздовж осі Х". В результаті зчитування формується відеокадр, який містить інформацію про ситуацію попереду- праворуч носія. Цей відеокадр відображається в правій частині дисплею 12 і в лівій частині дисплею 13 (фіг. 5).

Мальтійський хрест 8 робить другу зупинку; при цьому скануюче дзеркало 4 займає друге положення - вісь поля зору оптичного блока 2 орієнтується під кутом 135" до осі Х носія і займає положення І! (фіг. 4). Зона 23 із дзеркальним покриттям на дзеркалі 4 становиться супроти оптопари 26. Об'єктив З формує зображення в площині багатоелементного фоточутливого приладу 5 таким чином, що горизонтальна складова 2В; поля зору орієнтується вздовж осі Х' приладу 5. Сигнал з оптопари 26 подається до схеми управління 30. Схема 30 управляє приладом 5 таким чином: зчитування по строчці йде вздовж осі Х", а по стовбцю вздовж осі У. В результаті зчитування формується відеокадр, який містить інформацію про ситуацію праворуч- позаду носія. Цей відеокадр відображається в правій частині дисплею 13 і в лівій частині дисплею 14 (фіг. 5).

Мальтійський хрест 8 робить третю зупинку; при цьому скануюче дзеркало 4 займає третє положення - вісь поля зору оптичного блока 2 орієнтується під кутом 225" до осі Х носія і займає положення ПП (фіг. 4). Зона 23 із дзеркальним покриттям на дзеркалі 4 становиться супроти оптопари 27. Об'єктив З формує зображення в площині багатоелементного фоточутливого приладу 5 таким чином, що горизонтальна складова 2р; поля зору орієнтується вздовж осі приладу 5. Сигнал з оптопари 27 подається до схеми управління 31. Схема 31 управляє приладом 5 таким чином: зчитування по строчці йде вздовж осі У", а по стовбцю вздовж осі Х". В результаті зчитування формується відеокадр, який містить інформацію про ситуацію позаду-

ліворуч носія. Цей відеокадр відображається в правій частині дисплею 14 і в лівій частині дисплею 15 (фіг. 5).

Мальтійський хрест 8 робить четверту (останню в циклі) зупинку; при цьому скануюче дзеркало 4 займає друге положення вісь поля зору оптичного блока 2 орієнтується під кутом 3157 (-45"7) до осі Х носія і займає положення ІІ! (фіг. 4). Зона 23 із дзеркальним покриттям на дзеркалі 4 становиться супроти оптопари 24. Об'єктив З формує зображення в площині багатоелементного фоточутливого приладу 5 таким чином, що горизонтальна складова 2р; поля зору орієнтується вздовж осі Х' приладу 53. Сигнал з оптопари 24 подається до схеми управління 28. Схема 28 управляє приладом 5 таким чином: зчитування по строчці йде вздовж осі Х, а по стовбцю вздовж осі У. В результаті зчитування формується відеокадр, який містить інформацію про ситуацію ліворуч-попереду носія. Цей відеокадр відображається в лівій частині дисплею 12 і в правій частині дисплею 15 (фіг. 5).

В підсумку за один оберт мальтійського хреста 8 на дисплеї 12 відображається ситуація в передній півсфері носія, на дисплеї 13 - праворуч, на дисплеї 14 - в задній півсфері і на дисплеї 15 ситуація ліворуч носія.

Таким чином, пристрій для сканування, що заявляється, не потребує компенсації повороту зображення, який виникає при скануванні дзеркалом при нерухомому багатоелементному фоточутливому приладі. Це зменшує габарити пристрою по висоті, що спрощує його розміщення на носії, і дає змогу збільшити поле зору оптичного вузла, що скорочує час на формування зображення на дисплеях.

Підвищення ефективності застосування пристрою для круговою сканування, що заявляється, у порівнянні з прототипом, досягається шляхом виконання механічної передачі у вигляді чотирипелюсткового мальтійського хреста, орієнтованого таким чином, що пара протилежних прорізів його скакового барабана в момент зупинки руху лежить в площині симетрії носія, на якому встановлено зазначений пристрій, встановлення скануючого дзеркала на скаковому барабані таким чином, що оптична вісь об'єктиву після відбиття від нього лежить в площині, яка перпендикулярна осі обертання скакового барабана, і утворює з його двома сусідніми прорізами кути 45", а його вхідна поверхня споряджена зоною з дзеркальним покриттям для послідовного контакту з датчиком положення скануючого дзеркала, і орієнтації

Зо багатоелементного фоточутливого приладу таким чином, що його вісь симетрії утворює з площиною симетрії носія кут 457, що забезпечить зменшення габаритів пристрою по висоті, спростить його розміщення на носії, дасть змогу збільшити поле зору оптичного вузла і тим самим скоротить час на формування зображення на дисплеях.

Джерела інформації: 1. Линьков В. Локационньюе системь! оптического диапазона комплекса ПВО надводньмх кораблей ВМС иностранньїх государств. Линьков В., Морозов А., Сидоров В. / "Зарубежное военное обозрение", Мо 6, 2000, с. 47-51, Мо 7, 2007, с. 46-49 - аналог. 2. Патент Мо 2445644 РФ. "Способ кругового обзора матричньім фотоприємньм устройством и устройство для его осуществления", опубл. 20.03.2012 г., МПК С028 23/02 - аналог.

З. Патент Мо 2356063 РФ. "Оптико-пеленгационная система кругового обзора", опубл. 20.05.2009 г., МПК С015 5/16 - аналог. 4. Патент Мо 2355005 РФ. "Устройство для кругового сканирования", опубл. 10.05.2009 г.,

МПК 5028 26/10 - прототип.

Claims (4)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Пристрій для кругового сканування, що містить оптичний блок, механічний блок та блок електроніки, при цьому до складу оптичного блока входять скануюче дзеркало, об'єктив і багатоелементний фоточутливий прилад, до складу механічного блока входять привод і механічна передача для обертання скануючого дзеркала, а до складу блока електроніки входять блок управління багатоелементним фоточутливим приладом, датчик положення скануючого дзеркала і чотири бортові дисплеї, при цьому блок управління багатоелементним фоточутливим приладом з'єднаний з датчиком положення скануючого дзеркала, який відрізняється тим, що механічна передача виконана у вигляді чотирипелюсткового мальтійського хреста, орієнтованого таким чином, що пара протилежних прорізів його скакового барабана в момент зупинки руху лежить в площині симетрії носія, на якому встановлено зазначений пристрій, а скануюче дзеркало укріплене на скаковому барабані таким чином, що оптична вісь об'єктиву після відбиття від нього лежить в площині, яка перпендикулярна осі 60 обертання скакового барабана, і утворює з його двома сусідніми прорізами кути 45", а його вхідна поверхня оснащена зоною з дзеркальним покриттям для послідовного контакту з датчиком положення скануючого дзеркала, при цьому багатоелементний фоточутливий прилад орієнтований таким чином, що його вісь симетрії утворює з площиною симетрії носія кут 45".

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як датчик положення скануючого дзеркала використано чотири оптопари, оптичні осі яких лежать в площині, яка перпендикулярна осі обертання скакового барабана, пересікаються з віссю обертання і утворюють з площиною симетрії носія кути 45".

З. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що блок управління багатоелементним фоточутливим приладом містить чотири схеми управління, входи кожної з яких з'єднані з однією з оптопар, а виходи кожної з яких підключені до пари бортових дисплеїв.

4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що горизонтальна складова поля зору оптичного блока, яка сформована меншою стороною багатоелементного фоточутливого приладу, становить 90". ї ! анкшнНнннниннининин ни т МА ас (ї- !

4 . щої | 7 ши пеня щ 25 - А пери ! Се я ши БУ і, Н Й подо КАН І ДУ тттстннссв, рення ння ; ї З ! і Ех, ЩІ Ба БОБ Н Р ії я й Н і а | її У Е в | ! ше ши У й і сосюскк і й Ї - І я шк і ; які | пиши Е хи Н с Н КА ЧК БІ Н ке) і | «З ! М ей нні : Я дппесеюю і З і Ех І | Яеюжи : Бі що | ' і «Е Пі | і Е з! : ІЗ 4 | ! Моб іонів І і | м ! уддчееететсототтто Н 1 ще ї вх ; Ж. ко 2 | хр Та ! й о. і "и ще З 7 РОКАХ ААААААЛ УК ХЮВАААААНАЯ

Фіг. 1