專利名稱：火炮精度測試光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火炮精度測試儀器中的光學(xué)部分，該儀器安裝在火炮身管上靠近炮耳軸的位 置，用于測試火炮裝定角精度、穩(wěn)定器穩(wěn)定精度、同步精度、火炮跟隨瞄準(zhǔn)線精度等，屬于 兵器火控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
武器裝備動態(tài)性能是靶場鑒定、定型試驗評定系統(tǒng)的重要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)之一。自行火炮、 坦克、步兵戰(zhàn)車和兩棲裝甲突擊車均裝備先進(jìn)的火控系統(tǒng)，其動態(tài)性能指標(biāo)直接影響首發(fā)命 中概率，是射擊試驗前需要檢查和考核的主要試驗項目?？梢酝ㄟ^測量火炮裝定角精度、穩(wěn) 定器穩(wěn)定精度、同步精度、火炮跟隨瞄準(zhǔn)線精度等參數(shù)，給出一定距離范圍內(nèi)的首發(fā)命中概 率，從而評定武器裝備的動態(tài)性能。而上述參數(shù)的測量需要借助測試儀器完成。已知技術(shù)中 有一項由專利號為200520103328. 2的專利文獻(xiàn)公開，名稱為"火炮系統(tǒng)穩(wěn)定精度綜合測試儀" 的技術(shù)方案，該儀器由CCD攝像機、圖像采集卡和計算機組成，可實現(xiàn)包括瞄準(zhǔn)線和火線穩(wěn) 定精度、低速平穩(wěn)性、自動調(diào)炮精度、過渡過程(超調(diào)量)、零位漂移量等參數(shù)的測試，在2~3° 視野范圍內(nèi)測試精度(1 o )《0.05附,7 。

發(fā)明內(nèi)容
雖然在已知技術(shù)中有火炮穩(wěn)定精度的測試儀器，但是， 一是并未公開具體的技術(shù)方案， 尤其缺乏的是產(chǎn)生光學(xué)基準(zhǔn)線的具體方案，而在該類測試儀器中，建立光學(xué)基準(zhǔn)線是完成測 試的關(guān)鍵方案，一定距離范圍內(nèi)的首發(fā)命中概率所需的全部參數(shù)的測試都有賴于光學(xué)基準(zhǔn)線； 二是沒有在設(shè)置了CCD接收系統(tǒng)的同時,又配備目視系統(tǒng)的方案。為了彌補已知技術(shù)的不足， 我們發(fā)明了一種火炮精度測試光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置。
本發(fā)明的一種方案見圖1或者圖3所示，該裝置由靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡1、分劃板2、分劃板十 字線顯微物鏡3、分光直角棱鏡4、反射直角棱鏡5、濾光鏡6、聚焦透鏡7、 CCD8、偶次反
射棱鏡9、目視物鏡10和目視目鏡11組成；靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡l、分劃板2、分劃板十字線顯微 物鏡3、分光直角棱鏡4、偶次反射棱鏡9位于第一根橫向光軸上并依次排列；反射直角棱鏡 5、濾光鏡6、聚焦透鏡7、 CCD8位于與第一根橫向光軸平行的第二根橫向光軸上并依次反 方向排列；分光直角棱鏡4、反射直角棱鏡5又位于一根與所述兩根橫向光軸垂直并相交的 第一根縱向光軸上并依次排列；偶次反射棱鏡9、目視物鏡IO、目視目鏡ll位于與第一根橫 向光軸相交并垂直的第二根縱向光軸上并依次排列。
本發(fā)明的另一種方案見圖2所示，該裝置由靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡l、分劃板2、分劃板十字線顯 微物鏡3、分光直角棱鏡4、反射直角棱鏡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(biāo)望遠(yuǎn)物鏡1、分劃板2、分劃板十字線顯微物鏡3、分光直角棱鏡4、 目視物鏡IO、目視目鏡ll位于第一根橫向光軸上并依次排列；反射直角棱鏡5、濾光鏡6、 聚焦透鏡7、 CCD8位于與第一根橫向光軸平行的第二根橫向光軸上并依次反方向排列；分光 直角棱鏡4、反射直角棱鏡5又位于一根與所述兩根橫向光軸垂直并相交的縱向光軸上并依 次排列。
上述技術(shù)方案的技術(shù)效果在于，將該裝置安裝在火炮身管接近炮耳軸處，經(jīng)進(jìn)一步調(diào)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(xué) 基準(zhǔn)線。分劃板2位于靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡1的焦平面處。靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡1攝取無窮遠(yuǎn)處靶標(biāo)十字 線像，與分劃板2上的十字線像一同經(jīng)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(tǒng)即CCD接收系統(tǒng)成像于CCD8上，轉(zhuǎn)換為電信號，再由后續(xù)的計算機圖像處理裝置 處理，最終獲得各種精度參數(shù)。為了在CCD8和觀察者肉眼12上同時成像，采用分光直角棱 鏡4將光路分為兩路。反射通向CCD8的一路經(jīng)反射直角棱鏡5的再次反射， 一則實現(xiàn)光路 的偶次反射以獲得正像，二則使裝置的結(jié)構(gòu)緊湊，從而占用較小空間。透射通向觀察者肉眼 12的一路要么經(jīng)偶次反射棱鏡9反射至由目視物鏡10和目視目鏡11構(gòu)成的目視系統(tǒng)，要么 直接通向該目視系統(tǒng)，只是前者在觀察者能夠觀察到正像的同時使得裝置的結(jié)構(gòu)緊湊。CCD 成像系統(tǒng)屬于弱光成像系統(tǒng)，因此，在CCD8前需要加裝濾光鏡6。
在武器裝備的火控系統(tǒng)中，瞄準(zhǔn)線和火炮軸線之間的夾角需精確地達(dá)到瞄準(zhǔn)角，這樣炮
長射擊時才能命中目標(biāo)。這個夾角即火炮裝定角，它產(chǎn)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(wěn)定器，炮長據(jù)此進(jìn)行精確瞄準(zhǔn)射擊。根據(jù)火炮瞄準(zhǔn)線獲取裝置中的 靶標(biāo)十字線中心與裝定后的本發(fā)明之基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置中的靶標(biāo)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(fā)明之裝 置的測量精度(1 o)《0.05aw7。
關(guān)于穩(wěn)定器穩(wěn)定精度的測量，自行火炮、坦克的炮塔用穩(wěn)定器穩(wěn)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(wěn)定器穩(wěn)定 精度，標(biāo)準(zhǔn)為水平士3附//，高低土1柳7，自行火炮、坦克在行進(jìn)中，炮塔應(yīng)穩(wěn)定在此范圍內(nèi)。 那么，本發(fā)明之基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置的CCD視場中靶標(biāo)十字線像處于抖動狀態(tài)，實時記錄其抖動 軌跡，然后諸點判讀，讀出基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置的CCD視場中靶標(biāo)十字線像中心與CCD電十字 中心的偏差，便可測出穩(wěn)定器穩(wěn)定精度。本發(fā)明之裝置的測量精度(lQ)《0.05m;/。
火炮與瞄準(zhǔn)鏡同步精度是指在靶標(biāo)移動、自行火炮或者坦克靜止的情況下，在火炮俯仰 范圍內(nèi)，火炮隨動于火炮瞄準(zhǔn)鏡，瞄準(zhǔn)線與火炮軸線保持同步的精度。本發(fā)明之基準(zhǔn)線產(chǎn)生 裝置中的CCD視場中分劃板十字線像與靶標(biāo)十字線像兩十字中心距離始終對應(yīng)于其裝定角， 其誤差表征了同步精度。本發(fā)明之裝置的測量精度(lo)《0.05m//。
火炮跟隨瞄準(zhǔn)線精度是指在靶標(biāo)移動、自行火炮或者坦克也移動的情況下，在一定瞄準(zhǔn) 速度范圍內(nèi)，即高低向小于10mil/s，方位向小于20mil/s，火炮跟隨瞄準(zhǔn)線的誤差。具有穩(wěn)像 功能的現(xiàn)代火控系統(tǒng)能在行進(jìn)中瞄準(zhǔn)射擊，在炮長瞄準(zhǔn)過程中，瞄準(zhǔn)鏡將火炮相對于瞄準(zhǔn)線 在水平和垂直方向的失調(diào)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(tǒng)，代 替穩(wěn)定器中原角度陀螺信號去驅(qū)動火炮，火炮的位置反饋到瞄準(zhǔn)鏡構(gòu)成閉環(huán)，使火炮隨動于 瞄準(zhǔn)線，即炮長從瞄準(zhǔn)鏡中看到哪里，火炮跟著轉(zhuǎn)到哪里。由瞄準(zhǔn)線獲取裝置中的靶標(biāo)十字 線與本發(fā)明之基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置中的靶標(biāo)十字線兩個十字中心的距離相對于裝定角的誤差即為 火炮跟隨瞄準(zhǔn)線精度。本發(fā)明之裝置測量精度(lo)《0.05m//。


圖1是本發(fā)明之基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置一種方案結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明之基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置
的另一種方案結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明之基準(zhǔn)線產(chǎn)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(fā)明的一種具體方案見圖1所示，該裝置由靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡1、分劃板2、分劃板十字線 顯微物鏡3、分光直角棱鏡4、反射直角棱鏡5、濾光鏡6、聚焦透鏡7、 CCD8、偶次反射棱 鏡9、目視物鏡10和目視目鏡11組成。靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡l、分劃板2、分劃板十字線顯微物鏡 3、分光直角棱鏡4、偶次反射棱鏡9位于第一根橫向光軸上并依次排列。靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡l由 雙膠合透鏡13和負(fù)彎月透鏡14組成，采用負(fù)彎月透鏡14可以使整個光學(xué)系統(tǒng)的光路縮短， 靶標(biāo)望遠(yuǎn)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 于耙標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡1的焦平面處。分劃板十字線顯微物鏡3采用雙膠合透鏡。反射直角棱鏡5、 濾光鏡6、聚焦透鏡7、 CCD8位于與第一根橫向光軸平行的第二根橫向光軸上并依次反方向 排列。聚焦透鏡7由一種雙膠合透鏡和一種負(fù)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(tǒng)的組合焦距,=137.48 。在 聚焦透鏡7與CCD8之間加入由一種負(fù)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采用^"CCD，像面尺寸為6.8x8.8(wm2)，故CCD接收系統(tǒng)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。分光直角棱鏡4、反射直角棱鏡5 又位于一根與所述兩根橫向光軸垂直并相交的第一根縱向光軸上并依次排列。分光直角棱鏡 4是一種雙膠合直角棱鏡。偶次反射棱鏡9、目視物鏡IO、目視目鏡ll位于與第一根橫向光 軸相交并垂直的第二根縱向光軸上并依次排列。偶次反射棱鏡9采用五棱鏡，五棱鏡可以實 現(xiàn)光路折轉(zhuǎn)和偶次反射，并且，由于該五棱鏡處于會聚光路中，使得安裝調(diào)試更方便。目視 物鏡10由一種雙膠合透鏡與一種負(fù)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(quán)利要求
1、一種火炮精度測試光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置，其特征在于，該裝置由靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡(1)、分劃板(2)、分劃板十字線顯微物鏡(3)、分光直角棱鏡(4)、反射直角棱鏡(5)、濾光鏡(6)、聚焦透鏡(7)、CCD(8)、偶次反射棱鏡(9)、目視物鏡(10)和目視目鏡(11)組成；靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡(1)、分劃板(2)、分劃板十字線顯微物鏡(3)、分光直角棱鏡(4)、偶次反射棱鏡(9)位于第一根橫向光軸上并依次排列；反射直角棱鏡(5)、濾光鏡(6)、聚焦透鏡(7)、CCD(8)位于與第一根橫向光軸平行的第二根橫向光軸上并依次反方向排列；分光直角棱鏡(4)、反射直角棱鏡(5)又位于一根與所述兩根橫向光軸垂直并相交的第一根縱向光軸上并依次排列；偶次反射棱鏡(9)、目視物鏡(10)、目視目鏡(11)位于與第一根橫向光軸相交并垂直的第二根縱向光軸上并依次排列。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置，其特征在于，靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡(1)由雙 膠合透鏡(13)和負(fù)彎月透鏡(14)組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置，其特征在于，在分劃板(2)上膠合一 塊消像差透鏡(15)，分劃板(2)位于靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡(1)的焦平面處。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置，其特征在于，聚焦透鏡(7)由一種雙 膠合透鏡和一種負(fù)彎月透鏡組合而成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置，其特征在于，在聚焦透鏡(7)與CCD(8) 之間加入由一種負(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置，其特征在于，分光直角棱鏡(4)是一 種雙膠合直角棱鏡。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置，其特征在于，偶次反射棱鏡(9)采用 五棱鏡。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置，其特征在于，目視物鏡(10)由一種雙 膠合透鏡與一種負(fù)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(quán)利要求1所述光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置同屬于一個總的發(fā)明構(gòu)思的火炮精度測試 光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置，其特征在于，該裝置由靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡(1)、分劃板(2)、分劃板十字 線顯微物鏡(3)、分光直角棱鏡(4)、反射直角棱鏡(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(biāo)望遠(yuǎn)物鏡(1)、分劃板(2)、分劃板十 字線顯微物鏡(3)、分光直角棱鏡(4)、目視物鏡(10)、目視目鏡(11)位于第一根橫向光 軸上并依次排列；反射直角棱鏡(5)、濾光鏡(6)、聚焦透鏡(7)、 CCD (8)位于與第一根 橫向光軸平行的第二根橫向光軸上并依次反方向排列；分光直角棱鏡(4)、反射直角棱鏡(5) 又位于一根與所述兩根橫向光軸垂直并相交的縱向光軸上并依次排列。
全文摘要
火炮精度測試光學(xué)基準(zhǔn)線產(chǎn)生裝置用于測試火炮裝定角精度、穩(wěn)定器穩(wěn)定精度、同步精度、火炮跟隨瞄準(zhǔn)線精度等，屬于兵器火控技術(shù)領(lǐng)域。已知技術(shù)采用CCD攝像機、圖像采集卡和計算機實現(xiàn)一些參數(shù)的測試，但缺乏產(chǎn)生光學(xué)基準(zhǔn)線的具體方案。本發(fā)明之裝置由靶標(biāo)望遠(yuǎn)物鏡、分劃板、分劃板十字線顯微物鏡、分光直角棱鏡、反射直角棱鏡、濾光鏡、聚焦透鏡、CCD、偶次反射棱鏡、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(xué)基準(zhǔn)線，同時攝取靶標(biāo)十字線像，由后續(xù)圖象處理裝置得出待測參數(shù)?？捎糜谧孕谢鹋?、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(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者王志堅, 王春艷, 王曉曼, 魚明哲 申請人:長春理工大學(xué)