70mm间歇式同步高速摄影机系统的研究

    0 引言

    高速摄影是记录高速流逝过程的某一瞬时状态或全部历程的手段,它所获得的大量准确的时空信息,为研究高速现象的发生机理和运动规律提供了可靠的依据1高速摄影机发展至今,其种类繁多,用途广泛[1]1在各种高速摄影机中,间歇式高速摄影机由于具有较高的画幅质量(较高的画幅稳定性和分辨率),光特性好,结构比较简单,在频率不是很高的体育运动、中速机械运动、弹道研究等许多方面应用很广泛[2]170 mm同步高速摄影机系统主要是用于拍摄激光制导炸弹、火箭、导弹的三维飞行姿态和空间参数的测试设备。

    1 系统组成和工作原理

    1.1 系统组成

    同步系统高速摄影机由高速摄影机及电控系统组成1图1为70 mm同步高速摄影机系统外观图片。

    1.1.1 高速摄影机系统

    高速摄影机系统主要包括输片机构、传动及快门系统、摄影光学系统、数据记录系统、摄影控制系统和取景检焦系统组成,如图2.

    1.1.2 电控系统

    电控系统由摄影控制系统、点阵信息系统、调光和十字丝系统、操作控制系统、测角系统组成,如图3.

    1.2 系统工作原理

    70 mm同步高速摄影机根据控制系统摄影频率的选择和B码时统送来的摄影脉冲,控制摄影机使其快门中心与摄影脉冲前沿一致1时统送来一个脉冲信号,摄影机同步拍摄一幅画面,达到多站同步工作的目的。

    70 mm同步高速摄影机所拍摄的胶片记录了飞行目标的像、十字丝投影像和点阵全部信息1点阵信息中方位角度值和俯仰角度值表示胶片画幅十字丝中心的位置,此角度值再加上目标像到画幅十字丝中心位置的脱靶量,即是飞行目标相对于高速摄影测量仪的瞬间空间位置数据。

    2 摄影机系统的设计

    摄影机由本体、输片机与检焦镜组成。

    2.1 输片机

    输片机是摄影机的关键部件,它起着供片、间歇式停片、收片的作用,其主要部件有:抓片机构、定片机构、堆断片报警机构、加热器、片量指示器和片门等1根据拍摄画幅不同,70 mm同步高速摄影机的输片机构有四片孔和八片孔两套1两套输片机构的结构形式,接口尺寸完全一致,可以实现用户的快速更换1图4为四片孔输片机构图片。

    2.1.1 抓片机构与定片机构

    抓片机构的主要作用是间歇输送胶片1高速抓片机构是间歇式高速摄影机的核心部件,其结构和技术参数决定了摄影机的主要性能170 mm高速摄影机的设计采用双联曲柄摇杆块式抓片机构1与其他机构相比,该种机构动力学特性较好,而且结构简单、紧凑、刚度好,输片准确性便于调整[3]1抓片机构是通过高精度齿轮使两套曲柄摇杆机构同速同相位运动,即两套抓片爪同时进入胶片片孔,同速带动胶片运动,同时退出片孔。