專利名稱：激光光斑位置檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光光斑位置檢測裝置，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光具有方向性好、單色性好、亮度高、相干性好的特性。其中，半導(dǎo)體激光頭適用于激光模擬射擊。激光投射目標(biāo)，形成激光光斑。對激光光斑的位置檢測是激光模擬射擊的關(guān)鍵技術(shù)。目前，在激光模擬射擊應(yīng)用中，公知的技術(shù)是，激光頭所發(fā)射激光在目標(biāo)景物形成反射光斑，采用攝像頭獲得目標(biāo)圖像，輸出的視頻信號端連接采集卡的輸入端，計(jì)算機(jī)通過采集卡的捕獲圖像，通過圖像處理軟件系統(tǒng)獲得光斑位置。該技術(shù)存在數(shù)據(jù)采集速度慢，占用主機(jī)CPU時(shí)間長，實(shí)時(shí)性差，系統(tǒng)成本高，規(guī)模大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的激光反射光斑位置檢測裝置的實(shí)時(shí)性差、系統(tǒng)成本高的不足，本實(shí)用新型提供一種激光光斑位置檢測器，該激光光斑位置檢測器不僅能實(shí)時(shí)測出激光光斑位置，而且系統(tǒng)成本較低。既能檢測激光反射光斑，也能通過背投方式監(jiān)測激光光斑。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用黑白攝像機(jī)，固定在一個(gè)參考位置上，攝像機(jī)鏡頭前裝有濾光片。濾光片的光學(xué)窗口峰值位置與激光頭發(fā)射激光的波長一致。攝像機(jī)攝取激光光斑的圖像，以視頻信號形式輸出給光斑位置檢測電路，光斑位置檢測電路包括行、場同步分離器，參考電壓發(fā)生器，高速比較器，時(shí)鐘發(fā)生器，點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，行計(jì)數(shù)器，數(shù)據(jù)鎖存器，時(shí)序邏輯控制器。攝像機(jī)輸出的視頻信號與行、場同步分離器的輸入端相連，同步分離器分出行同步信號和場同步信號。行同步信號輸出端與行計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端相連，場同步信號輸出端與行計(jì)數(shù)器的復(fù)位端相連，每場開始對行計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位清零，然后行計(jì)數(shù)器對行進(jìn)行計(jì)數(shù)。同步分離器分出行同步信號同時(shí)也與點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的復(fù)位端相連，時(shí)鐘發(fā)生器的輸出端與點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端相連，每行開始對行計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位清零，然后點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器對點(diǎn)時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)。上述視頻信號同時(shí)輸出到高速比較器的一個(gè)輸入端，高速比較器的另一個(gè)輸入端與參考電壓發(fā)生器的電壓輸出端相連，高速比較器的輸出與時(shí)序邏輯控制器的輸入相連。由于激光光斑的信號強(qiáng)度大于其它景物的信號強(qiáng)度，將參考電壓發(fā)生器閾值調(diào)整成高于普通景物的視頻信號的電平，低于光斑的視頻信號的電平。在視頻信號的光斑位置，高速比較器輸出脈沖電平，時(shí)序邏輯控制器獲得上述脈沖電平，將行計(jì)數(shù)器和點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的數(shù)值通過鎖存器鎖存并輸出。鎖存器鎖存的點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，是激光光斑信號與行同步頭信號的相對位置，也就是激光光斑水平相對位置。鎖存器鎖存的行計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，是激光光斑信號與場同步頭信號的相對位置，也就是激光光斑垂直相對位置。計(jì)算機(jī)可通過上述數(shù)據(jù)，產(chǎn)生模擬射擊的成績或交互的動(dòng)畫。
本實(shí)用新型的有益效果是，可以實(shí)時(shí)測出激光光斑位置，而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低?？捎糜诩す饽M射擊系統(tǒng)的成績檢測，也可用于激光電視制導(dǎo)系統(tǒng)中的目標(biāo)位置定位。


下面根據(jù)附圖，結(jié)合實(shí)施例，對本實(shí)用新型詳細(xì)加以說明。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)圖。
圖2是本實(shí)用新型在激光模擬射擊正投方式的實(shí)施例框圖。
圖3是本實(shí)用新型在激光模擬射擊背投方式的實(shí)施例框圖。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)圖。圖中1為激光頭，2為黑白攝像機(jī)，3為行、場同步分離器，4為時(shí)鐘發(fā)生器，5為參考電壓發(fā)生器，6為高速比較器，7為點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，8為行計(jì)數(shù)器，9為時(shí)序邏輯控制器，10為水平位置輸出鎖存器，11為垂直位置輸出鎖存器，12為電源，13為濾光片。
圖2是本實(shí)用新型在激光模擬射擊正投方式的實(shí)施例框圖。圖中17為普通靶，14為裝有激光頭的仿真槍，15為報(bào)靶計(jì)算機(jī)，16為光斑位置檢測電路。
圖3是本實(shí)用新型在激光模擬射擊背投方式的實(shí)施例框圖。圖中17為普通靶，14為裝有激光頭的仿真槍，15為報(bào)靶計(jì)算機(jī)，16為光斑位置檢測電路。
本實(shí)用新型實(shí)施例的工作過程如下。激光頭(1)發(fā)射脈沖激光照射在目標(biāo)靶上，形成光斑，固定于參考物體上的黑白攝像機(jī)(2)透過濾光片(13)獲得目標(biāo)圖像，濾光片(13)的光學(xué)窗口峰值與激光頭(1)所發(fā)射激光波長一致，減少雜散光導(dǎo)致的干擾信號。攝像機(jī)(2)視頻輸出端與行、場同步分離器(3)的輸入端相連，行、場同步分離器(3)分離出視頻信號中的行同步信號和場同步信號。在每場開始位置，場同步信號輸出端輸出一個(gè)場同步脈沖信號；每行開始位置，行同步信號輸出端輸出一個(gè)行同步脈沖信號。采用D制式的攝像機(jī)，場同步信號頻率是50Hz，行同步信號頻率是15625Hz。行同步信號輸出端與行計(jì)數(shù)器(8)的時(shí)鐘輸入端相連，場同步信號輸出端與行計(jì)數(shù)器(8)的復(fù)位端相連，每場開始對行計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位清零，然后行計(jì)數(shù)器對行進(jìn)行計(jì)數(shù)；行同步信號輸出端同時(shí)與點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器(7)的復(fù)位端相連，時(shí)鐘發(fā)生器(4)的輸出端與點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器(7)的復(fù)位端相連，每行開始對點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器(7)的計(jì)數(shù)值復(fù)位清零，然后點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器(7)對點(diǎn)時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)。攝像機(jī)(2)視頻輸出端同時(shí)與高速比較器(6)的一個(gè)輸入端，高速比較器(6)的另一個(gè)輸入端與參考電壓發(fā)生器(5)相連。將參考電壓發(fā)生器(5)輸出閾值電平調(diào)整成高于普通景物的視頻信號的電平，低于光斑的視頻信號的電平，高速比較器(6)的輸出端與時(shí)序邏輯控制器(9)的輸入相連，在視頻信號流的光斑時(shí)刻，高速比較器(6)出脈沖電平，時(shí)序邏輯控制器(9)獲得上述脈沖電平，將行計(jì)數(shù)器(8)和點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器(7)的數(shù)值通過鎖存器(10)(11)鎖存并輸出，水平位置輸出鎖存器(10)鎖存的點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，即為激光光斑水平相對位置，垂直位置輸出鎖存器(11)鎖存的行計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值即為激光光斑垂直相對位置。其它設(shè)備(如計(jì)算機(jī))，可通過本實(shí)用新型獲得的位置數(shù)據(jù)，進(jìn)行動(dòng)畫交互或成績顯示。
本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)字邏輯電路部分，包括點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器(7)，行計(jì)數(shù)器(8)，時(shí)序邏輯控制器(9)，水平位置鎖存器(10)，垂直位置鎖存器(11)，采用可編程器件進(jìn)行集成。
在本實(shí)用新型在激光模擬射擊正投方式的實(shí)施例(圖2)中，裝有激光頭的仿真槍(14)發(fā)射脈沖激光，在靶(17)上形成反射光斑，攝像機(jī)(2)與激光頭仿真槍(14)處于靶(17)的同一側(cè)，攝像機(jī)(2)實(shí)時(shí)獲得圖像信號，光斑位置檢測電路(16)獲得激光光斑位置，輸入至報(bào)靶計(jì)算機(jī)(15)進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)報(bào)靶。本實(shí)施例適用于不透光的實(shí)物靶。
在本實(shí)用新型在激光模擬射擊背投方式的實(shí)施例(圖3)中，裝有激光頭的仿真槍(14)發(fā)射脈沖激光，在靶(17)上形成光斑，攝像機(jī)(2)相對于激光頭仿真槍(14)處于靶(17)的另一側(cè)，攝像機(jī)(2)實(shí)時(shí)獲得圖像信號，光斑位置檢測電路(16)獲得激光光斑位置，輸入至報(bào)靶計(jì)算機(jī)(15)進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)報(bào)靶。本實(shí)施例適用于透光的紙靶。
權(quán)利要求1.一種激光光斑位置檢測器，包括激光頭、濾光片、黑白攝像機(jī)、電源、行/場同步分離器、參考電壓發(fā)生器、高速比較器、時(shí)鐘發(fā)生器、點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器、行計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)鎖存器，時(shí)序邏輯控制器，其特征是固定于參考物體上的攝像頭鏡頭前面裝有濾光片，濾光片的光學(xué)窗口峰值位置與激光頭所發(fā)激光的波長一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光斑位置檢測器，其特征是攝像頭輸出的視頻信號與行、場同步分離器的輸入端相連，同步分離器的行同步輸出端與行計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端相連，同時(shí)也與點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的復(fù)位端相連，同步分離器的場同步輸出端與行計(jì)數(shù)器的復(fù)位端相連，同時(shí)也與時(shí)序邏輯控制器輸入相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光斑位置檢測器，其特征是攝像頭輸出的視頻信號與高速比較器的一個(gè)輸入端相連，高速比較器的另一個(gè)輸入端與參考電壓發(fā)生器相連，高速比較器的輸出與時(shí)序邏輯控制器的輸入相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光斑位置檢測器，其特征是時(shí)鐘發(fā)生器的輸出端與點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光斑位置檢測器，其特征在于數(shù)據(jù)鎖存器的數(shù)據(jù)輸入與點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器和行計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)輸出端相連，數(shù)據(jù)鎖存器的控制輸入與時(shí)序邏輯控制器的輸出相連。
專利摘要一種激光光斑位置檢測器，包括激光頭，濾光片，黑白攝像機(jī)，位置檢測電路，電源。其特征是位置檢測電路上有行、場同步分離器，參考電壓發(fā)生器，高速比較器，時(shí)鐘發(fā)生器，點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，行計(jì)數(shù)器，數(shù)據(jù)鎖存器，時(shí)序邏輯控制器。激光投射目標(biāo)，形成光斑。本裝置通過檢測電路實(shí)時(shí)測定視頻信號流，獲得激光光斑位置數(shù)據(jù)。本裝置可用于激光模擬射擊系統(tǒng)的成績檢測，也可用于激光電視制導(dǎo)系統(tǒng)中的目標(biāo)位置定位。
文檔編號G01B11/00GK2736737SQ20042009232
公開日2005年10月26日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者張培忠 申請人:張培忠