專利名稱:基于復合圖形靶板的瞄具零位走動數(shù)字化測量裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明是一種基于復合圖形靶板的瞄具零位走動數(shù)字化測量裝置，其可用于紅外和可見光瞄具的零位走動參數(shù)在室內(nèi)環(huán)境下的高精度檢測，屬于光學精密測量技術領域：
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技術背景
隨著現(xiàn)代軍事科技發(fā)展，紅外、可見、微光瞄具已經(jīng)成為武器系統(tǒng)中的常見設備，瞄具是輕武器系統(tǒng)的眼睛，瞄具的使用，使武器系統(tǒng)上了一個臺階，大大提高了武器系統(tǒng)全天候使用的綜合效能，使武器系統(tǒng)具有觀察距離遠，瞄準速度快、射擊精度高等優(yōu)點。瞄具的零位走動是指瞄具與槍械的重復裝卡誤差和射擊過程中的瞄準分劃線的走動量，零位走動直接影響武器系統(tǒng)的射擊精度和首發(fā)打擊效果。
到目前為止，國內(nèi)外的測試方法基本相同，無論是研制方、生產(chǎn)工廠還是對產(chǎn)品進行試驗檢測和實際使用者，大多數(shù)都是通過人眼目視對準加上主觀判讀實現(xiàn)瞄具的零位走動測試，針對紅外、可見、微光多波段下的復雜光電瞄具還沒有客觀的高精度測量方法。
其中，常用的測量方法如專利“槍用瞄準鏡零位校正儀ZL02258354. 8”中所介紹首先將槍械裝卡到測試儀器的卡具上，在槍械的被測瞄具前方固定一個準直物鏡。此時槍械瞄具可以觀察到準直物鏡中的分劃板。在實彈環(huán)境實驗前后，分別兩次由槍械瞄具觀察準直物鏡中的分劃板上讀數(shù)值，換算出瞄具的零位走動量。
為了排除這種測量方法引入的人為主觀判讀誤差，相關領域的學者進行了研究，提出了采用數(shù)字圖像處理的方法進行判讀。通常采用了圖像增強(文獻編號1008-0570(2007)08-1-0094-03)、直方統(tǒng)計(文獻編號 1000-1093(2007) 10-1205-04)等方法，用來提高測量的精度。這些測量方法解決了微光瞄具零位走動的高精度測量方法，但是其裝置無法完成紅外波段瞄具零位走動測試。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述已有技術的不足，提供一種基于復合靶板的瞄具零位走動數(shù)字化測量裝置，其可用于紅外、可見光及微光瞄具的零位走動量在室內(nèi)環(huán)境下的高精度檢測。
本發(fā)明的技術解決方案是一種基于復合圖形靶板的瞄具零位走動數(shù)字化測量裝置，其包括光源I、復合圖形靶板2、反射鏡3、主反射鏡4、卡具5、像分析器7、計算機8、溫控模塊9、機殼10 ;所述復合圖形靶板2由光源I照明，依次通過反射鏡3、主反射鏡4后給 出無限遠的目標，在被測瞄具6上成像；所述被測瞄具6裝卡于卡具5上。
包括光源I、復合圖形靶板2、反射鏡3、主反射鏡4，用于生成紅外及可見光圖像，其中的光源I可以是可見光源，也可以是紅外黑體。
還包括被測瞄具6、像分析器7、計算機8，用于測量帶有目鏡的被測瞄具6時，計算機8通過像分析器7采集視頻信號，并經(jīng)過軟件進行圖像處理；用于測量帶有視頻輸出的被測瞄具6時，由計算機8直接采集視頻信號，并經(jīng)過軟件進行圖像處理。
溫控模塊9通過控制溫度提高紅外圖像的信噪比；機殼10用于屏蔽外界的雜光干擾。[0013]其中的復合圖形靶板2由基板鏤空制成，其圖形由多個用于對準的圖形構成。
使用光學角規(guī)作為標定零位走動偏轉(zhuǎn)角度值的標準量具，實現(xiàn)對此裝置的標定。
有益效果
本發(fā)明對比已有技術具有以下顯著優(yōu)點
I)可完成紅外、可見、微光等多種瞄具的零位走動測試；
2)多個對準目標同時參與計算，降低了隨機誤差的影響，提高了系統(tǒng)測試精度；
3)采用多點對準目標靶，在被測瞄具分劃板上產(chǎn)生多目標圖像同時參與圖像處理、計算精度高；
4)使用大口徑反射鏡，可實現(xiàn)多個瞄具同時裝卡、提高測量效率；
5)采用屏蔽、溫控的方法提高信噪比，提高數(shù)字圖像處理精度；
6)測量過程可完全由計算機控制，計算結(jié)果通過數(shù)字圖像處理得出，排除人為干擾，是客觀測量，測試速度快；
7)采用光學角規(guī)作為標定零位走動偏轉(zhuǎn)角度值的標準量具，減小
了裝置的系統(tǒng)誤差。
圖I為本發(fā)明實施例一的示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例一、二中所述的復合圖形靶板的示意圖；
圖3為打靶和環(huán)境實驗前，測試裝置采集到的瞄具對準圖像的示意圖；
圖4為打靶和環(huán)境實驗后，測試裝置采集到的瞄具對準圖像的示意圖；
圖5為本發(fā)明實施例二的示意圖；
其中1-光源，2-復合圖形靶板，3-反射鏡，4-主反射鏡，5-卡具，6-被測瞄具，7-像分析器，8-計算機，9-溫控模塊，10-機殼，11、12、13、14、15-對準目標。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明的基本思想是利用復合圖形靶板生成紅外、可見、微光的對準目標，使用多個對準目標同時進行判讀，利用計算機采集瞄具中的對準圖像，并通過測量軟件進行數(shù)字圖像處理，得出客觀測量結(jié)果。
測試的核心思路主要分兩步，首先測出多個對準目標與瞄具分劃相對位置的差值；在打靶和環(huán)境測試后，再次測出多個對準目標與瞄具分劃的相對位置的差值，由這兩個差值換算出被測瞄具在打靶和環(huán)境測試前后的零位走動。其中的打靶和環(huán)境測試可以包括震動測試、溫度測試等多種老化試驗。
此裝置的標定方法是采用光學角規(guī)作為標定零位走動偏轉(zhuǎn)角度值的標準量具，利用光學角規(guī)生成的標準偏角值對裝置的測量值進行標定，減小測量裝置的系統(tǒng)誤差。
實施例一
如圖I所示，本發(fā)明的基于復合圖形靶板的瞄具零位走動數(shù)字化測量裝置包括光源I、復合圖形靶板2、反射鏡3、主反射鏡4、卡具5、像分析器7、計算機8、溫控模塊9、機殼10 ;所述復合圖形靶板2由光源I照明，依次通過反射鏡3、主反射鏡4后在被測瞄具6上成像；所述被測瞄具6裝卡于卡具5上。
包括光源I、復合圖形靶板2、反射鏡3、主反射鏡4，用于分別生成紅外、可見及微光圖像，其中的光源I是紅外黑體。
還包括被測瞄具6、像分析器7、計算機8，當用于測量帶有目鏡的被測瞄具6時，可由計算機8通過像分析器7采集出瞄具目鏡中的圖像。
還包括溫控模塊9、外殼10，其中機殼10用于屏蔽外界的雜光干擾提高紅外、可見光、微光瞄具圖像的信噪比；溫控模塊9通過控制溫度，提高紅外瞄具圖像的信噪比。
其中的復合圖形靶板2采用雙面拋光的銅片制成，靶板圖形在銅片上鏤空形成。如圖2所示，圖形由五個用于對準的圓孔構成，周圍的四個圓孔相對中心的圓孔中心對稱。圓孔相比傳統(tǒng)的十字線更容易實現(xiàn)高精度數(shù)字圖像處理。由于采用多個圓形同時進行對準，因此減少了隨機誤差對數(shù)字圖像細分算法的干擾，提高了系統(tǒng)測試精度。
裝置的操作流程是首先在打靶和環(huán)境實驗前，將被測瞄具6裝卡于卡具5上，打開光源1，計算機8通過數(shù)字圖像細分技術，計算被測瞄具6的視頻圖像中復合圖形靶板2的每個圖形的亞像素坐標，計算出復合圖形靶板2的中心與被測瞄具6瞄準線坐標的差值。在進行打靶和環(huán)境實驗后，重復之前的步驟求得新的坐標差值。通過對比前后兩組數(shù)據(jù)，可換算出被測瞄具6在打靶和環(huán)境實驗前后的零位走動量。
實施例一采用75mm焦距的紅外瞄具作為被測瞄具6，其測試數(shù)據(jù)如下在打靶和環(huán)境實驗前像分析器采集的圖像如圖3所示，在環(huán)境實驗后像分析器采集的圖像如圖4所示。圖3、圖4中的橫線與箭頭是瞄具上的準星，圓形光斑是復合圖形靶板2上的對準圖形。通過數(shù)字圖像處理可得出，在打靶和環(huán)境實驗前后，準星與對準圖形之間的相對位置移動了 O. 44mil,即瞄具的零位走動量為O. 44mil。
通過理論仿真及實際檢測此實施例一的裝置通過一系列的措施提高了瞄具零位走動測試的精度，在成像質(zhì)量較差的非制冷短焦距紅外瞄具上，數(shù)字圖像細分精度可達20細分以上，零位走動測試不確定度小于O. 006mil，測試精度優(yōu)于O. 03mil。檢測高成像質(zhì)量瞄具的零位走動參數(shù)時，本測試系統(tǒng)具有更高的測試精度。
實施例二
如圖5所示，本發(fā)明的基于復合圖形靶板的瞄具零位走動數(shù)字化測量裝置包括光源I、復合圖形靶板2、反射鏡3、主反射鏡4、卡具5、計算機8、溫控模塊9、機殼10。
與實施例一的不同是，被測瞄具6可以直接輸出視頻圖像，因此可以通過計算機直接采集瞄具的視頻進行處理。實施例二由于去除了像分析器的誤差因素，因此測試精度更高。
以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護范圍由隨附的權利要求
書限定，任何在本發(fā)明權利要求
基礎上的改動都是本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.基于復合圖形靶板的瞄具零位走動數(shù)字化測量裝置，其特征在于包括光源(I)、復合圖形靶板(2)、反射鏡(3)、主反射鏡(4)、卡具(5)、像分析器(7)、計算機(8)、溫控模塊(9)、機殼(10);所述復合圖形靶板(2)由光源⑴照明，依次通過反射鏡(3)、主反射鏡(4)后在被測瞄具(6)上成像；所述被測瞄具(6)裝卡于卡具(5)上；所述光源(I)可以是可見光源，也可以是紅外黑體。
2.根據(jù)權利I所述的基于復合圖形靶板的瞄具零位走動數(shù)字化測量裝置，其特征在于復合圖形靶板(2)采用雙面拋光的銅片制成，圖形由五個用于對準的圓孔構成，周圍的四個圓孔相對中心的圓孔中心對稱。
3.根據(jù)權利I或2所述的基于復合圖形靶板的瞄具零位走動數(shù)字化測量裝置，其特征在于溫控模塊(9)通過控制溫度提高紅外圖像的信噪比；機殼(10)用于屏蔽外界的雜光 干擾。
4.基于復合圖形靶板的瞄具零位走動數(shù)字化測量方法，其特征在于用于測量帶有目鏡的被測瞄具(6)時，計算機(8)通過像分析器(7)采集視頻信號；用于測量帶有視頻輸出的被測瞄具￠)時，計算機(8)直接采集視頻信號；首先在打靶和環(huán)境試驗前，將被測瞄具(6)裝卡于卡具(5)上，打開光源(1)，計算機(8)中編制的測量軟件通過數(shù)字圖像細分技術，計算被測瞄具(6)的視頻圖像中復合圖形靶板(2)的每個圖形的亞像素坐標，計算出復合圖形靶板(2)的中心與被測瞄具(6)瞄準線坐標的差值；在進行打靶和環(huán)境實驗后，重復之前的步驟求得新的坐標差值；通過對比前后兩組數(shù)據(jù)，可換算出被測瞄具(6)在環(huán)境實驗前后的零位走動量。
專利摘要
本發(fā)明屬于光學精密測量技術領域：
，涉及一種復合圖形靶板的瞄具零位走動數(shù)字化測量裝置，包括光源、復合圖形靶板、反射鏡、主反射鏡、卡具、像分析器、計算機、溫控模塊、機殼。此裝置使用光源照明復合圖形靶板分別生成多波段復合對準目標，依次通過反射鏡、主反射鏡后在被測瞄具上成像，通過直接采集由瞄具輸出的目標圖像，或在瞄具目鏡出瞳處經(jīng)像分析器采集瞄具分劃板上的圖像，輸入計算機后，由測量軟件進行數(shù)字圖像處理，計算測試結(jié)果。本發(fā)明可用于紅外、可見、微光瞄具零位走動的高精度檢測，具有精度高、客觀性、實時性好的優(yōu)點。
文檔編號F41G1/54GKCN101581556 B發(fā)布類型授權 專利申請?zhí)朇N 200810106438
公開日2012年10月24日 申請日期2008年5月13日
發(fā)明者任建榮, 何川, 周桃庚, 孫若端, 張旭升, 林家明, 沙定國, 趙維謙, 陳凌峰 申請人:北京理工大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5), 非專利引用 (1),