§ 56 Стереограф ф. В. Дробышева

Стереограф проф. Ф. В. Дробышева, основная модель которого СД-3 приведена на рис. 78,— стереофотограмметрический прибор, предназначенный для создания топографических карт по аэрофо­тоснимкам. Пространственная засечка строится механическим путем согласно теории обработки снимков с преобразованием связок проектирующих лучей. Конструктивная форма засечки — треугольник плюс параллелограмм. Так как снимки на приборе расположены вдоль оси У, то параллелограмм также ориентирован примерно вдоль этой оси. Влияние углов наклона снимков учиты­вается с помощью коррекционных плоскостей, которые вводят по­правки в координаты точек снимков путем изменения фокусных расстояний проектирующих камер.

Прибор состоит из собственно стереографа 1 и координато­графа 6, установленных на общем столе. Запасные принадлежно­сти находятся в тумбочке 8, в верхней части которой располага­ется световой пульт 7, используемый для центрирования снимков в снимкодержателях.

Управление работой прибора наблюдатель выполняет с по­мощью трех штурвалов: двух ручных и ножного. Левый ручной штурвал 12 служит для перемещения измерительной марки в про­странстве модели вдоль оси X, а правый ручной штурвал 10 — вдоль оси Y. Ножной штурвал 11 служит для стереоскопического наведения измерительной марки на точки модели с целью изме­рения координат Z. Ножная педаль 9 включает соленоид на коор­динатографе, и в результате происходит опускание карандаша или резца, вставленного в соленоид, на основу создаваемой карты.

Стереоскопическое наблюдение пары снимков, установленных в снимкодержатели 4, производится через окуляры 2, имеющие увеличение 7^х. Установка глазного базиса осуществляется смеще­нием правого окуляра относительно левого винтом 3. Снимок с опорными точками крепится на подставке 14.

Принцип работы коррекционного механизма стереографа сле­дующий. Предположим, что из центра проекции S (рис. 79) по­лучен снимок Р с фокусным расстоянием f и углом наклона α₀. Используя принцип обратимости фотографического процесса, про­изведем трансформирование снимка Р с сохранением элементов внутреннего ориентирования. Центральным проектированием из точки S точку снимка (точка т) перенесем на горизонтальную плоскость P_t (точка m_t), которая отстоит от центра проекции S на расстоянии ft= f + δf, называемом фокусным расстоянием трансформированного изображения.

Теперь выполним трансформирование снимка Р с преобразо­ванием связки проектирующих лучей. Для этого новый центр про­екции S' расположим на отвесном луче Sn. Расстояние от точки S' до горизонтальной плоскости, проведенной через линию неискаженных масштабов аэрофотоснимка Р (точка с), будет исходным фокусным расстоянием F проектирующей камеры. В ходе транс­формирования необходимо получить на плоскости P_t такое же трансформированное изображение, как и при проектировании с подобной связкой. Введем дополнительную плоскость Р_к. Чтобы три плоскости Р, Р_к и P_t находились в перспективном соответст­вии, плоскость Р_k должна проходить через преобразованную ли­нию горизонта (точка I_k) и линию пересечения плоскостей Р и P_t (точка V). Угол наклона плоскости Р_к обозначим α_k. Точки снимка Р перенесем на плоскость Р_k пучком лучей, параллельным линии SS', например, лучи mm_k, II_k. С плоскости Р_k центральным проектированием из центра S' перенесем точки (точка m_k ) на плоскость P_t. В результате получим трансформированное изобра­жение, аналогичное полученному при подобной связке, фокусное расстояние которого относительно центра проекции S' будет F_t= F+δf

Плоскость P_k называется коррекционной плоскостью. Ее по­ворот вокруг преобразованной линии горизонта — изменение угла α_k — вызывает смещение по высоте плоскости P_t и тем самым из­менение фокусного расстояния трансформированного изображе­ния. Следовательно, данный способ трансформирования снимков вводит поправки за перспективу с масштабным коэффициентом

Связь между углами наклона аэроснимка а_о и коррекционной плоскости а _k определяется зависимостью

где — коэффициент преобразования связки проектирующих лучей.

Теория стереографа основана на условии, что плоскости P_k и P_t проходят через линию неискаженных масштабов, т. е. k_t =1, f_t = f, F_t = F. В этом случае условия строгой работы коррекцион-ного механизма прибора будут следующими:

1) аэроснимок должен быть наклонен на угол α_о, который он имел в момент экспонирования;

2) коррекционная плоскость должна быть наклонена вокруг линии неискаженных масштабов аэроснимка на угол

3) вертикальное перемещение каретки перемены фокусного расстояния ΔF, опирающейся на коррекционную плоскость, дол­жно быть параллельно линии, на которой расположены центры проекции S и S'.

Однако на приборе указанные условия не соблюдаются. Во-первых, снимки расположены горизонтально, что приводит к ошибкам при измерении координат, равным разности отрезков ст = r и r', т. е. δr = r— r '= r —rcos α_о или, учитывая малость угла α_о, δr =0,5 r α_о ²

Во-вторых, коррекционная плоскость не пересекает снимок по линии неискаженных масштабов из-за того, что центр вращения плоскости (точка о_k.) расположен ниже ее рабочей поверхности на величину l. С учетом того, что фокусное расстояние трансфор­мированного изображения зависит от угла наклона снимка, при обработке пары снимков с разными углами наклона возникает не­равенство F_tл и F_tп

Наличие указанных отклонений приводит к дополнительным наклонам модели, разномасштабности по осям X и У, искажению базисной составляющей bz- Чтобы эти искажения были практиче­ски малы, на стереографе следует обрабатывать гиростабилизированные аэроснимки, имеющие углы наклона α_о 1°.

Из-за горизонтального расположения снимков возникает необ­ходимость вводить децентрации, чтобы обеспечить установку точки надира снимка на отвесном луче:

где d_α, d_ω—отсчеты в миллиметрах со шкал винтов а и со с уче­том места нуля.

Кинематическая схема стереографа приведена на рис. 80. На станине, прикрепленной к столу координатографа, установлены направляющие, по которым перемещается каретка У. На ней на­ходятся направляющие, по которым перемещается каретка X. Ка­ретки X и У приводятся в движение с помощью ручных штур­валов.

Рис. 80. Кинематический схема стереографа

Рис. 81. Схема наблюда­тельной системы стерео­графа: ход оптического луча в левой (а) и правой (б) ветвях наблюдатель­ной системы; в — вид сверху на положение опти­ческих элементов правой ветви

На каретке X вертикально установлены направляющие, по ко­торым с помощью ножного штурвала перемещается каретка Z. Вращая штурвалы X, У и Z, можно перемещать каретку Z вдоль трех координатных осей прибора.

На каретке X имеются горизонтальные направляющие диффе­ренциальных кареток х_л и х_п, а на последних — горизонтальные направляющие дифференциальных кареток у_л и у_п, на которых установлены снимкодержатели Р_л, Р_п и вертикальные направляю­щие кареток изменения фокусного расстояния ΔF_Л, ΔF_n. Послед­ние шаровыми опорами скользят по стеклянным коррекционным плоскостям Р_кл и Р_кп, которые смонтированы на станине и могут наклоняться с помощью микрометренных винтов 13 (см. рис. 78), установленных в передней части станины. На каретках ΔF_Л, ΔF_n установлены нижние шарниры т_л, т_п, точки пересечения осей которых соответствуют точкам на снимках, на которые наведены марки. Верхние шарниры 5_Л и S,,, точки пересечения осей кото­рых представляют собой центры проекции, прикреплены к ста­нине рядом с наблюдательной системой. Через шарниры S_л, S_п, т_л и т_п проходят проектирующие стержни ^_л и R_n, определяю­щие направления пары одноименных проектирующих лучей.

При вращении штурвалов X, Y и Z шаровые опоры кареток А/^л и AFn скользят по коррекционным плоскостям, и при их на­клонном положении происходит вертикальное смещение кареток. Одновременно с ними смещаются нижние шарниры т_л, т_п, кото­рые скользят вдоль проектирующих стержней, что при наклоне последних приводит к смещению в горизонтальной плоскости диф­ференциальных кареток, несущих снимкодержатели. Эти смеще­ния соответствуют величинам поправок за углы наклона аэро­снимков в координаты наблюдаемой точки.

На каретке Z имеются три суппорта, позволяющие устанавли­вать на приборе базис проектирования, проекция которого на ось X устанавливается смещением нижнего конца проектирующего стержня Ял на величину Ь_х, а проекции на оси Y и Z — смеще­нием нижнего конца стержня R_n на величины by и b_z. Для этого на суппортах Ь_х и b_z установлены шаровые опоры М_л и М„ про­ектирующих стержней, центральные точки которых определяют положение точки модели в координатной системе прибора.

Снимкодержатели имеют повороты на угол к и движения для введения децентраций А_х (на рисунке не показаны).

Наблюдательная система предназначена для стереоскопиче­ского рассматривания пары снимков и наведения измерительных марок на точки, а также для установки поперечных децентраций. На рис. 81, а и б показан ход оптического луча в левой и правой ветвях наблюдательной системы, которые несколько отличаются друг от друга. Лучи с изображением точек снимка Р попадают в призму 1, которая направляет их в объектив 2. Снимок распо­ложен в фокальной плоскости объектива 2, поэтому оптические лучи выходят из него параллельным пучком, проходят оптиче­скую систему 3 и попадают в объектив 4, в фокальной плоскости которого расположена стеклянная пластинка 6 с награвирован­ной измерительной маркой. Совместное изображение точек снимка и марки рассматривается через окуляр 7, перед которым установ­лен оптический клин 8.

Оптические элементы 3'"—8 (рис. 81,в) правой ветви закреп­лены на суппорте установки глазного базиса b_r. Так как призмы 3', 3" и 3'" находятся в параллельном пучке лучей, идущем между объективами 2 и 4, то при приближении (удалении) призмы 3'" к призме 3" изображение правой марки не будет сходить с точки снимка.

Призма 1 и объектив 2, а в левой ветви и система 3 находятся на суппорте установки децентраций Δ_у.

Координатограф соединяется с прибором через редукторы 5 (см. рис. 78), расположенные сзади прибора. Сменой шестерен в редукторах устанавливают коэффициент перехода от масштаба модели к масштабу карты.

Технические характеристики стереографа СД-3: