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

Подождите немного. Документ загружается.

механизм интервалов с непрерывным вращением рабочего ба-

рабана (рис. 137), что позволяет исключить механизм скачко-

образного сцепления и возврата.

В электронных интервалометрах с /?С-цепочкой схемы уста-

новки потенциометрического типа с набором резисторов, в ка-

честве элемента сравнения используют усилитель, реагирую-

щий на напряжение заряда и разряда конденсатора или на

выходное напряжение операционного усилителя, соответст-

венно в интеграторах разомкнутого или замкнутого типов. Роль

схемы возврата в этом случае выполняет контактная группа

реле, которая одновременно с подачей командного импульса на

АФА обнуляет интегрирующий конденсатор.

В некоторых интервалометрах используют постоянство экс-

поненциальной кривой заряда или разряда конденсатора при

^С = соп51, что позволяет применить схемы, меняя Я в соответ-

ствии с задаваемым интервалом. При этом схемы сравнения

и возврата остаются неизменными. Усилитель будет в этом

случае закрыт на входе опорным напряжением. В момент,

когда напряжение от двух источников и

—«

п = "пор достигнет

пороговой величины, открывается усилитель и срабатывает

реле.

Схемы интервалометров. Большинство современных

интервалометров к отечественным аэрофотоаппаратам, рабо-

тающих по установочным данным, являются приборами элект-

ромеханического типа с приводом от ДПТ с ЦВР. Меньшее

распространение имеют электронные интервалометры с интег-

рирующей Л'С-цепочкой разомкнутого типа. Интеграторы замк-

нутого типа используются главным образом в полуавтоматиче-

ских и автоматических командных приборах.

Принцип действия интервалометров электромеханического

типа показан на рис. 136. По такому принципу работают интер-

валометры к аэрофотоаппаратам АФА-41, АФА-ТЭ и многим

другим.

В интервалометрах АФА-41, схема которого представлена

на рис. 138, имеется один рабочий диапазон интервалов от 3

до 90 с. Рукоятка интервалов с ценой деления 1 с для повыше-

ния точности установки снабжена импульсным устройством.

Интервал задается углом разворота контактов /С2 от началь-

ного положения, соответствующего началу движения рабочего

диска 1. Периодическое сцепление дисков с приводной червяч-

ной шестерней 2 осуществляется с помощью электромагнит-

ного соленоида 3, который под действием питающего напряже-

ния включает сцепление, а когда обесточивается, выключает

его.

Перед включением интервалометра в работу диск 1 нахо-

дится в начальном положении, причем рычаг 4 на упоре, а ры-

чаг 5 замыкает контакты /С/, подающие импульс на АФА. Им-

пульс на АФА не подается до момента включения маршрут-

'240

Лим5

ного фотографирования, после чего через контакты К1 одно-

временно с подачей импульса на АФА подается напряжение и

на соленоид 3. Диск 1 притягивается к шестерне 2 и начинает

вращаться, при этом контакты К1 разомкнуты, но соленоид

будет заблокирован через контакты К2.

В процессе движения диска за 3 с до подачи очередного им-

пульса рычаг 5 через дополнительные контакты КЗ обеспечи-

вает подачу сигнала на лампочку пилота о приближении

момента экспозиции, а затем уже производит размыкание кон-

тактов К2. Соленоид обесточивается, а рабочий диск под дей-

ствием пружины возвращается в исходное положение. Пода-

ется импульс на АФА, и начинается очередной цикл.

Помимо своего основного назначения интервалометр к АФА-41

выполняет ряд следующих дополнительных функций: . конт-

роль работы РВ, статоскопа, а также учет числа отснятых

9 Заказ № 1949 241

кадров, дистанционный перевод выдержек затвора камеры, вклю-

чение обогрева защитных стекол камерной части. Интервало-

метр имеет форму прямоугольной коробки, внутри которой

расположен механизм интервалов, а органы управления и сиг-

нальные лампы выведены на лицевую панель.

В интервалометрах типа КПТ-3, которыми комплектуется

АФА-ТЭ, имеется два диапазона интервалов: от 5 до 100 с

с ценой деления шкалы V и от 1 до 20 с ценой деления 0,2'.

Принцип интервалометра также основан на использовании

схемы рис. 137, но имеет следующие особенности: 1) в нем ис-

пользуется двухступенчатый редуктор от двигателя к рабочему

диску с изменением коэффициента редукции в 5 раз; 2) в пос-

ледней ступени редуктора используется не зубчатое, а храпо-

вое сцепление, которое приводит к шаговому характеру переме-

щения диска с периодом 1 или 0,2 с в зависимости от исполь-

зуемого диапазона интервалов; 3) на шкале интервалов име-

ется две стрелки — одна неподвижная, управляемая ручкой

установки интервалов, а вторая подвижная с шаговым харак-

тером перемещения в пределах совмещения с неподвижной

стрелкой (момент готовности и начало цикла) до нулевой от-

метки шкалы (конец цикла и выдача импульса на АФА) с бы-

стрым возвращением под действием возвратной пружины в ис-

ходное положение для начала следующего цикла.

КПТ-3 питается от бортовой сети постоянного тока напря-

жением 27 В, мощность потребления 10 Вт, а с внутренним

обогревом, который включается при —2° С, мощность потреб-

ления 45 Вт. Интервалометр выполнен в виде прямоугольного

корпуса и соединяется с АФА соединительным шнуром. На ли-

цевую панель прибора выведены кнопки включения и выклю-

чения интервалометра, кнопки единичных импульсов, рукоятка

установки интервалов и переключения диапазона, сбрасывае-

мый счетчик числа отснятых кадров, предохранитель, лампочки

сигнализации подачи импульса и перемотки пленки.

Точность выдерживания заданного интервала рассмотрен-

ных интервалометров электромеханического типа ±2%.

В качестве примера интервалометра электронного типа рас-

смотрим входящий в комплект АФА-М-34 интервалометр КПМ,

в котором используется интегрирующая /?С-цепочка разомкну-

того типа. Упрощенная блок-схема КПМ представлена на

рис. 139.

Начало цикла интервалометра (момент срабатывания реле

и подача через контакты К1 командного прибора) совпадает

с зарядом конденсатора С через контакты К2 до напряжения

стабилизированного источника питания в результате чего

схема сравнения переходит в закрытое состояние, реле обесто-

чивается, а его контакты размыкаются. Начинается процесс

разряда емкости С через сопротивление Я, выполненное в виде

трехдекадного набора резисторов, позволяющих устанавливать

242

Рис. 139. Блок-схема

электронного интервало-

метра

к АФА

интервала

интервал в пределах от 1 до 99 с с точностью до 0,1 с. По мере

разряда в соответствии с формулой

= (199)

напряжение на конденсаторе падает, и в момент, когда раз-

ность и

вх

—

станет равной пороговому напряжению открытия

каскада сравнения, происходит резкое увеличение его коэф-

фициента усиления, срабатывает реле, выдается командный

импульс, конденсатор перезаряжается и начинается новый

цикл.

Гарантированная точность КПМ ±1% в диапазоне интер-

валов 3-ь99 с и ±3% в пределах от 1 до 3 с. Использование

в приборе транзисторов и малогабаритных элементов позво-

лило сократить потребляемую мощность (3 Вт) и его габариты.

§ 84. Системы управления экспозицией

При естественном освещении местности яркость ландшафта

изменяется в очень широких пределах, поэтому для получения

аэрофотоснимков высокого качества необходимо регулировать

экспозицию в оптическом изображении.

Для этих целей созданы системы автоматического управле-

ния экспозицией (АРЭ). АРЭ выдает на аэрофотоаппарат сиг-

налы в соответствии с изменением освещенности местности.

Автоматическая система регулирования экспозиции вклю-

чает в себя фотоэлемент, сканирующий местность и вырабаты-

вающий сигналы, пропорциональные ее яркости, и преобразо-

ватель этих сигналов, т. е. система АРЭ автоматически решает

экспонометричеекую задачу фотографирования.

Существует несколько схем регулирования экспозиции:

1) регулируется диафрагма при постоянной выдержке;

2) регулируется величина выдержки при постоянной диаф-

рагме;

3) одновременно регулируются и выдержка, и диафрагма;

4) программное регулирование экспозицией без измерения

яркости светового потока, по ее расчетному значению.

Для повышения точности работы системы регулирования

в устройствах измерения яркости фотографируемых объектов

»/

9* 243

используется объектив аэрофотоаппарата. В случае когда све-

топриемиое устройство имеет самостоятельный объектив, то его

угол поля зрения должен быть равен углу поля зрения АФА.

Такие системы несколько ниже по точности, чем совмещенные,

но их конструкция значительно проще.

Приведенные выше схемы АРЭ имеют свои достоинства и

недостатки. Так, схема автоматического диафрагмирования

имеет малый диапазон допускаемых изменений яркости объек-

тов; схема программного управления, хотя и представляется

перспективной, однако отличается сложностью и иногда при-

водит к значительным ошибкам.

Наиболее широкое применение находит схема одновремен-

ного регулирования выдержки и диафрагмы, иногда ее назы-

вают последовательным регулированием, так как сначала ре-

гулируется выдержка, а затем отрабатывается диафрагма.

Хорошо отработан и нашел практическую реализацию спо-

соб регулирования по интегральной яркости. Однако ему при-

сущи значительные ошибки в определении экспозиции при фо-

тографировании с больших высот и контрастном ландшафте

(попадание бликующих поверхностей, облаков, глубоких теней

и т. д.).

Этот способ регулирования экспозиции применен в отечест-

венных аэрофотоаппаратах АФА-ТЭС, исследование и эксплуа-

тация которых показали достаточно надежные результаты. Так,

средние квадратические колебания интегральной плотности

аэронегатива не превышают ±14% в районах резкоконтраст-

ных и ±9% в районах со средним контрастом. Объективы

аэрофотоаппарата и светоприемного устройства в данной схеме

выполнены самостоятельно.

Принципиальная схема устройства такого типа показана на

рис. 140.

Через светофильтр /, компенсационный фильтр 2 и объек-

тив 3 светоприемника световой поток поступает на фотокатод

фотоэлемента 4. В .цепи фотоэлемента возникает фототок, про-

порциональный световому потоку, который после усиления

в блоке 5 поступает в устройство 6, регулирующее обороты

двигателя 7 аэрофотозатвора ро-

торного типа. Устройство 6 ре-

гулирует число оборотов затвора

в зависимости от величины по-

ступающего сигнала (фототока),

что, в свою очередь, приводит

к изменению выдержки при по-

стоянном максимальном значе-

нии относительного отверстия.

Если дальнейшее увеличение фо-

тотока не наблюдается, экспози-

ция является подобранной. В

И 1

Рис. 140. Блок-схема устройства АРЭ

244

случае когда достигнута минимальная выдержка, а фототок

продолжает увеличиваться, автоматически включается блок

синхронного изменения диафрагмы 8 аэрофотообъектива 9, ко-

торый изменяет диафрагму от максимального значения до ми-

нимального. Узел отработки диафрагмы связан с электриче-

ским датчиком, сигнал которого пропорционален площади

светового отверстия объектива. Этот сигнал сравнивается с вели-

чиной фототока, при равенстве их отработка диафрагмы прек-

ращается.

Рассмотренная схема регулирования экспозиции работает

в два этапа. На первом этапе происходит подбор соответству-

ющей выдержки путем ее изменения от максимального значе-

ния до минимального при неизменном относительном отверстии.

Если этого оказывается недостаточно, на втором этапе отраба-

тывается диафрагмирование аэрофотообъектива путем умень-

шения диафрагмы до достижения величины необходимой экс-

позиции, соответствующей условиям фотографирования.

Для учета светочувствительности аэрофотопленки в свето-

вой поток вводятся нейтральные компенсационные свето-

фильтры, являющиеся измерительными элементами, коэффи-

циент пропускания которых является логарифмической функ-

цией угла их поворота.

Схема автомата регулирования экспозиции обеспечивает фо-

тографирование при минимальной выдержке, что положительно

сказывается на геометрическом качестве аэрофотоснимка, так

как сдвиг изображения будет всегда минимальным.

§ 85. Оптический метод компенсации сдвига изображения

в кадровых АФА

Из анализа условий построения фотографического изоб-

ражения в кадровых аэрофотоаппаратах можно заключить, что

величина необходимой выдержки в ряде случаев превосходит

значение допустимой выдержки, обусловленной конструкцией

оптической системы. При нарушении названного условия на-

блюдается геометрическая нерезкость изображения, называе-

мая сдвигом изображения, приводящая к снижению разрешаю-

щей способности и дешифрируемости аэрофотоснимка по срав-

нению со случаем съемки аэрофотокамерой в статическом

положении.

Как было показано в разделе «Аэрофотозатворы», искаже-

ние изображения прямо пропорционально времени экспониро-

вания ^ и путевой скорости т и обратно пропорционально мас-

штабу фотографирования.

Величину сдвига можно охарактеризовать приближенной

формулой

6 = -^, (200)

9 Заказ № 1949

245

а зависимость разрешающей способности системы от сдвига —

выражением

где Яо — разрешающая способность системы без сдвига.

Для уменьшения и ликвидации сдвига изображения приме-

няют специальные меры, направленные на искусственное

уменьшение скорости изображения в фокальной плоскости

АФА. Широкое применение нашли методы компенсации сдвига,

выполняемые с помощью специальных устройств — компенса-

торов сдвига изображения (КСИ). Такие устройства использо-

вались в основном в аэрофотоаппаратах специального назначе-

ния. Однако в последние годы компенсация сдвига начинает

применяться и в топографических АФА, например, в США соз-

дана картографическая система АЫ/Н5К-28, куда входит аэро-

фотоаппарат КС-6А с компенсацией сдвига. Компенсация в ос-

новном осуществляется двумя принципиально различными

методами: параллельным сдвигом проектирующих лучей отно-

сительно аэрофотопленки и их наклоном. Первый метод назы-

вается механическим и рассмотрен в § 74; второй — называется

методом оптической компенсации (ОКСИ) и осуществляется

путем поворота АФА вокруг оси, проходящей через заднюю

узловую точку объектива, при помощи поворачивающегося зер-

кала или вращающихся оптических клиньев, расположенных

перед объективом.

При компенсации сдвига путем поворота АФА смещение

изображения определяется формулами:

для главной точки бо=/

ф^

для точки снимка, расположенной под углом со,

где ф — угловая скорость поворота камеры; I — время выдержки.

Из приведенных формул видно, что данным методом нельзя

равномерно компенсировать сдвиг изображения по всему полю.

При этом для поворота аэрофотокамеры с высокой точностью

в относительно короткий промежуток времени требуется мощ-

ная и сложная по конструкции установка. Этим объясняется, что

в кадровых АФА более широкое применение нашел метод ком-

пенсации сдвига с помощью двух вращающихся оптических

клиньев, представляющих собой призму с преломляющим уг-

лом, не превышающим нескольких десятков минут.

Принцип метода основан на перемещении изображения оп-

тическим способом при помощи клиньев, установленных в парал-

лельном пучке лучей, до объектива или между его компонен-

тами.

(201)

(202)

'246

а &

Рис. 141. Оптический метод компенсации сдвига изображения:

а — с одним клином; б — с двумя клиньями

Световые лучи, прошедшие через неподвижный оптический

клин с преломляющим углом, отклоняются от своего направ-

ления на величину

у =

(п

-1), (203)

где п

— показатель преломления стекла клина.

Смещение изображения в фокальной плоскости, вызванное

клином, равно

8г = г (п

—

/'—г. (204)

При вращении оптического клина каждая точка изображе-

ния будет перемещаться примерно по окружности с радиусом

г со скоростью

= фк Г, (205)

где г — расстояние от центра вращения до точки; ф

— угловая

скорость вращения клина.

Скорость результирующего движения изображения, в зави-

симости от угла поворота клина, изменяется как по направле-

нию, так и по величине (рис. 141). Из рисунка видно, что пол-

ная компенсация сдвига изображения будет в том случае, когда

скорости у

и равны по значению и направлены в противо-

9* 247

положные стороны. Однако при использовании одного клина

возникают дополнительные смещения изображения вследствие

поперечной декомпенсации клина. Этот недостаток вращатель-

ного движения устраняется применением двух оптических

клиньев, вращающихся в разные стороны. При повороте клиньев

на угол г|) скорость компенсации в фокальной плоскости равна

= 2 е 51п (п

—

= 2 г

51П г!?.

(206)

Так как составляющие векторов скорости вдоль оси X всегда

равны и направлены в противоположные стороны, то изобра-

жение колеблется с переменной скоростью только вдоль оси У.

Очевидно, что экспонирование кадра должно происходить в мо-

мент, когда скорости У

И равны и противоположны по на-

правлению. Точное равенство скоростей возможно в бесконечно

малый отрезок времени, и выдержка при фотографировании

всегда несколько больше этого времени, а следовательно, всегда

имеет место остаточный сдвиг. Этот сдвиг тем больше, чем

больше выдержка.

Оптический метод компенсации, так же как и механический,

весьма эффективен при плановой аэрофотосъемке. При откло-

нении оптической оси АФА от вертикали нарушается равно-

мерность скорости движения изображения по полю кадра,

следствием чего будет малая эффективность компенсаторов

сдвига. Для эффективной работы кадровых АФА при перспек-

тивной съемке необходимо применять специальные компенса-

торы совместно с бортовой вычислительной машиной, обеспе-

чивающие переменную скорость компенсации сдвига.

Недостатком оптического метода является и то, что клинья,

хотя и представляются совершенными с точки зрения изготов-

ления и качества оптическими деталями, приводят к потере

10—15% световой энергии.

§ 86. Размещение съемочных камер на летательных аппаратах

При выборе места расположения съемочной камеры на ЛА

необходимо учесть требования максимального удобства работы

оператора со всем комплектом аппаратуры, минимальное воз-

действие вибраций и ударных нагрузок. Для крепления АФА

к носителю съемочной аппаратуры служат специальные уст-

ройства, получившие название аэрофотоустановок (АФУ). Они

позволяют осуществлять разворот АФА вокруг его оси, обеспечи-

вать изменение положения оптической оси камеры в простран-

стве, предохранять АФА от ударных нагрузок при взлете и по-

садке самолета, уменьшать вибрации.

По конструкции и принципу действия АФУ разработаны и

применяются в производстве со стальными амортизаторами,

пневматическими, комбинированными, резиновыми. Известны

также АФУ с полимерными амортизаторами.

'248

Для крепления АФА, предназначенного для планово-пер*

спективной съемки, применяют автоматические качающиеся

аэрофотоустановки (АКАФУ). Для автоматического горизонти-

рования и ориентирования камеры применяют гиростабилизиру-

ющие установки. В условиях полета камера имеет 6 степеней

свободы (рис.142) относительно фотографируемой местности:

линейные перемещения относительно осей XX, У У, 11 и угло-

вые смещения со скоростью а>

(крен), со

(тангаж) и ©

(рис.143).

Ориентирование камеры, т. е. разворот ее вокруг оси 11,

необходим для устранения непараллельности оси XX приклад-

ной рамке АФА или направлению аэросъемочного маршрута.

Каждая АФУ состоит из двух частей: основания, посред-

ством которого установка крепится к самолету, и несущей рамы,

в которой устанавливается АФА.

Угловые и линейные смещения камеры во время экспониро-

вания, возникающие вследствие изменения пространственного

положения самолета и его вибраций, приводят к понижению

Рис. 142. Линейные и угловые пере-

мещения АФА

Рис. 144. Сдвиг изображения из-за

Рис. 143. Углы крена и тангажа изменения высоты полета

'249

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

Подождите немного. Документ загружается.