火炮精度測試光學基準線產生裝置的製作方法

2023-05-23 03:00:01

專利名稱：火炮精度測試光學基準線產生裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及火炮精度測試儀器中的光學部分，該儀器安裝在火炮身管上靠近炮耳軸的位 置，用於測試火炮裝定角精度、穩定器穩定精度、同步精度、火炮跟隨瞄準線精度等，屬於 兵器火控技術領域。
背景技術：
武器裝備動態性能是靶場鑑定、定型試驗評定系統的重要戰術技術指標之一。自行火炮、 坦克、步兵戰車和兩棲裝甲突擊車均裝備先進的火控系統，其動態性能指標直接影響首發命 中概率，是射擊試驗前需要檢查和考核的主要試驗項目。可以通過測量火炮裝定角精度、穩 定器穩定精度、同步精度、火炮跟隨瞄準線精度等參數，給出一定距離範圍內的首發命中概 率，從而評定武器裝備的動態性能。而上述參數的測量需要藉助測試儀器完成。已知技術中 有一項由專利號為200520103328. 2的專利文獻公開，名稱為"火炮系統穩定精度綜合測試儀" 的技術方案，該儀器由CCD攝像機、圖像採集卡和計算機組成，可實現包括瞄準線和火線穩 定精度、低速平穩性、自動調炮精度、過渡過程(超調量)、零位漂移量等參數的測試，在2~3° 視野範圍內測試精度(1 o )《0.05附,7 。

發明內容
雖然在已知技術中有火炮穩定精度的測試儀器，但是， 一是並未公開具體的技術方案， 尤其缺乏的是產生光學基準線的具體方案，而在該類測試儀器中，建立光學基準線是完成測 試的關鍵方案，一定距離範圍內的首發命中概率所需的全部參數的測試都有賴於光學基準線； 二是沒有在設置了CCD接收系統的同時,又配備目視系統的方案。為了彌補已知技術的不足， 我們發明了一種火炮精度測試光學基準線產生裝置。
本發明的一種方案見圖1或者圖3所示，該裝置由靶標望遠物鏡1、分劃板2、分劃板十 字線顯微物鏡3、分光直角稜鏡4、反射直角稜鏡5、濾光鏡6、聚焦透鏡7、 CCD8、偶次反
射稜鏡9、目視物鏡10和目視目鏡11組成；靶標望遠物鏡l、分劃板2、分劃板十字線顯微 物鏡3、分光直角稜鏡4、偶次反射稜鏡9位於第一根橫向光軸上並依次排列；反射直角稜鏡 5、濾光鏡6、聚焦透鏡7、 CCD8位於與第一根橫向光軸平行的第二根橫向光軸上並依次反 方向排列；分光直角稜鏡4、反射直角稜鏡5又位於一根與所述兩根橫向光軸垂直並相交的 第一根縱向光軸上並依次排列；偶次反射稜鏡9、目視物鏡IO、目視目鏡ll位於與第一根橫 向光軸相交並垂直的第二根縱向光軸上並依次排列。
本發明的另一種方案見圖2所示，該裝置由靶標望遠物鏡l、分劃板2、分劃板十字線顯 微物鏡3、分光直角稜鏡4、反射直角稜鏡5、濾光鏡6、聚焦透鏡7、 CCD8、目視物鏡10 和目視目鏡11組成；靶標望遠物鏡1、分劃板2、分劃板十字線顯微物鏡3、分光直角稜鏡4、 目視物鏡IO、目視目鏡ll位於第一根橫向光軸上並依次排列；反射直角稜鏡5、濾光鏡6、 聚焦透鏡7、 CCD8位於與第一根橫向光軸平行的第二根橫向光軸上並依次反方向排列；分光 直角稜鏡4、反射直角稜鏡5又位於一根與所述兩根橫向光軸垂直並相交的縱向光軸上並依 次排列。
上述技術方案的技術效果在於，將該裝置安裝在火炮身管接近炮耳軸處，經進一步調整， 使得該裝置的橫向軸線與火炮身管幾何軸線即火炮軸線平行，成為火炮精度測試儀器的光學 基準線。分劃板2位於靶標望遠物鏡1的焦平面處。靶標望遠物鏡1攝取無窮遠處靶標十字 線像，與分劃板2上的十字線像一同經過由分劃板十字線顯微物鏡3與聚焦透鏡7組成一個 顯微系統即CCD接收系統成像於CCD8上，轉換為電信號，再由後續的計算機圖像處理裝置 處理，最終獲得各種精度參數。為了在CCD8和觀察者肉眼12上同時成像，採用分光直角稜 鏡4將光路分為兩路。反射通向CCD8的一路經反射直角稜鏡5的再次反射， 一則實現光路 的偶次反射以獲得正像，二則使裝置的結構緊湊，從而佔用較小空間。透射通向觀察者肉眼 12的一路要麼經偶次反射稜鏡9反射至由目視物鏡10和目視目鏡11構成的目視系統，要麼 直接通向該目視系統，只是前者在觀察者能夠觀察到正像的同時使得裝置的結構緊湊。CCD 成像系統屬於弱光成像系統，因此，在CCD8前需要加裝濾光鏡6。
在武器裝備的火控系統中，瞄準線和火炮軸線之間的夾角需精確地達到瞄準角，這樣炮
長射擊時才能命中目標。這個夾角即火炮裝定角，它產生了炮彈拋物線彈道，由火炮控制計 算機解算，反饋給火炮穩定器，炮長據此進行精確瞄準射擊。根據火炮瞄準線獲取裝置中的 靶標十字線中心與裝定後的本發明之基準線產生裝置中的靶標十字線中心在CCD上成像的 距離獲得實測角度，與計算機給出的裝定角之間的偏差，即為火炮裝定角精度。本發明之裝 置的測量精度(1 o)《0.05aw7。
關於穩定器穩定精度的測量，自行火炮、坦克的炮塔用穩定器穩定，自行火炮、坦克以 中等速度(20 25^/;O行駛在中等起伏的路面上，火炮擺動振幅的平均值，即為穩定器穩定 精度，標準為水平士3附//，高低土1柳7，自行火炮、坦克在行進中，炮塔應穩定在此範圍內。 那麼，本發明之基準線產生裝置的CCD視場中靶標十字線像處於抖動狀態，實時記錄其抖動 軌跡，然後諸點判讀，讀出基準線產生裝置的CCD視場中靶標十字線像中心與CCD電十字 中心的偏差，便可測出穩定器穩定精度。本發明之裝置的測量精度(lQ)《0.05m;/。
火炮與瞄準鏡同步精度是指在靶標移動、自行火炮或者坦克靜止的情況下，在火炮俯仰 範圍內，火炮隨動於火炮瞄準鏡，瞄準線與火炮軸線保持同步的精度。本發明之基準線產生 裝置中的CCD視場中分劃板十字線像與靶標十字線像兩十字中心距離始終對應於其裝定角， 其誤差表徵了同步精度。本發明之裝置的測量精度(lo)《0.05m//。
火炮跟隨瞄準線精度是指在靶標移動、自行火炮或者坦克也移動的情況下，在一定瞄準 速度範圍內，即高低向小於10mil/s，方位向小於20mil/s，火炮跟隨瞄準線的誤差。具有穩像 功能的現代火控系統能在行進中瞄準射擊，在炮長瞄準過程中，瞄準鏡將火炮相對於瞄準線 在水平和垂直方向的失調角信號輸出給控制盒，控制盒把火炮位置信號送給火控分系統，代 替穩定器中原角度陀螺信號去驅動火炮，火炮的位置反饋到瞄準鏡構成閉環，使火炮隨動於 瞄準線，即炮長從瞄準鏡中看到哪裡，火炮跟著轉到哪裡。由瞄準線獲取裝置中的靶標十字 線與本發明之基準線產生裝置中的靶標十字線兩個十字中心的距離相對於裝定角的誤差即為 火炮跟隨瞄準線精度。本發明之裝置測量精度(lo)《0.05m//。


圖1是本發明之基準線產生裝置一種方案結構示意圖。圖2是本發明之基準線產生裝置
的另一種方案結構示意圖。圖3是本發明之基準線產生裝置前一種方案的簡化示意圖，該圖 兼做摘要附圖。
具體實施例方式
本發明的一種具體方案見圖1所示，該裝置由靶標望遠物鏡1、分劃板2、分劃板十字線 顯微物鏡3、分光直角稜鏡4、反射直角稜鏡5、濾光鏡6、聚焦透鏡7、 CCD8、偶次反射稜 鏡9、目視物鏡10和目視目鏡11組成。靶標望遠物鏡l、分劃板2、分劃板十字線顯微物鏡 3、分光直角稜鏡4、偶次反射稜鏡9位於第一根橫向光軸上並依次排列。靶標望遠物鏡l由 雙膠合透鏡13和負彎月透鏡14組成，採用負彎月透鏡14可以使整個光學系統的光路縮短， 靶標望遠物鏡1的焦距/。 =199.75ww 。在分劃板2上膠合一塊消像差透鏡15，分劃板2位 於耙標望遠物鏡1的焦平面處。分劃板十字線顯微物鏡3採用雙膠合透鏡。反射直角稜鏡5、 濾光鏡6、聚焦透鏡7、 CCD8位於與第一根橫向光軸平行的第二根橫向光軸上並依次反方向 排列。聚焦透鏡7由一種雙膠合透鏡和一種負彎月透鏡組合而成，能夠使CCD8上的成像清 晰。由分劃板十字線顯微物鏡3與聚焦透鏡7組成CCD接收系統的組合焦距,=137.48 。在 聚焦透鏡7與CCD8之間加入由一種負彎月透鏡、 一種凹透鏡和一種正彎月透鏡組成消場曲 物鏡16。 CCD8採用^"CCD，像面尺寸為6.8x8.8(wm2)，故CCD接收系統視差角為
2.75° x 3.666°，能夠滿足測試對對角線視場^4.5。的要求。分光直角稜鏡4、反射直角稜鏡5 又位於一根與所述兩根橫向光軸垂直並相交的第一根縱向光軸上並依次排列。分光直角稜鏡 4是一種雙膠合直角稜鏡。偶次反射稜鏡9、目視物鏡IO、目視目鏡ll位於與第一根橫向光 軸相交並垂直的第二根縱向光軸上並依次排列。偶次反射稜鏡9採用五稜鏡，五稜鏡可以實 現光路折轉和偶次反射，並且，由於該五稜鏡處於會聚光路中，使得安裝調試更方便。目視 物鏡10由一種雙膠合透鏡與一種負彎月透鏡組成。目視目鏡ll由兩個相同的雙膠合透鏡對 稱組合而成。目視目鏡11焦距,'=17.5附附，視放大率r:8x，出瞳距(=11.8/w ，出瞳直
徑￡)'= 5附附。
權利要求
1、一種火炮精度測試光學基準線產生裝置，其特徵在於，該裝置由靶標望遠物鏡(1)、分劃板(2)、分劃板十字線顯微物鏡(3)、分光直角稜鏡(4)、反射直角稜鏡(5)、濾光鏡(6)、聚焦透鏡(7)、CCD(8)、偶次反射稜鏡(9)、目視物鏡(10)和目視目鏡(11)組成；靶標望遠物鏡(1)、分劃板(2)、分劃板十字線顯微物鏡(3)、分光直角稜鏡(4)、偶次反射稜鏡(9)位於第一根橫向光軸上並依次排列；反射直角稜鏡(5)、濾光鏡(6)、聚焦透鏡(7)、CCD(8)位於與第一根橫向光軸平行的第二根橫向光軸上並依次反方向排列；分光直角稜鏡(4)、反射直角稜鏡(5)又位於一根與所述兩根橫向光軸垂直並相交的第一根縱向光軸上並依次排列；偶次反射稜鏡(9)、目視物鏡(10)、目視目鏡(11)位於與第一根橫向光軸相交並垂直的第二根縱向光軸上並依次排列。
2、 根據權利要求1所述的光學基準線產生裝置，其特徵在於，靶標望遠物鏡(1)由雙 膠合透鏡(13)和負彎月透鏡(14)組成。
3、 根據權利要求1所述的光學基準線產生裝置，其特徵在於，在分劃板(2)上膠合一 塊消像差透鏡(15)，分劃板(2)位於靶標望遠物鏡(1)的焦平面處。
4、 根據權利要求1所述的光學基準線產生裝置，其特徵在於，聚焦透鏡(7)由一種雙 膠合透鏡和一種負彎月透鏡組合而成。
5、 根據權利要求1所述的光學基準線產生裝置，其特徵在於，在聚焦透鏡(7)與CCD(8) 之間加入由一種負彎月透鏡、 一種凹透鏡和一種正彎月透鏡組成消場曲物鏡(16)。
6、 根據權利要求1所述的光學基準線產生裝置，其特徵在於，分光直角稜鏡(4)是一 種雙膠合直角稜鏡。
7、 根據權利要求1所述的光學基準線產生裝置，其特徵在於，偶次反射稜鏡(9)採用 五稜鏡。
8、 根據權利要求1所述的光學基準線產生裝置，其特徵在於，目視物鏡(10)由一種雙 膠合透鏡與一種負彎月透鏡組成；目視目鏡(11)由兩個相同的雙膠合透鏡對稱組合而成。
9、 一種與權利要求1所述光學基準線產生裝置同屬於一個總的發明構思的火炮精度測試 光學基準線產生裝置，其特徵在於，該裝置由靶標望遠物鏡(1)、分劃板(2)、分劃板十字 線顯微物鏡(3)、分光直角稜鏡(4)、反射直角稜鏡(5)、濾光鏡(6)、聚焦透鏡(7)、 CCD(8)、目視物鏡(10)和目視目鏡(11)組成；靶標望遠物鏡(1)、分劃板(2)、分劃板十 字線顯微物鏡(3)、分光直角稜鏡(4)、目視物鏡(10)、目視目鏡(11)位於第一根橫向光 軸上並依次排列；反射直角稜鏡(5)、濾光鏡(6)、聚焦透鏡(7)、 CCD (8)位於與第一根 橫向光軸平行的第二根橫向光軸上並依次反方向排列；分光直角稜鏡(4)、反射直角稜鏡(5) 又位於一根與所述兩根橫向光軸垂直並相交的縱向光軸上並依次排列。
全文摘要
火炮精度測試光學基準線產生裝置用於測試火炮裝定角精度、穩定器穩定精度、同步精度、火炮跟隨瞄準線精度等，屬於兵器火控技術領域。已知技術採用CCD攝像機、圖像採集卡和計算機實現一些參數的測試，但缺乏產生光學基準線的具體方案。本發明之裝置由靶標望遠物鏡、分劃板、分劃板十字線顯微物鏡、分光直角稜鏡、反射直角稜鏡、濾光鏡、聚焦透鏡、CCD、偶次反射稜鏡、目視物鏡和目視目鏡組成，建立了與火炮身管軸線平行的光學基準線，同時攝取靶標十字線像，由後續圖象處理裝置得出待測參數。可用於自行火炮、坦克的靶場測試。
文檔編號G02B27/32GK101169521SQ20071005637
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月30日 優先權日2007年11月30日
發明者王志堅, 王春豔, 王曉曼, 魚明哲 申請人:長春理工大學