Элементы и схемы оптических локационных систем

В настоящее время в системах навигации, как правило, используют оптронные ОЛС для ближнего и лазерные ОЛС для дальнего радиуса дейст­вия.

Датчики оптронных ОЛС строятся на основе твердотельных фотоопти­ческих преобразователей (например, оптронной пары светодиод - фотоде­тектор с открытым оптическим каналом), работающих, как правило, в ин­фракрасном диапазоне.

Качество обнаружения (детектирования) определя­ется следующими параметрами:

· мощностью и направленностью излучения,

· спектральной характеристикой первичных преобразователей (излучающего диода на стороне излучателя и фотодетектора на стороне приемника)

· свойствами отражающей поверхности объекта.

Излучатели и приемники ОЛС состоят из двух основных функциональ­ных блоков: первичного преобразователя и оптической системы.

Объективом называется ближняя к объекту линза (или система линз), дающая его обратное действительное изображение.

Объектив используют как в излучателях, так и в приемниках ОЛС.

Распространенной оценкой светосилы объектива является диафрагменное (апертурное) число N.

Диафрагменное число определяет разрешающую способность и глубину резкости объектива.

Важным элементом оптической системы является конденсор, используе­мый как в излучателях, так и в приемниках ОЛС.

Рис 1.Конденсор темного поля ОИ-13

Частным случаем конденсора является коллиматор, формирующий па­раллельный световой пучок.

Рис. 2 Коллиматорный прицел HAKKO BED-29

В излучателе конденсор устанавливается перед объективом, в приемнике — после него, т. с. во всех случаях ближе к плоско­сти изображений.

Конструкция конденсора зависит от апертуры оптической системы. Простейший конденсор представляет собой плосковы-пуклую лин­зу, плоская поверхность которой направлена в сторону источника света (для излучателя) или изображения (для приемника).

В робототехнике при расчете ОЛС необходимо, во-первых, выбрать об­ласть наблюдения, во-вторых, определить разрешающую способность и, в-третьих, найти способ компенсации изменения освещенности.

В робототехнике оптронные ОЛС используют очень широко не только в дискретном, но и непрерывном режимах, обеспечивая при этом достаточно высокую точность измерений.

Для расширения температурного диапазона работы (от 0 до 250 С) в современных модифи­кациях оптронных датчиков малых расстояний используют световолоконные каналы передачи данных. Дискретные бинарные датчики применяют также в оптических системах идентификации (smart-картах).

Промышленно выпускаемые оптронные дальномеры измеряют расстоя­ния до 100 мм с погрешностью около 1 %, причем время измерения не пре­вышает 4 мс. Для увеличения радиуса действия до 10 м используют оптиче­ские отражатели.

Рис 3. Модуль лазерного дальномера и ТВ-канала (слева) и модуль тепловизионного прибора (справа) для оптронной мачты (ФГУП ЦКБ "Фотон»)

Рис 4. Отражатель оптический 4586