狭缝联动摄影外弹道测试基础系统空间基准线的建立
1引言
不少人在研究用多台狭缝摄影机拍摄空间高速飞行物(如枪、炮弹丸),研究弹丸飞行稳定性等问题。为了使相机摄影捕获率高,影象便于判读处理,需要建立一个空间参照坐标系。我们在分析建立机械式外基线和内基线之后,研制出一套由DJD一1型激光定向经纬仪、五棱镜校准仪、炮管方向线以及标杆等组成的空间方位标定系统(以下简称《标定系统》),如图1所示。
I表示输入光束,亚、111表示输出光束(也是二相机的光轴方向)。三光束正交,正交误差为1产。正交点即为弹丸质点理想位置。相机分别对激光束和弹丸二次拍摄,在同一张胶片上得到弹丸和空间基准线的影象。
用此系统标定摄影系统时所用设备少,对相机瞄准精度要求不高,而且标定准确可靠,设备便于装卸携带。
2激光准直的可靠性
《标定系统》所建立的空问三维坐标系的三条袖 X、Y、Z是用三条可见的激光束来星现的。而众所周知,激光束方向和强度会随时间发生漂移。引起激光束漂移有两个方面的原因,其一是氦氖激光管工作时阳极和阴极温度不一致,产生一个不均匀的温度场,使谐振腔产生相对变化,导致光斑漂移。为了克服和减轻由此而引起的光斑漂移。我们选用了DJD-1型激光定向经纬仪。此仪器采用光导纤维导入式光点投影成象系统克服了激光器自身热变形引起的光束漂移。其二是外界大气的影响,冷热空气的对流,空气抖动引起的光束漂移。经多次现场观察和室外光束漂移实验表明,这种漂移一般小于10角秒/时。
如图2所示。若激光漂移量为2a,占为基线位移量,图中P是相机物镜,f,是物镜焦距。
则
这里。很小,tga‘a。所以
按极大值a=5角秒/时计算,物镜焦距f,=Zo6mm时,2占=o.olmm=10件m。
从以上分析,采用氦氖激光束作为空间毯准线是可行的。三光束的正交误差完全由二向五棱镜的制造误差决定。此处正交误差即为仪器系统误差,可测知。
3基线的摄取
对空间的基准线一一激光束摄影,在胶片上便得到一条细实线影象。此后相机再对弹丸拍摄,即在同一张胶片上采用二次曝光的方法,得到基线和弹丸影象。
高速狭缝相机是在胶片的前方放置一狭缝,缝宽为b,缝垂直于胶片运动方向。激光斑被认为是一个定标。相机鼓轮在高速运转中,激光斑逐点在胶片上曝光,形成了一条细实线。相机如果直接对准激光斑,成象所得基线粗且不清晰。在第一次曝光时,外界自然光进入相机,造成严重的灰雾度,影响弹丸影象的质量。为了克服以上弊病采用如下措施:
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