CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS TECNOLÓGICOS PARA AJUSTAR LOS SISTEMAS DEL EJE DE VISOR DE TELEVISIÓN ..
SMELKOV Vyacheslav Mikhailovich, Candidato de Ciencias Técnicas, Profesor Asociado
CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS TECNOLÓGICOS PARA AJUSTE DEL SISTEMA DE TELEVISIÓN DEL EJE DE MIRA
En [1], se propuso un método para ajustar la dirección del eje de observación de un sistema de televisión de dos cámaras. Se entiende por dirección del eje de mira de un sistema de televisión la orientación del ángulo del campo de visión de cada una de las cámaras de televisión (“gran angular” y “estrecho”) o la posición de los ejes ópticos de las cámaras de televisión. Se supone que en el espacio con respecto a la base del sistema de televisión, los ejes ópticos de las cámaras de televisión coinciden verticalmente y están espaciados horizontalmente por la distancia de la base.
La formulación del problema de regulación (ajuste) significa que una vez finalizado, los ejes ópticos de las cámaras de televisión deben ser paralelos entre sí y paralelos al plano de aterrizaje de la base del sistema de televisión. Una característica distintiva del método descrito en [1] es la necesidad de establecer los mismos ángulos del campo de visión de cada cámara durante el ajuste, lo que se logra fácilmente alineando las distancias focales de las lentes de la cámara, es decir, utilizando al menos una lente de zoom (lente de variación) como lentes.
Sin embargo, en la práctica, la tarea de ajustar el eje de observación se puede formular de tal manera que al ajustar el eje de observación se conserven los valores operativos de las distancias focales de las lentes utilizadas y se evite el uso de una lente con zoom. eliminado.
En este trabajo, para realizar esta tarea, se propone utilizar el diagrama de bloques del dispositivo de ajuste que se muestra en la Fig. 1. A diferencia de la opción [1], en la construcción de los elementos individuales del circuito se han realizado los siguientes cambios:
— de facto y durante el ajuste la primera cámara 2es “gran angular”, y la segunda cámara de televisión 3 es “angular estrecho”;
— se utiliza una nueva mesa de prueba de “campo de malla” como mesa reflectante 1;
— El generador de señales eléctricas “cruz central” se utiliza como generador de hojas de cálculo 7.
Fig. 1. Diagrama de bloques del dispositivo para
realizar el ajuste tecnológico de dirección
Eje de mira del sistema de televisión
Nueva mesa de pruebas 1diseñado teniendo en cuenta ambas opciones posibles para la posición relativa de las cámaras de televisión basadas en el sistema de televisión. Contiene dos grandes tablas de «campo de cuadrícula» superpuestas (izquierda y derecha), limitadas por puntos de referencia y desplazadas horizontalmente entre sí por la cantidad del espaciado básico de los centros geométricos de los fotodetectores, que es un múltiplo de los tamaños de celda de la mesa grande, así como dos pequeñas mesas de “campo de cuadrícula” (izquierda y derecha), limitadas por puntos de referencia y ubicadas simétricamente con respecto a su centro geométrico. Cada mesa grande y pequeña tiene una relación ancho-alto igual al formato del fotodetector; el tamaño de una celda en una tabla grande es un múltiplo del tamaño de una celda en una tabla pequeña por un factor k; el número de celdas M horizontalmente para cada tabla grande está determinado por la relación:
M = m · 1/k · f2/f1, (1)
y el número de celdas N verticalmente – según la relación:
N = n · 1/k · f2/f1, (2)
donde myn son el número correspondiente de celdas horizontal y verticalmente para cada tabla pequeña;
k es el factor de multiplicidad de celdas;
f1 y f2: distancias focales para cámaras de televisión de “gran angular” y “de ángulo estrecho”.
Un ejemplo de mesa de reflexión 1para el valor de la separación básica de los centros geométricos en 4 celdas grandes, la relación de distancias focales (f2/f1) igual a 4 y el factor de multiplicidad de celdas (k) igual a 2, se muestran en la Fig. 2.
Fig. 2. Tabla de prueba “campo de malla”
La tabla contiene 20 celdas grandes horizontalmente y 12 celdas grandes verticalmente. El centro geométrico de la mesa está marcado por el punto “O”. A la izquierda del centro «O», el punto «A» está marcado horizontalmente desplazado por dos celdas grandes, y a la derecha, también desplazado por dos celdas grandes, está marcado el punto «B». Desplazado verticalmente hacia abajo con respecto al centro «O» por cuatro celdas grandes, el punto «C» está marcado en la mesa. La mesa grande de la izquierda está marcada con marcadores horizontales en forma de cuña y la mesa grande derecha está marcada con marcadores verticales en forma de cuña. Se considera que el tamaño de una celda grande horizontal y verticalmente es igual a un cuarto de la separación horizontal básica de los ejes ópticos de las cámaras de televisión. Supongamos que el valor de la distancia base especificada es 68 mm, entonces el tamaño de la celda grande es (17×17) mm.
Dos mesas pequeñas (izquierda y derecha), limitadas por Los puntos de referencia en forma de diamante están ubicados simétricamente con respecto al centro geométrico «O». Cada una de estas tablas contiene 8 celdas pequeñas horizontalmente y 6 celdas pequeñas verticalmente. Las dimensiones de una celda pequeña son la mitad de las dimensiones correspondientes a una celda grande, es decir en nuestro ejemplo son – (8,5×8,5) mm.
Generador 7 Diseñado para generar una señal eléctrica “cruz central”. El tamaño de la «cruz» vertical y horizontalmente ocupa toda la altura y el ancho de la pantalla del monitor, respectivamente. A la salida del generador 7, con una carga de (75 ± 3,75) Ohmios, se genera una señal de televisión completa con un pico a pico (1 ± 0,2) V de la imagen total, cuyos componentes son la señal de vídeo de entrada y la señal de “cruz central”. Diseño de circuito del generador 7se puede realizar sobre la base del procesador PIC16F873-201/SP, muy conocido en el mercado ruso.
Consideremos el proceso de ajustar la dirección del eje de observación de un televisor. sistema, utilizando el diagrama de bloques de la Fig. 1.
Asume que es una cámara de televisión 2Se utilizó el módulo de cámara VNI-702, producido por JSC “EVS” (San Petersburgo), y la distancia focal de la lente era de 30 mm. El fotodetector de este módulo es una matriz CCD con un número de elementos de 768(H)x576(V) y un tamaño de objetivo de 1/2 pulgada o (6,4×4,8) mm en formato 4/3. Por lo tanto, el valor operativo del campo de visión angular de la primera cámara de televisión es 12(H)x7,8(V) grados.
Utilice el mismo módulo de cámara que la 3 cámara de televisión, pero la distancia focal de la lente es de 120 mm. Entonces el valor operativo del campo de visión angular de la segunda cámara de televisión será de 3(H)x2(V) grados.
Como monitor de vídeo 5Se recomienda utilizar un monitor con un convertidor de señal a luz hecho sobre la base de una pantalla de cristal líquido, en el que, en comparación con un cinescopio en un tubo de rayos catódicos, no hay distorsiones de coordenadas de la trama.
Como puntero láser 6Se puede utilizar el módulo láser KLM-650/5 de la empresa “FTI-Optronik” (San Petersburgo), que proporciona un puntero láser. longitud de onda de radiación de 650 nm, un diámetro inicial del haz de radiación de no más de 3, 4 mm y una potencia de radiación láser de al menos 5 mW.
Canal 8diseñado para establecer la dirección de la radiación láser desde el designador de objetivo 6. El canal 8 se puede realizar en forma de “ranura” en la base 9 del sistema de televisión mediante fresado de precisión.
Las cámaras de TV 2 y 3 funcionan simultáneamente en el modo de sincronización de frecuencia y fase de escaneo vertical y horizontal desde la señal de sincronización del receptor de la cámara 2 .
El interruptor de señal de vídeo 4en un comando externo la envía a la entrada del generador 7Señal de televisión completa desde la cámara 2 o desde la cámara 3. En el generador 7, se agrega una señal de marcador de “cruz central” a la señal de video. La señal de imagen total se reproduce en el monitor de vídeo 5.
Primero, la posición de la mesa reflectante 1 se orienta de manera que que al mirarlo el ajustador puede fijar el punto del puntero láser en el punto “C”.
Luego comienzan a analizar imágenes de televisión. Supongamos que una señal de vídeo de una cámara de televisión «gran angular» 2 se conmuta a la salida de un sistema de televisión.
Ajustando suavemente dentro de pequeños limita “hacia delante y hacia atrás” la posición de la mesa reflectante 1, la imagen de su mesa derecha grande se introduce en la trama del fotodetector según los puntos de referencia (Fig. 3). Las dimensiones de la región inscrita son 16 (H) x 12 (V) celdas grandes. El formato de esta área es 4/3, y su centro geométrico coincide con el punto “B” de la tabla 1.
Luego, utilizando los ajustes del mecanismo de movimiento angular de la dirección de su eje óptico previstos en el diseño de la cámara de televisión 2, se logra la alineación máxima del centro observado de la imagen de televisión “B” de la Se logra la tabla de reflexión 1 con el centro geométrico de la cruz electrónica.
Fig. 3. Imagen de la pantalla del monitor de vídeo
desde una cámara de televisión “gran angular”
A continuación, sin cambiar la posición espacial de la mesa de reflexión 1, la Señal de imagen de la cámara de televisión de “ángulo estrecho” 3. Al mismo tiempo, en la pantalla del monitor de vídeo 5Se debe observar una imagen de una pequeña mesa izquierda con centro en el punto “A” y limitada por puntos de referencia en forma de rombo (Fig. 4). El formato de esta área es 4/3 y el número de celdas pequeñas de la imagen de televisión observada es 8(H)x6(V). Luego, de manera similar, usando ajustes al mecanismo de movimiento angular de la dirección del eje óptico de la cámara de “ángulo estrecho” 3, se logra la alineación máxima del centro observado “A” con el centro geométrico de se logra la cruz electrónica.
Fig. 4. Imagen de la pantalla del monitor de vídeo
de una cámara de televisión de “ángulo estrecho”
El ajuste de la dirección de visualización del sistema de televisión se considera completado si, al cambiar las imágenes de televisión, los centros «A» y «B» de la mesa de reflexión en ellas coinciden consistentemente con el centro del marcador electrónico, y la proyección del La sonda láser se mantiene en el punto “C”.
Realizaremos una evaluación de ingeniería del resultado técnico de la invención propuesta.
Al combinar los centros de la mesa “A” y “B” con el centro electrónico, la precisión de la dirección del eje de mira del sistema de televisión está determinada por el grosor del marcador electrónico horizontal y vertical, que son 2 elementos de expansión. en cada dirección.
Para el campo de visión angular horizontal de una cámara “gran angular” 2, que es de 12 grados angulares, y el fotodetector utilizado con el número de elementos en una fila de 768, esto proporciona el siguiente valor de error (D) en el no paralelismo del avistamiento:
D = (12/768 · 2 · p/180 · 1000) mrad. (3)
Como resultado, obtenemos un error en la dirección de visión de 0,54 mrad.
Obviamente, para una cámara de «ángulo estrecho», para la cual el campo de visión angular es de 3 grados angulares , el valor de error (D) cuando se ajusta la dirección de visión será cuatro veces menor, es decir aproximadamente 0,14 mrad.
Como conclusiones
- De la relación (3) se deduce que para ambas cámaras, la El error de visualización será menor cuanto mayor sea la capacidad de información del fotodetector.
- Para aumentar la objetividad del resultado del ajuste del sistema de televisión, es aconsejable complementar el diagrama de bloques del dispositivo para su implementación con una computadora personal, que proporciona la medición de los desplazamientos angulares «residuales» de la señal de entrada de la dirección de la imagen resumida del eje de observación.
Literatura
1. Smelkov v.m. Método para ajustar la dirección del eje de observación de un sistema de televisión./Equipo especial, 2004, No. 5, p. 14 – 18.