Лаврова Н.П., Стеценко А.Ф. Аэрофотосъемка. Аэро

Подождите немного. Документ загружается.

жения V

ша

, и определяется со-

отношением

ТУ

к-

(186)

71"Г-"

Рис. 130. Принципиальная схема ще-

левого АФА:

1 — экспозиционная щель, 2 — выравни-

вающий валик, 3 — катушки кассеты

Очевидно, что выдержка

на каждом участке изображе-

ния будет зависеть от ширины

щели и скорости движения

пленки у

Используя выражение

(186), величину выдержки

можно записать следующей

формулой:

= (187)

Уп ^

где Н — высота фотографиро-

вания; ЭД

— путевая скорость

носителя.

Из формулы (187) сле-

дует, что для сохранения заданной выдержки необходимо с из-

менением скорости движения пленки пропорционально изме-

нять ширину щели I.

Ширина щели может изменяться в определенных пределах

(от нескольких десятых долей мм до 10 мм) и определяется ис-

ходя из геометрических и энергетических характеристик фор-

мулой

10/;

(188)

где 5

,85 — светочувствительность аэрофотопленки; Е

— осве-

щенность изображения.

Исходя из рассмотренных особенностей щелевого фотогра-

фирования, АЩАФА имеет соответствующие устройства, реали-

зующие принцип фотографирования.

Щелевой аэрофотоаппарат включает в себя несколько ос-

новных частей: транспортирующий механизм, автомат регули-

рования экспозиции и синхронизации движения, механизм ре-

гулирования диафрагмы и оптическую систему.

Транспортирующий механизм приводится в движение с по-

мощью исполнительного двигателя, вращение которого переда-

ется на ведущий валик и наматывающую катушку. Обе ка-

тушки фотоаппарата снабжены тормозными фрикционами и

располагаются в пеналах, предохраняющих аэрофотопленку от

засветки. Выравнивание фильма осуществляется за счет натя-

жения пленки выравнивающим валиком, расположенным в не-

посредственной близости от щели.

230

Автоматическая система регулирования экспозиции подает

управляющий сигнал изменения скорости перемотки пленки на

транспортирующий механизм в том случае, когда разность ско-

рости оптического изображения V

из

, измеряемой электронно-

сканирующим устройством, и истинной скорости движения

пленки VI!, регистрируемой тахогенератором, не равна нулю.

Управление системой регулирования экспозиции и синхро-

низации движения пленки выполняется в полуавтоматическом

или в автоматическом режиме работы.

Существует два типа щелевых аэрофотоаппаратов: с одним

или с двумя объективами. В АЩАФА с двумя объективами

каждый объектив имеет свою экспозиционную щель и свой ме-

ханизм транспортировки пленки. Щелевые аэрофотоаппараты,

предназначенные для перспективного фотографирования, имеют

щель, расположенную не на главной оптической оси объектива,

а несколько смещенную в сторону по направлению движения.

Двухобъективные АЩАФА, предназначенные для стереоско-

пической съемки, характеризуются базисом, расположенным

вдоль направления полета и определяемым соответствующим

расположением объективов. Величина базиса (В) зависит от

угла у между прямыми, соединяющими центр щели с задними

узловыми точками объективов, и вычисляется из выражения

= (189)

где В — базис фотографирования данным АЩАФА; Я— вы-

сота фотографирования.

Величина базиса устанавливается в процессе юстировки ап-

парата.

Изменение угла у приводит к изменению вертикального мас-

штаба стереомодели, и соответственно повышается точность

определения высот точек местности.

Благодаря непрерывной перемотке пленки и компенсации

сдвига изображения щелевая аэрофотосъемка может приме-

няться для фотографирования с носителей, имеющих большую

скорость полета, и при пониженной освещенности земной по-

верхности.

К недостаткам щелевых аэрофотоаппаратов относится «зеб-

ристость» изображения, возникающая из-за неправильного из-

менения экспозиций и внутренних вибраций аппарата.

Щелевая аэрофотосъемка нашла применение в военном

деле, в исследованиях, связанных с проектированием дорог и

других линейных сооружений, для целей дешифрирования.

Использование материалов, получаемых щелевым АФА для

измерительных целей, ограничивается наличием искажений уг-

ловых и линейных, а также неравенством масштаба аэрофото-

снимка в направлении полета с масштабом в направлении,пер-

пендикулярном к нему. Неравенство масштабов возникает

'231

вследствие нарушения равенства скоростей движения фото-

пленки и оптического изображения. Так, масштаб снимка равен

(190)

где е — величина изображения отрезка, имеющего длину Ь на

местности.

Так как е = ь

1, то масштаб снимка можно записать

как

— = (191)

или с учетом скорости движения изобр и масштаба

фотографирования т

= —масштаб снимка будет равен

» = т

^. (192)

§ 83. Командные приборы к АФА

Системы управления темпом работы АФА обеспечивают вы-

держивание продольного перекрытия аэрофотоснимков при кад-

ровой маршрутной съемке, синхронное со скоростью изображе-

ния перемещение пленки в щелевых камерах и камерах с опти-

ческими и механическими устройствами компенсации сдвига

изображения (КСИ). Системы управления АФА, обеспечиваю-

щие выполнение перечисленных задач, связанных со специфи-

кой съемочного процесса, называют командными приборами

(КП).

Командные приборы выполняют и ряд других вспомогатель-

ных задач, постановка которых диктуется типом используемого

АФА, требованиями к качеству аэрофотоизображения и особен-

ностями процесса аэрофотосъемки. К таким задачам могут

быть отнесены включение и выключение АФА, контроль исправ-

ности работы отдельных ее блоков, правильное функциониро-

вание циклограммы в целом, учет числа съемочных циклов,

управление экспонометрическими устройствами и специаль-

ными видами программ съемочного процесса, предусмотренных

конструкцией камеры.

В настоящее время существует множество КП, структурная

схема и конструкция которых в основном определяется типом

обслуживаемого АФА, методом измерения угловой скорости

изображения и степенью автоматизации этого измерения.

По типу обслуживаемого АФА класс КП по конструктивным

и эксплуатационным признакам можно разбить на две большие

группы: КП, обеспечивающие кадровую маршрутную съемку

с заданным продольным перекрытием аэрофотоснимка (КП

232

импульсного действия) и КП непрерывного действия к щеле-

вым камерам. КП к кадровым АФА, в свою очередь, подразде-

ляются на несколько подгрупп в зависимости от того, имеется

ли в данной камере устройство КСИ, предназначен ли АФА для

ночной или дневной съемки, используется ли бесциклическая

камера и т. п.

Основной особенностью КП импульсного действия является

то, что эти КП управляют темпом работы АФА с помощью ко-

мандных импульсов длительностью не более десятых долей се-

кунды, с приходом каждого из которых начинается очередной

съемочный цикл, протекающий в соответствии с циклограммой

для данной камеры. Время между двумя очередными коман-

дами-импульсами, называемое интервалом фотографирования,

определяет величину продольного перекрытия аэрофотоснимка.

В импульсных КП управляющей камерой с устройством

КСИ предусмотрен дополнительный специальный выход для

регулировки темпа работы блока компенсации, причем выдер-

живается строгое соответствие между интервалом фотографи-

рования и величиной компенсации.

Особенностью КП непрерывного действия является наличие

на его выходе аналоговой величины электрического напряжения

или скорости вращения механического вала. Эта величина не-

прерывно или скачкообразно регулируется в соответствии с из-

менением параметров летно-съемочных условий, обеспечивая

синхронное соответствие между линейной скоростью протяжки

аэрофотопленки и угловой скоростью изображения в фокаль-

ной плоскости камеры. Согласование между выходом КП и ме-

ханизмом транспорта аэрофотопленки определяется конструк-

цией как АФА, так и КП, а также их взаимным расположением.

Конструкция, технические показатели и эксплуатационные

особенности КП как импульсного, так и непрерывного действия

определяются только методом измерения угловой скорости изо-

бражения или отношением путевой скорости носителя съемоч-

ной аппаратуры к высоте фотографирования •

По методу измерения отношения — КП можно разбить на

три большие группы: интервалометры, КП полуавтоматиче-

ского типа и автоматические командные приборы (АКП). Рас-

смотрим особенности работы перечисленных типов.

Интервалометры к съемочным камерам

Интервалометрами называют командные временные устрой-

ства, предназначенные для однократного или периодического

управления процессами с циклическим характером работы,

к которььм, в частности, относится и процесс аэрофотосъемки.

В интервалометрах к кадровым АФА время между команд-

ными импульсами регулируется по установочным данным

'233

(интервалам), которые обычно

определяются с помощью ви-

зира ОПБ и секундомера.

Поскольку принцип дейст-

вия и технические показатели

интервалов различных типов

не взаимосвязаны с методом

получения отношения, их

можно рассматривать как са-

мостоятельные приборы.

Принцип действия

интервалометра. По

принципу действия современные интервалометры можно рас-

сматривать как комбинацию устройств, управляющих или опе-

рирующих скоростью изменения параметра 2,(1) в функции от

времени с ключевой схемой и схемой возврата, они обеспечи-

вают выдачу командного импульса потребителю и возвращение

регулируемого параметра в исходное нулевое состояние.

В качестве управляемого параметра в таких интерваломет-

рах обычно используют угловую скорость вала электродвига-

теля или скорость роста электрического напряжения, а роль

ключевой схемы выполняют механические или релейные уст-

ройства, соответственно реагирующие на угол поворота выход-

ного вала редуктора и амплитуду напряжения. На рис. 131

графически представлены два возможных варианта регулиро-

вания интервала: с регулируемой скоростью изменения выход-

ного параметра (а) и с регулируемой ключевой схемой (б).

Свойством изменять скорость роста выходного параметра

обладает интегратор с регулируемым входом Х(1)=Ы, который

в основном используется для реализации схемы регулируемой

скорости. Соответственно для реализации регулируемой ключе-

вой схемы используют интегратор с постоянным входом или

какое-либо другое устройство, обеспечивающее изменение вы-

ходного параметра с постоянной крутизной. Преимущество

схемы РС — возможность исключения блока возврата, так как

при 2 = СОПЗ1 можно совместить начало отсчета 2 с его концом.

Рассмотренные варианты управления интегратором выте-

кают из интегрального соотношения

{

из которого следует, что при 2

тах

= 2 = сопз! и х^)=кЦ) бу-

дем иметь т; = — . Если х(() =йо = сопз1, то Т( = — . Случай

кь к

произвольной входной функции х(1) соответствует режиму ра-

боты интегратора как составной части КП полуавтоматического

234

к!

<г.

Рис. 131. График двух вариантов ре-

гулировки интервала фотографиро-

вания

или автоматического типов, но характер работы интерваломет-

ров при этом остается прежним с той только разницей, что за-

висимость 2

(7)

нелинейна.

В современных интервалометрах, как самостоятельных при-

борах, так и являющихся частью КП, в качестве регулятора

г(1) преимущественно используют интеграторы, схемы кото-

рых мы и рассмотрим.

Схемы интеграторов. Из большего числа известных

интеграторов наиболее пригодны для использования в интерва-

лометрах следующие типы: с интегрирующим двигателем,

фрикционные с электромеханическим приводом и электронные

с реостатно-емкостной ВС-цепочкой. Качественные характери-

стики перечисленных интеграторов в сильной степени зависят

от того, используются ли они в разомкнутых или замкнутых си-

стемах, т. е. охвачены или нет интеграторы отрицательной об-

ратной связью, которая повышает стабильность работы ин-

тегратора.

Применение в качестве интегрирующего привода двигателя

постоянного тока (ДПТ) характерно для большинства совре-

менных интервалометров с ручной установкой интервала по

схеме рис. 131,6, что объясняется удобством питания бортовой

аппаратуры постоянным напряжением. В интервалометрах, ос-

нованных на использовании ДПТ, интегрирующим элементом

является напряжение бортовой сети, а роль выходного пара-

метра выполняет угол поворота выходного вала редуктора

в соответствии с соотношением

Ф=1со

сМ,

(194)

где Ир — угловая скорость выходного вала редуктора; г — ин-

тервал для заданного угла ф

<2^ срабатывания ключевой

схемы.

При

СО

= СОП51 С учетом коэффициента редукции I

Обычно величина I получается достаточно большой. Так,

дляяд=10

об/мин, ф

= 1,66,

= 5/6

•

2л и т

ах = Ю0 с, 1=

= 20 000. При таких передаточных отношениях редуктора мо-

менты нагрузки на валу двигателя достигают больших вели-

чин и приводят к нестабильности ш при колебаниях темпера-

туры окружающей среды и напряжения бортовой сети.

Для повышения стабильности со ДПТ включают в замкну-

тую систему автоматического регулирования, используя для

этой цели центробежные вибрационные регуляторы (ЦБР).

С помощью ЦВР воздействуют на питающее напряжение

'235

Рис. 132. Схема ре-

гулирования ско-

рости двигателя

«Л

'ср

(

двигателя, поддерживая изменение скорости © в допустимых

пределах при больших колебаниях параметров внешней среды.

ДПТ с ЦБР являются замкнутыми системами автоматического

регулирования, в которых роль обратной связи выполняет кон-

тактная группа центробежного регулятора, периодически за-

мыкая и размыкая добавочное сопротивление, включенное по-

следовательно с обмоткой якоря (рис. 132, а).

Если периоды разгона и торможения малы по сравнению

с электромеханической постоянной времени двигателя, то уста-

новится некоторая средняя частота вращения якоря (рис. 132, б),

величину которой можно регулировать, меняя жесткость пла-

стин регулятора. Таким путем удается поддерживать расчетное

среднее значение числа оборотов двигателя и использовать

ДПТ в интервалометрах, работающих по схеме (см. рис.132, а),

т. е. при ю = сопз1.

Если коэффициент редукции между валом двигателя и вы-

ходом редуктора сделать величиной переменной, то можно по-

лучить интегратор с регулируемым входом при постоянном и.

Используя это обстоятельство, можно конструировать интер-

валометры с регулируемой скоростью изменения выходного па-

раметра при условии, что соблюдается строгая пропорциональ-

ность между коэффициентом редукции и задаваемым интерва-

лом фотографирования или отношением — .

Рассмотрим принцип действия фрикционного интегратора

на примере дискового вариатора, схема которого представлена

на рис. 133.

Во фрикционных интеграторах линейная скорость У

ведо-

мого ролика 1 диаметром 2 г и вращающего его диска 2

в точке их соприкосновения равны. Меняя положение точки со-

прикосновения по линии, проходящей через центр диска, можно

менять коэффициент редукции

= Ролик перемещается

0)р

вручную оператором, вращающим ручку 5 с помощью ходового

236

винта 3, по которому скользит каретка 4, регулируя расстоя-

ние Я. Так как

= со

^ = со

г и

о)

а>{,

имеем со

= — со

откуда

ф = /С/Я(/)<й, (196)

где А = ~ .

Таким образом, угол поворота выходного вала ф является

интегралом от радиуса К, величина которого, в свою очередь,

определяется заданным углом поворота ходового винта. Прог-

радуировав шкалу регулятора в секундах, получим интервало-

метр, работающий с регулируемой крутизной скорости интег-

рирования. Преимущество таких интеграторов — отсутствие

схемы возврата, так как

фо

= фтах, что упрощает механизм

интервалов и повышает точность его работы.

Работа электронных интеграторов с ^С-цепочкой основана

на интегральной зависимости между напряжением на конден-

саторе и током заряда:

Поскольку на практике имеют дело только с источниками

напряжения, а не с источниками тока, чисто емкостные интег-

раторы нереализуемы.

Использование источников напряжения с последовательно

включенным сопротивлением ограничивает время интегриро-

вания пределом линейности тока заряда при и

ЯС

т = соп51, кото-

рый определяется выбором постоянной КС. Зависимость между

напряжениями и

и I на начальном участке заряда емкости

примерно соответствует линейному интегратору только при

больших Т=^ЯС (рис. 134), что существенно ограничивает их

'237

г=/?с

Рис. 134. График роста напря-

жения на конденсаторе

Рис. 135. Электронный инте-

гратор с операционным усили-

телем

рабочий диапазон и не дает возможность их использования

в интервалометрах, в которых необходимо устанавливать ин-

тервалы порядка десятков секунд. Для повышения точности и

стабильности работы электронных интеграторов их включают

в схемы с отрицательной обратной связью.

Электронные интеграторы с ^С-цепочкой замкнутого типа

основаны на использовании операционных усилителей постоян-

ного тока с большим коэффициентом усиления К и с емкост-

ной обратной связью (рис. 135).

Использование усилителей с большим К позволяет считать,

что /

вх

~0, следовательно, при большом входном сопротивлении

полагать / =, откуда, используя (197), получаем

"вых =

вх (

) Ах. (198)

Таким образом, использование операционных усилителей

позволяет получать интеграторы, приближающиеся по своим

свойствам к идеальным.

Схемы установки и выдачи интервалов. В ин-

тервалометрах, работающих по установочным данным, схема ус-

тановки задает нужный интервал фотографирования, схема

сравнения выдает в нужный момент импульс на АФА, а схема

возврата обеспечивает циклическую работу интервалометра.

В тех случаях, когда интервалометр работает от измеренных

величин, пропорциональных—, схема установки отсутствует,

а схема сравнения может выполнять ряд дополнительных функ-

ций, например обеспечивать отработку интервала в зависимо-

сти от фокусного расстояния АФА или заданного продольного

перекрытия аэрофотоснимков.

238

Рис. 136. Блок-схема интерва-

лометра с механизмом сброса

к А <Р А

Рис. 137. Ступенчатый регуля-

тор интервала времени

При использовании в качестве интегратора ДПТ с ЦВР

в интервалометрах варианта РК. схема установки и сравнения

представляет собой один целый механизм с выведенной на ли-

цевую панель прибора ручкой установки интервала. Основным

элементом такого механизма интервалов (рис. 136) является

рабочий диск 1, который связан с приводом через понижающий

редуктор, причем эта связь может скачкообразно разрываться,

и тогда диск возвращается в исходное нулевое состояние под

действием возвратной пружины 2. На диске имеется два вы-

ступа, один из которых 3 задает момент начала отсчета интер-

вала, а второй 4 замыкает контакты подачи импульса на АФА

и управляет механизмом 5 сцепления с приводом.

Положение контактов задается ручкой 6 установки интер-

валов, угол поворота которой ср от нулевой исходной точки оп-

ределяет интервал фотографирования в соответствии с форму-

лой (196).

При включении интервалометра в работу, но без подачи ко-

манды «импульс на АФА» сцепления диска с приводом нет и

он находится в нулевом положении. При подаче команды «им-

пульс на АФА» одновременно с подачей потребителю команд-

ного импульса происходит быстрое сцепление механизма и

рабочий диск начинает вращаться. В момент замыкания кон-

тактов К подается импульс на АФА, разрывается механизм

сцепления 5, диск возвращается в исходное положение и начи-

нается следующий цикл.

В некоторых интервалометрах для улучшения точности ра-

боты на коротких интервалах применяют двухступенчатую ре-

дукцию от мотора к диску (при больших интервалах — боль-

шая редукция, при малых — малая) или бесступенчатый

'239

Лаврова Н.П., Стеценко А.Ф. Аэрофотосъемка. Аэро - фотосъемочное оборудование

Подождите немного. Документ загружается.