автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Пространственно-инвариантные приборы оптической локации

г' < .-ч Q 'j

HcAIffiT^klEPBJPrCKíííÍ ОРДЕНА Ш^ОЗОГО КРлСШГО НШЖШ!

институт точной мехмшки л оптаи

На правах ртконпся

ТЖОЩУК Иргаа Нпколр.оЕЗй

??К 631.7.037.23 631.73.01

прост?лнстбеш'э-гаа\гпмшшг,' приборы

ОПТСЙЕСКОй ЛОХЛШ

(споцаалыюотв C5.II.07 - оптическиз s эптико-

сл9г:?ро1гьло прибора)

А в ï о р о $ о р a ï дпссэртацяи на соисканпо ученой степонп каэдвдата тегняческих кays

Саккг-Погврйург 19 9 2

Работа выполнена в Санкт-Петербургском институте точкой механики и оптякк.

КаучннЙ руководитель Официальные оппоненты

Ведущее предприятии

- доктор технических наук, профессор Сухопаров С.А.

- доктор технических наук, профессор Зверев В.Л.

- кандидат технических наук Гоголев &.А.

- Ленинградское олтико-меха-нкческое объединение км.В.И.Ленина

Защита дассертацги " 3 1992т.

в 15 чае. 00 шн. на заседании специализированного совеа. Д 053.28.01 "0птичесю:з и оптлно-электронные приборы" при Санкт-Потербургском ордена Трудового Красного Знамени ли -отктуте точной ^ехангки и оптики по адресу: 187101, Санкт-Петербург, Сабликсхок ул., 14.

С диссертаций могшо сзлгкомлться в библиотеке института. Автореферат разослан " 2Г" рд 19Э2г.

отзызи л замечания по автореферату (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим направлять в адрес института: 197101, Санкт-Петербург, ул.Саблинскоп, д.14, секретарю специализированного совета.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ специадапиропанного совета Д 053.26.01. кандидат техничеошх наук, доцент ■ . | |

. - \ В.М.Красавцев

Актуальность проблемы. В пкоцзссз эксадуатгадит сезрзмсн-нко оптические лс::борн подвергаются интенсивно;.;-/ воздействии г^ханнческих нагрузок, тепловых нолей, пнбрацпл и т.д. Приборы, используеь-аге п окстрегзльних условиях, дол:-:::;и удовлетворять повкш.чжи требованиям к пядсулссти пх работы. Требова-штз постоянной готовности оптического приборе, к работе нскяг-чает лоз-.даглость регулировочных :■: аьхзрочних операций. Этим тсс. Сосан «п.? ясклучшх'л обпззом отвечают прибор«, облзда:ов,ке Gi-.û 'icT.'JcM пг'остс-гьстгепкол :и."ар::антаос".:1.

Под пг-остпаястзенкоп инвариантностью олгдческоЛ chctci-ui подразумевается нсгзь'егшоетт. положения изост&нения йлл направления дучЫ зпп сгец.ешш оптической слстегз или ее элег/ентоз. Оггпяескне ¡гпоош, з к'отопнх использована пгострскетвеино-нн-лг.гкгнткая оптическая схе:,:а, осяадают поэнаешюй стабильностью тохгслбе^х пара.^трод прл г.:зх£;шческах воздействиях, иызизаю-

кзмзпенае поломок::« ептдчеекпх элементов.

Разросогоияа оптических еле тем, кегшьзуя сьой лгакпгче-vki:?! опит, интуппию, пго-Тесеискелшуп смскалку, создают пнибо-рг«, обледшжче свойс?за:лл пространственно:-! пкаархгитностп. К тткя с::сто!.;а:<: ¡,:о:-:но отнести бесконтактную оптпческу» лпчейку, ч:;велкпи с ко;.ше;:саторагл1, г/алорасстраяваядлеся далъномерч. I;;yj известние оптические приборы, построенные по пространства нко-инЕ&ргантивд схсгдал, содержат только опт::ческае дошли -линзы, приемы, зеркала. Об »гнвартяднтлых приборах, содержадкх опт/.ко-элсктроп.-:ие элементы, в литературе не сообщается. Однако, их создание представляется пестра актуальной задачей, постольку оптпко-слзктрочныс пркберк позволяют пвтог.:атизпро1.2ть процессы измерений, а такке раепйто>:ить оптический прябер з опасных для человека внешних условиях. Сложность в данном случае представляют построение пространственно-инвариантно;; оптической системы, позволяющей'псклхяить влияние нестабильности электронных характеристик оптикс-электронншс элементов, и достижение инвариантного-сопряг.екня оптической и. оптико-электронной части систем.

Целью диссертационной работы является разработка ггвострэн-ственио-инввриантных оптических систем с оптико-электронными p.'.ei/XiiTi-i.'Ji, создание пакета прибора па их основе и исследование

его работы, а также разработка простг-анет:!еь.чо-;:нг!ариыг.ил.'Х схем в оптических приборах, где о.-;;; .50 с.их гор нь пп:аул:Гг.'тсь, но от их использования огхдаотзя значительны;! в^ект в ссьро эксплуатации. Указанная цель достигается рз"!-н;;с1,'. следуж;/ задач:

[. /нализ пространственно»? ккЕсркснтьс-ст еуймствугдах ие-росзтрагвсашкхся и .'.•алорасст;а::ьш»'ихая олтхчоеких сг.счч,:,

2. Разработка принципов простракстаыьол шюсри&птчостл систем, содержащие оптические и сктлко-эл&ктгсшяо элемент::, разрь'Согсе способов доотиэдихл пространственной "ш^р^нтпости в япгных систег/.ах,

3. Исследование г-ормоюности создания пространетвемпо-нкна-риентких оптико-олектрошшх пгиборов для измерения дальности к углов ме*ду объектами.

Анализ ао.-реиностей рьзраоотакиих простр«.нстаоК1ю-;:ниг<-рпснтких систем; методика компенсации отих погрешностей".

.5. Создание .макетоз простракственно-эдварквитных дальномеров и исследование их робота.

Научная новизне работы заключается в следующем.

1. Впервые разработаны к создано оптико-телевизионные автоматические дальномера с кесткой и переменной базой, обладают пространственной инвариантностью, нечувствительные к смещениям и поворотам элементов оптической систегш л взаимным разгюротак к снесениям камер дальномера.

2. Разработаны принципы и способ:! достижения простри истинной инвариантности систем, содержащих оптические и оптлсо-глектронние элементы.

3. Разработаны оптические схема геодсз!насз<ьх приборов, обладающие свойствами пространственной к 1: г.&р:: г:: т н с с г г: схема оптико-телевизионного автоматического нивелира с внутренним отсчетом и схемы теодолитов с сшлоустансвливашейся линией визирования, в которых оптико-механический компенсатор устраняет погрешность из-за наклона вертикальной оси прибора,

4. Разработан я создан пространственно-инвариантный объектив' с ПХ-праекнкксм, аестко соединенны.; с объективен, оптическая система которого позволяет осувестзать онае фокусного расстояния без нарушения пространственной инвариантности.

5. Проведен анализ погрешностей разработанных пространственно-инвариантных оптических схем и списены способы компенсации отих погрешностей.

Практическая ценность. Созданы конструкции оптико-телевизионного дальномера, позволяющие производить измерение дистанции до объекта в автоматическом рехг.мз, не чувствительные к ске;;-зниям и поворотам опгич-зских элементов и камер дальномера з цолом. Рс-зрг5отзлн"о дальномеры предназначены для измерения дистанции в полезых условиях: в угльнкх пахтах, шахтах метро-полите;-!;? и спецетрол, в строительство, а такай для проведения с, дов з узкоотях. Получен акт об использовании материалов ¿гргации из организации ШШТелевкдзпия.

Предлснени способы досг.ог.снчя пространствелней икяаркеат-нссти в системах, содержащих оптико-электронные элементы. Предложен и реализован метод инвариантного сопряжения объектива и приемника лучистой энергии; разработала схема и ссздзн объектив с кестко соединенной с ним ПЗС-матрицей, обладающий свойствами пространственной низариоктнеати.

Предложены пространствзнно-пнваркантнг.о схемы геодезических приборов, псззолясцке исклэчкть влияние наклона вертикальной оси прибора на точность измерений. Проведен сравнительный анализ погреиюстей классических теодолитов и теодолитов, построенных по пространствекно-нпварполтнкм схемам.

На.защиту лкнеелтея следугапо погс':--;т.

1. /¡спользозаний простргнственно-г^'.взрнангньк схем в оптических и оптико-электронных измерительна приборах позволяет повысить точность измерений за счет нечувствительности системы к перемещениям ео элементп в пространство друг относительно друга.

2. Инвариантное сопргакниз оптической и электронной систем онтикс-электрснного прибора ыоке? быть достигнуто посредством г.есткого соединения приемника излучения о объзктивом; построен-

такт.', образом объектив являьтся нечувствительным к взанмно-му перемещения его компонентов.

3. Созданное макеты ептико-телегизионнего автоматического .1 ,ч;омера являются нечувствительными к см?а;енка элементов

оптической системы в пространстве; относительная погрешность измерения дальности макетами оптико-телевизионного автоматического дальномера составляет 0,05*0,1$.

4. Использование пространственно-инвариантной оптической схемы в углоизмерительных геодезических приборах позволяет исключить погрешности из-за наклона вертикальной оси прибора.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 1У и У1 Всесоюзном совещании "Оптические сканирующие устройства" (г.Барнаул, 19ЬЬ,1990гг.), на Всесоюзном семинаре ''Автоматизация проектирования оптических систем" (г.Москва, 1966г.), на научно-техническом семинара "Оптико-олвктронные метода и средства в контрольно-измерительной технике" (г.Москва, 1991г.), на научной конференции П11С ЛИТкО (г.Ленинград, 1929г.), а тагске на научных семинарах кафедры АКОП (СОП) ЛИТкО.'

Публ'-кацт?. По результатам выполненных исследований опубликовано 15 печатных работ, среди них 3 авторских свидетельства.

Структура я объем работы. Диссертация состоит из Введения, 4-х глав и Заключения, изложенных на 166 страницах машинописного текста, включая 43 рисунка на 38 страницах и список литературы, состоящий из 67 наименований, Приложение к диссертации на 17 страницах.

солер1ли:.;с рльош

Во Вветсн'/и обосновала актуальность работы и ео практическое нршлененин, с^зрмулиропана постановка задачи и цель работы, изложены основные каучние положения, выюекмые на затату.

В нерг.ой г.тале приведены основные положения теории пространственных погсдаточных г?ун:см:(, дайн опоеделсиия пространственно;! песедаточноп 'Тункдии, простренстзиккого передаточного коэффициента, а такте переч/слены вида пространствешюй янга-плштностн способы ее достпгснил.

Псостр&нстэенпо" передаточной ¡¡уькциой (ГСК?) называется пространсглеинэя рсишщя чзобраг.еи::я, .(орглнруемого оптической систолой, на !!з::снет.:с '.пологе.чкя опттческого элемента или оптической системы:

Пространственный передаточны:! коэТ^циент £ППК) является нормированной по координата?.: пространственной передаточной функцией н определяется отноиенхем скогягглл изображения к смещении оптического элемента или оптической снетеми:

Поскольку увеличение ?,:о?:зт быть линейным,..продольным и угловым, то различает линейше, продольные и угловые ППК.

й зависимости от назначен/л оптического прибора и предъ-яяляемых к ио\".у требований, в нем го:?.ет быть обеспечена про-стрснстпеннач птарчантнесть о;той из следующих разновидностей: абсолютная, относительная и дт?К£рснциЕЛькая.

Абсолютная инвариантность мо.т.ет быть обеспечена э одно-к многокомпонентных оптических системах и характеризуется полной неизменностью положения изображения или направления лучей при изменении пологенкя оптической системы пли се компонентов. }. ля достижения абсолютной инвариантности п однокомпонентгшх оптических системах применяются компоненты с увеличением +1 гли зеркально-призмешше системы с четным числом отражений. Б многокомпонентных системах пользуются методом компенсация

11« ( I -м ) • д, ^,

оде 11\ - увеличение систсш.

при которой полотдательная составляются сужк ППт- комяелсиру-ется отрицательной составляющей, з результате чего суммашая ППФ системы становится равной нули:

ия-о .

Относительная инвариантность обеспечивается в системах, где в одной плоскости формируются кзоСраяения резных предметов, например, объекта наблюдения и визиркой марки. При относительной инвариантности исключены взаимные смешения изображений при изменении положения оптических элементов системы. Критерием относительно;: инвариантности является равенство ПП'11 систеш для различных-предметов: Ца . Равенство П1Т5 достигается созданием общего хода лучей от разных предметов. При втом смешения оптических элекеитог, будут оказывать одинаковое влияние на положение изображений разных предметов. Использование общего хода лучей сочетается с применением компонентов с нулевыми ПШ в том участке систеш, где не реализован обшЯ ход лучей. Кооме того, длл получения равных Г№ применяется гесткая механическая сеязь элементов с равны:,;:' ППК.

Дифференциальная пространственная инвариантность обеспечивается в многоканальных системах с разделен'/ши полями с пространственной (стереоскопической) индикацией, например, в бинокулярных приборах. В таких системах допускаются относительные смещения изображений в каждом поле, но на одинаковую величину. Дифференциальная инвариантность обеспечивается соз-дакксм относительной инвариантности одноименных каналов - оп-гачезяих систем, формирующих изображения одного объекта в раз-ГяЛ полях зрения, Способы достижения относительной инвариантности та же, что и в системах с совмещенными полями.

Расширение класса оптических приборов, обладавших пространств в иной инвариантностью, применение пространстзенно-кнва-риантных систем в оптических приборах, где они ранее не использовались, но могли бы дать значительный аффект, является задачей весьма актуальной и интересной.

Зо второй главе рассмотрены возможности создания пространственно-инвариантных схем дальномеров с телевизионными приемниками, позволяющих автоматизировать процесс измерения ■

- --

дястакчхз до объекте и являющихся нечузотзительннкл к внешни;1! воздействиям.

/'тгелпз сусяета.-летх схем .'.алооасстреинзгтахся дально-ксгоя т*-£зал, что лспэллзозэп:е телезпрлопггнх передающих ксуси системе далеко-«: с в позволяет ояспетэпу находиться ::а :т?чг.?ольно'5 угсле^тк:: от пгн^ога, Яяэчвсс изгжрекхй ав-70./с.ткз..ро>>зн• "рименсгле алиментов электронной

тех:!::,-;: ?, спетсмнх г; пространетъеккоЛ инзг.риантностыо со-пгк'^кмо с рядом проблем и ттссуот нового подхода к созданию тггк:г ст;см, г.оззоляггего аскл"п:?ь влияние нзетабилъ-пост:: г:с,'«.,бтп.->в е!'?:'.кг.-т.иез::с-со:тото зломстпа на точность 1'?>.:еис.:.-/.. ?.утсстэ<5::т.::.:л • дз'тои случае язляжтся слежукяиб хаге-ктерпет;- сп?.а:с-злс-:трст:кх элементов: геометрические пелсагггг-я, т^стаолльяссть чузствител: но?,та то поля, нел_шсй-ксеть пгзгптки телевпзпекяогс пркемгика.

}'.":: ~1гго:.. тпчссксгэ пзмегенхя гасстолих/ дальномерами гс-омстгпссхого тика гБзрг.Ссте.чг жваряолткая оптическая схема ептско-толевузионного дальномера, в качестзе прпем-иякоэ ¡к-луенхя -сотого« гепольоозакн кгтрпаг ПоС. Зиоор ¡латг ;■!!! 71" обуелтэлеи Ссло-з висгло? стабильностью по сравнении о другими '.рпездккзмл, об:;спс.чсг::о2 .».веткой гео-метр:;о!! гас пело: ¿,ч::я сл?::ептоз ¡г мгл^мл габаритами,

покво.п:;г::г."1 осуг.есз*>::гъ .тееткез собздкеч?.« мстокц с объек-

тпьы.'.п опт: "бЗТ'.О?. с поте.*''!.

Схеме "г'п.номера лпиведс-на па р::с.1.

Рис.1. Схема автоматического дадыюмеш. 1-объектив, 2-ПХ-матшца, 2-оСъектиз контрольного канала, 4-обьектлв коллиматооа, 5-хонтголышй штрих, 5-концевая призма, 7-лрлз.\'.а,~8-осветитель, 9-клиновидное занятное стекло.

Относительная инвариантность схемы достигается за счет применения инвариантных объективен с зеркалом н? половине фокусного взсстозия, у котспкх матрица жестко соединена с линзой объектива. Сптнко-телевиг'.-окгш.Ч автоматический дальномер содескит дне передата-:;; камеры, огзкесекьнх на величину базы, оптические осу; которых параллельны диуг ДРУГУ. Дальность до объекта спгеделяется по суммарному линейному параллаксу изображений объекта, вознккадаему на Ц[£-приемкяках рабочих камеп дальномера.

Однако, вследствие возмог-пого взаимного развороте камер появляется дополнительное смешение изобсаженяй, приводящее к погреилости изменений. :}тот разворот учитывается контрольным каналом при вычислении датькосш. Контрольный канал расположен вдоль Сазы дальномера. Концевые отражатели рабочих каналов выполнены в виде призм АГ-1'3°, грани которых, расположенные псд' углом £0°, покрыты зеркальным слоем. Эти грани и используются для образования контрольного канала, который кроме того содержит такте первдаюпдо камеру и инвариантный коллиматор. Объективы контрольного ка-•нала также инвариантны. Разворот рабочих каналов друг относительно друга учитывается линейным параллаксам изображения штриха ксллголатора контрольного канала на матрице камеры контрольного канала,

Фссмула вычисления дальности имеет вид:

; «„-о^о* '

.до д ~ база дальномера;

-/ - фскуспое гасстоыше объективов лальномера; Си, С?^, - линейный параллакс изображений па матрицах левой, правой камер и камеры контрольного канала.

По данной схеме были созданы макеты дальномера с аестко'г базой (1м) и с переменной оазой - дальномер модульной конструкции.

Особенностью модульной конструкции дальномера является необходимость определения базы. С этой целью было резработа-

спи

Рпс.^. Скзг.та измерителя базы.

1-лезая головка дачьпомэрз, 2-празая годочка дальномера, З-пентэ-пр/зма, 4-зкран.

но устройство, пзззолягзго производясь измерение Оазн. 'Лз~ геритодь базы дальномера модульной констпукгс::: с.'ермпрозан на одном из модуле:;, ■ Я

нз котором расположен коллгматорный объектив. Схема измерителя базы пгл-ведока па р/е.2. При измерении получает резкое иообрагение штриха лолппматопа не экране путем смещения обьеят :ип кол-лчматогЕ, По величине параллакса изображения итриха ка

матрице ПсС измерителя базы определяется бала дальномера и величина ее вводится в вычислительную систему.

На основе измерителя базы была разработана схема дальномера с '".ело"- базой," такие являвшаяся пространстве нно-зшзарпакткой. Схема приведена на рио.З В отличие от измерителя базы, здесь оба объекта-, ва являются камерными. Дальность определяется по ликеЛяому параялахсу кзобрглений объекта на матрицах П2С объективов камер.

В глазе такие приведено обоснование инв&ри-• антыости разработанных схем дальномера, проведен анализ погре'лностей

Рпо.З. Схема дальномера с малой базой, 1-модуль дальномера, 2-пен-та-отрзтатель, -3-оОъехт.

- тг -

этих схо?.: и описаны способы их устранения.

Проведенные иснятакш мскеч-св инвариантного дельяоме-ра показали, что отпоситслг-н&к погрешность из;;орс-ш!я дкстак-ыки з завис"н.'.остп от величины сазы дальномера составляет от 0,005^ до 0,1 и

В тггтьо/ оплоьеп тязрьЗогекная дая евто:'.аткче-

с./ого тел<»ахз:'о(шого дальномера оптическая. схема лнвар :ант-ього оспектяна. и данном объективе возмо-'яо пзжнепис '"-окус-ного ргссго тж без ьзруэдше ан^грионтлост ;.

оСи>елтиг.а при ь о день на рис.4. Склеешшп компонент слу.сит для ::орпекц:п аберп.чи'л.' в прямо" ходе и длл изменения 'Токуег.ого расстояния в обратно:.! ходе. Плоское зеркало ¡д-спслсхено на полотише ,?окуопого гг.с-стояния объектива, ¿ы счет чего ':о:-:гль:-!яд ллоскоот?. со ведена с глинке;'; зод.Нч-л .плоскостью ойэзктква, Объективе может быть пряе::ш или коллжаторккы.

Изменение ''соусного расстояния осъзхтп'зс осуществляется пеоемев,енк8:.1 оклеенного котлдочекта. Параметра с;:ле:'.кх били рьссчктаьы так, чтебл ¡лгдкчить отклонение лучен вследствие зозмохзшх поперечных переь:ейст'2й при изменении Искусного расстояния. Расчет производится из уело дня йньатктп'чюст:: системы, и зависимость п&рс-к?тпов Компонентов склейки получена

3 Б'1Д6: у» Г 1'

= —IV- .

/«.

В главе иризоден порядок габаритного расчета инвариантного объектива, проведен анализ погрелиостеЛ положения изображения, связанных с нарусенкем условии инвариантности, а тахке рассчитан диапазон перемещения склеил«! при изменении

Рис.1. Схема хнвир-леат-

1~спдс:ве.я дчнза, <2-а;'окалъ-'кая сквв?юе, :;-кор;о:::з!скна»г линза, 4--Л',рнг;;о, Ь-чузсопи-тел ы-хя клоЧ-дга г/?:т.:и:;к ПЬС

Фокусного васстгеткия объекта па дяльяомега, походя :<з величин« допустимой погпешоета п яздорепяи дальности.

где но так;:.*, оЕксека са&работишгая схикь кнзсрионтио-го ояткко-телевкзу.ож.'ого визире. Схема нагира гггл-:яе.1ге\1.л иа рис.5. Система является л'шх'&и&змю!: с сбхим полем, она содерги? канал формирования кзоооатекия объекта ч капал ^ота.глрсзения изображения зи:-ноной масг,". Откосителънаа ип-вари&нтностъ достигается создаются общего хода лучей разнгх каналов пргатекепйри инватжбкткы* отстал с кулезо',' Ш!^ вне общего хода.

Пои псро?с.кусироз::е но разноудаленные объекты с целью сохранения инвариантности снедаются сектора зеркала вдоль оптической оси объектива на одинаковое расстояние в разном направлении.

В главе четвертой описаны разработанные схемы пространственно-инвариантных геодезических пшборов - оптико-телевизионного нивелира и теодолита с с?;,:оуст£назли-ракшейся линией визирования; ооосноваггы их преимущества перед обычными приборами, проведен анализ погрешностей разработанных схем и оценена суммарная погра ¡¡кость измерений.

.3 геодезических приборах с самоустанавливаюшейся линией визирования не тгебуется контроль со стороны оператора за полояенхем вертикальной оси прибора. Оператор соспедстичива-ет свое внимание на измерении, а установка визирной линии з горизонтальное положит и следекие га сохранением этого положения выполняется автомат/чески оитико-кехакическж компенсатором.

а®--

Рис.о. Схема инвариантного визира.

I-объектив, 2-матжа, З-Г1ЭС маттица, 4-зеркало, 5-зер-и&ло, б-сзетоЕоззрасатель, 7-птзизма, 8-осэетитель.

Па базе инБсривнткого оба-:-става с мптоице« П2С разработана схема инвариантного тел-^.кзкокногс ипвглпре с само-устан&Блкзагацейся линией влзл:звания и о гнутрекнш отсчетом, позволяющая автоматизировать пго'жсс г.ылепен:«»'. Схема приведена ка тх:с.Г>. Зеркало компенсатора закреплено вертикально на маятникобоП подвеске и расположено на половике искусного расстояния объектива. Опткко-меха-няческиЛ компенсатор ав-томатичзеки удеряквает линию- визирования л горизонтальном направлении. Зеркало состоит из двух

сектогюв, кстооыс пои пе- о-иг-улл^;«»« иш-шешв:.«!. К-Л—

метр, 7-коакческая зубчатая яе-ре-окусйг!овт<е визиояол редачв.

трубы на разноудалекие объекты перемещаются ¡¡¡ель опг^чс;-скс-й оси Иб равные расстояния в разных направлениях.

Б главе описаны схемы теодолитов с самоустнне. вливаав.ел-ся линией визирования. Схемы приведены па рис.7 и ркс.Р-.' Оптико-механическим компенсатспом является плоское зеркало ка маятниковой подвеске н пегшом слу-'аз и ппизиикил система Цалареева-Порро 2 рода.во втором» Огра-тмжая поверхность зеркала-и себро ггалзми 1Р-Р00 в пркзмеиной системе располагаются не- половине фокусного расстояния объектива. -1ПК этих элементов в данном случае I. Угловой ППл вязконой трубы так.?е равен единице, но, поскольку пои наклоне визиркой ^руби вместе с прибором маятник наклоняется на такой :ге угол, ■ ко з противоположном направлении, то сумма ИГР системы будет равна нули, что отвечает критерию абсолютной пространственной инвариантности. Визирная линия при наклоне прибора Судет сохранять горизонтальное направление.

Для обеспечения возможности измерения вертикальных углов в схемах используется инвариантная зеркальпо-призмёнпая

Рис.6. Схема телевизионного к-.-велиоа с внутренним ОТСЧетом.

1-об--с-:тиз, 2-зегнало, З-зеткь-ло, 4-матоиць ПС.С, 5-пг"'ма",

система с четням число'.', отражений, которое обеспечивает ее инвариантность, Поэтому нсклоки :: смешения углоизмзритель-но" системы не окпг ч'ггт влияние на направление визирной лин!*и и не внося? логгй.шоеть в изменения.

Рис,?, Схема самоустанав-ливагси:егося теодолита,

1-призма-куб, 2-зертикаль-ный лимб, 3-зеркало, 4-объектмв, 5-зеркало компенсатора, в-призме, 7-окуляо/8-горизонт; [ыгый лиг.й,* з-готшзонтальная ось теодолита, ГС-вертикальная ось теодолита.

Р::с.8. Схема самоустанавлизазсдагося теодолита,"

1-гшизма-к7б, 2-зертикальный лимб, 3-зеокало, ^объектив* 5-поизу.знная система /,'ала5ееза-Порро 2 рода на маятниковой подвеске, 6-сетка, 7-окуляр, 8-гЬризонталь-ный лимб, З-госкзонтелькая ось теодолита, 10-вертикаль-ная ось теодолита.

„ 1С -

Для данной зеркадьно-пргьке::ной угло;гпн,р;'тельнол системы разработано отсчетное устройство удвсшпгой чувствительности, схема которого приведена на риг;.2. Пэздачие чувствительности к углу поворота достигается га счет применения ярааеюшейся поизмы КР-1Р00 и ее свойства поворачивать изображение ¡¡а двойно?' угол. Ij.iv,0 в дбино'} системе неподвижен.

В гло-Ас. ппедстаплен анализ погрешностей разработанных схем теодолита с самоуста-«лавлиъйле5:ся линией визи-'ро:ч-;1м:я. Применение опатко-махаи;'.че(¡кого компенсатора позволяет усгганкть погрешность в глмеренхях, связанную с наклоном иерткл^льчой

оон углог.'с^'пого г.н'лоопб .

Про'лсдел анс;":з погрешностей разработаш;.:х схем теодолитов с компенсаторами позволил еделачь вывод о тог,;, что суммарная погрешность кэш рения угловых величин со1~ьеЛйЧику порядка 2+3", что соответствует классу теодолитов повышенно/; точности-

Рис,5. Схема отсчетного угтоойствэ удвоенной чувствительности,

1-лгагма 1.;?-180°, псаденля прт'змк БГ-10С", 3-лимб, <1-с">ьзктив, Ь-ромбическая . 5-окуляр, 7-плоско-:;" рал.';'; лькая пластинка, В-ссветитель,

3 и в о д u

I. К-гйр'дГОТСНи П^'НШПГЧ ДСаТНЛДШЯ ПрОСТрСИОТВСЧНОЙ ЯНЗЗ-

ттн-ткоотч Oiîvtj'i'.-cr !>х с:'ст-к, вкл:- чагаих сптико-мектрошше эл^ • пти, .^'-нкторид-уг-инеся срариптельной нестабильность» .-¿г.'чч'еп'.стчк; ¡.«.ярйб-лтсш :т реглк_>ол'\ч способ инвариантного се-пряхсапя приемника иэлучештл п с-птгчсскоЗ системой; кзго-ггялон инвариантный оогекгль с кзстно соединенной с ним мат-рацей IK.

?.. Ря.';р5-;>зт^ьг1 ппост'.1сНствонио-!21вг.р:;антше схемы л изго-тогд'лш ¡д^еты автома-х чческого оптико-телевизионного дельно-мора с мастной ба-joil, с перемзшюй базой и с малой оазой, в которых исключены пгредпостп измерении, связанные со смещением. и поворотом элементов оптической системы и K&ftep дальномера друг относительно друга.

3. Проведен анализ погрешностей разработанных схем дальномеров и описаны способы их устранения .в процессе сборки, юстировки и выверки дальномера,

4. Проведены лабораторные и натурные испытания изготовленных макетов дальномера и лияплено, что относителен: я погрешность измерения дальности в зависимости от величина Сазы дьльно.^ела явгчечея величиной порядка 0,005+0,15?.

.5, Па едзг; созданной охами инвариантного объектива разработаны прсетранетвош.'о-янвериаптше схемы. оптико-телевизионного визира, слгико-тзлсзкзисшюго нивелира с внутренним отечете??, иозволнишю автоматизировать процесс измерений и по--ьыегтъ эргономические уаряктзраскжя прибора,

5. Разработаны цуемк теодолитов с сачоустанавливащейся дднн-П визировании и пнвгрнеятдой угломерной системой для из-ч-грений вертикальных углоз, в коюрых оптикс-мзханический кемпеноато. автоматически исключает погрешность в измерениях, связанную с наклоном пертхкали'ой оси прибора; проведенный анализ г.огрекюстей измерений показал, что суммарная погрешность составляет величину порядка 2*3", что соответствует классу теодолитов поьниегшой точности.

- та -

Основные результата диссертации опуб'-гкотн: в следующих работах.

1. С .А. Сухопарое, й.Н,Горлу сдш.е, К.и.Тй.л-'ук. ''Яростгзап--стаеино~ик2ариг.ит.чце сптичесгж. слсгиыа^/ЛУ Зсесота:о& сове-какпе "ССУ-58".г.Барнаул, li^cr.

2. С.А.Сухспаров, Н.К.Горлу-ткпнэ, И.Ii.Tu:-оду;-:. "Принципы • построения пространстзеняс-пнпсриактккх оптических систем дальномарао-заблвдатольных ппи6огюб"//Г/ Всесопзяое conet-a-нпе "0СУ-88'\г.Барнаул, 1&я?г,

3. С.Л.Сухопарой, {'.КЛИмосук. "Аэтоматигиоомиший синтез пространственно-инвариантных оптических систе?д"//Веесо:озпи:; семинар "Автоматизация проектирования оптических систем",

г.Москва, 1933г.

4. С.-А.Сухоперов, И.К.Тимоаук. "Зизуалььое отсчегкса устройство удвоенной чувствительности'.'// У1 Всесоюзное f.oEc^aiMc "0СУ-90",г.Барнаул, KSOr.

5. Закрытая статья.

6. A.c. .4 225376 СССР. -7. A.c. ISiöbä' "СССР. Оптическая система дла высгко-гочнкх

контролько-измерител.'.нвх лриоо?ов/С,А.Сухольпов, П.Н.Горлуккн-на, И.Н.ТийОцуКс-ааяБЛ.18.0В.рй, опубл. 3Q. 04. <Л, Бал.!' IG.

В. A.c. У- Т57?456 СССР. Оптическая ввзягноя спс-тема/С.А.Су-хопаров, Н.И.Гоглуккина. И.Н.Тимошук.-п?язл.27.!'4. ЕОг,

Э. Полон.реиение па заявку J?. 4BCfJ77y/lO от 4.U1.LV. "визуальное отсчетное устройство". С.А.Сухона поз, И.ц.Тнмвдс.

A.С.Федотов.

10. Положительное рзкгкке по заявке £ 43-45S4/I0 от ¿P-.0J.SIr. приоритет CG.09,90г. С.А.Сухопарой. Й.Т.РазумовскпР, H.H.Рябова,

B.З.Голодухин, КЛ1.ТНмо'лук.

11. С.А.Сухопаров, H.H.Горлушхина, И.'Л.И~.тадук. проектирование и расчет пространственно-инвариантных объективов// 0\31. -1991.- а I.-с.40-43.

12. С.А.Сухопароя, И.Н.Тимощук. СймоустангЕливасщиеся оптические приборы для угловых и линейных измерек::;'и//ОМП. - 19Э1.

2 - с.43-45.

13. С.А.Сухопаров. В.З.Голодухин. И.Н.Тимощук. Автоматизированный стенд для исследования кногоканалышх оптика-телевизионных систем.//Научно-технический сеьганар "Оптико-злект-рошше методы и средства в контрольно-измерительной техншсе',' Москва, 1991г.

14. ШН.Рябова, В.В.Голодухн.1, И.Н.Тимощук. Пространственно-инвариантное сопряжение приемников лучистой энергии с оптическими системами.//Научно-технический семинар "Оптико-злектрокные мзтодн и средства в контрольно-измерительной техника',' Москва, 1391г.

15. Отчет, по научно-исследовательской теме 5 90192 ''Ксслг-дованиг возможности создания прецизионной оптгао-телеЕкзгонной с^ггемн для контроля места положения судов при плавании в уз-костях".

Подписано к печати 2o.C8.92 г. Заказ 27Д Тирах: КО экз

Объем 1,2 п.л. Бесплатно.

Ротанрлнт. ИТМО. 191)000, С.-Петербург, пср.ГривцоЕа, 14