專利名稱:小靶面立靶密集度光電測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于靶場(chǎng)外彈道參數(shù)測(cè)試領(lǐng)域，主要涉及一種測(cè)量飛行彈丸著靶坐標(biāo)光電 測(cè)量裝置，特別涉及一種小靶面立靶密集度光電測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
在輕武器的生產(chǎn)和研制中，發(fā)射彈丸的立靶密集度是衡量槍炮和彈藥性能的重要 參數(shù)，在產(chǎn)品檢驗(yàn)中是必須測(cè)量。傳統(tǒng)的接觸測(cè)量方法是根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程要求在彈道規(guī)定的 位置上，豎立膠合板或薄木板，在木板上粘貼紙張，一組射擊完畢，取下紙張用手工測(cè)量一 組彈孔的位置，計(jì)算出密集度參數(shù)如R100、R50、R+L等。該類方法存在勞動(dòng)強(qiáng)度大，測(cè)量結(jié) 果受人工影像較大，特別是不能識(shí)別重孔，無(wú)法實(shí)時(shí)給出測(cè)量結(jié)果，因而逐步被各類非接觸 型自動(dòng)化測(cè)試方法取代。
用于室內(nèi)的輕武器的立靶密集度自動(dòng)測(cè)量裝置，目前國(guó)內(nèi)外主要采用光電坐標(biāo) 靶，主要分為網(wǎng)式光幕坐標(biāo)靶、多光幕交匯式坐標(biāo)靶兩種。網(wǎng)式光幕坐標(biāo)靶利用多個(gè)發(fā) 光器件和與之對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體接收器件陣列組成網(wǎng)格式光幕，當(dāng)彈丸過(guò)靶時(shí)遮住相應(yīng)的光 線，形成通斷信號(hào)，相應(yīng)的接收器接收到信息，經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)處理，確定坐標(biāo)位置。該技術(shù)國(guó) 內(nèi)外都有相關(guān)研究，相關(guān)國(guó)內(nèi)專利有、200810017553. 2、200710019000. 6等，美國(guó)專利有 US3727069、US4267443、US005988645、US005577733等。這種測(cè)試方法的精度較低，電路設(shè)計(jì) 復(fù)雜。多光幕交匯式坐標(biāo)靶目前主要有四光幕交匯和六光幕交匯兩種，該類系統(tǒng)多采用紅 外發(fā)光二極管或激光二級(jí)管陣列線光源作為發(fā)射裝置，PIN光電二極管陣列作為接收裝置 形成測(cè)試矩形光幕。四光幕交匯測(cè)試系統(tǒng)是將四個(gè)矩形光幕以特定的角度分別放置在六面 體的兩個(gè)面和兩個(gè)對(duì)角面上，當(dāng)彈丸從光幕穿過(guò)，用測(cè)時(shí)儀記錄彈丸穿過(guò)四個(gè)光幕的時(shí)刻， 依據(jù)四個(gè)時(shí)刻值計(jì)算出彈丸穿過(guò)光幕的位置坐標(biāo)。該方法要求彈丸垂直入射預(yù)定靶面，當(dāng) 不垂直時(shí)，采用的測(cè)算公式計(jì)算出的坐標(biāo)值與實(shí)際相差較大。六光幕交匯測(cè)試系統(tǒng)是在原 有四光幕交匯立靶基礎(chǔ)上，通過(guò)增加兩光幕面實(shí)現(xiàn)對(duì)斜入射彈丸速度、速度方向空間角度 和著靶位置坐標(biāo)多參數(shù)的自動(dòng)化測(cè)試的系統(tǒng)，該系統(tǒng)成功解決了四光幕交匯立靶對(duì)斜入射 彈道彈著點(diǎn)和速度測(cè)不準(zhǔn)的不足。無(wú)論是四光幕交匯還是六光幕交匯，其彈丸著靶位置測(cè) 量誤差較大，一般測(cè)量大于2. 5mm，難以滿足輕武器測(cè)試誤差小于Imm的要求。線陣CCD相 機(jī)交匯測(cè)量系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集控制儀、主控計(jì)算機(jī)和兩個(gè)正交設(shè)置的線陣C⑶相機(jī)，線陣 CDD相機(jī)的信號(hào)輸出連接到主控計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集控制儀與主控計(jì)算機(jī)通過(guò)電纜線連接，該 測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度高，已被用于室外測(cè)量大口彈丸。但由于線陣CCD相機(jī)工作時(shí)其視場(chǎng)的 背景必須具備一定的亮度，放置于室內(nèi)由于光源的問(wèn)題無(wú)法工作。
本發(fā)明人對(duì)國(guó)內(nèi)外專利文獻(xiàn)和公開(kāi)發(fā)表的期刊論文檢索，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明 密切相關(guān)和一樣的報(bào)道或文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有室內(nèi)用立靶密集度測(cè)量系統(tǒng)和裝置的技術(shù)現(xiàn)狀，克服30mm以下口徑彈丸立靶密集度進(jìn)行測(cè)量的不足。
為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種小靶面立靶密集度 光電測(cè)量裝置，包括數(shù)據(jù)采集控制儀、主控計(jì)算機(jī)和兩臺(tái)正交的線陣C⑶相機(jī)，其特殊之處 在于還包括激光光源組件和原向反射膜，激光光源組件設(shè)置于線陣CXD相機(jī)側(cè)面且對(duì)稱 設(shè)置，激光光源組件的出光主軸與線陣CCD相機(jī)的主軸共面，原向反射膜相對(duì)于線陣CCD相 機(jī)且垂直于激光光源組件發(fā)出的光幕。
上述線陣CXD相機(jī)、激光光源組件、原向反射膜和光幕靶設(shè)置于固定架上。整個(gè)裝 置形成一個(gè)整體，一體化結(jié)構(gòu)保證結(jié)構(gòu)參數(shù)不變，減少現(xiàn)場(chǎng)布放帶來(lái)人工誤差。
上述激光光源組件是兩個(gè)能產(chǎn)生扇形光幕面的激光光源，分別設(shè)置于兩臺(tái)線陣 CCD相機(jī)的內(nèi)側(cè)。且主軸與線陣CCD相機(jī)的光軸共面，并且發(fā)出的激光光幕與CCD相機(jī)的探 測(cè)視場(chǎng)共面。
上述激光光源組件是四個(gè)能產(chǎn)生扇形光幕面的的激光光源，分別成對(duì)對(duì)稱設(shè)置于 兩臺(tái)線陣CCD相機(jī)的兩側(cè)且主軸與線陣CCD相機(jī)的光軸共面，發(fā)出的激光光幕均與CCD相 機(jī)的探測(cè)視場(chǎng)共面。這個(gè)方案保證彈丸遮擋一側(cè)激光光源發(fā)出的光線，能夠被另一側(cè)激光 光源經(jīng)過(guò)原向反射膜反射回來(lái)補(bǔ)償，彈丸圖像識(shí)別率更好。
上述激光光源組件包括兩個(gè)能產(chǎn)生扇形光幕面的激光光源和對(duì)應(yīng)的半透半反鏡， 激光光源主軸垂直于線陣CXD相機(jī)光軸且兩個(gè)出光光軸相交，半透半反鏡放置在CXD相機(jī) 光軸與激光光軸的相交處，其反射面朝向激光光源并與激光光源光軸成45°角。經(jīng)過(guò)光路 處理的激光光束與CCD探測(cè)視場(chǎng)共面，這個(gè)方案保證激光主軸與線陣CCD相機(jī)光軸同軸，確 保彈丸遮擋激光光束發(fā)出的光線和經(jīng)過(guò)原向反射膜反射回來(lái)的光線位置一致，程序算法簡(jiǎn) 單，精度更高。
一對(duì)光幕靶6相對(duì)設(shè)置于彈道的兩側(cè)。其組成的光幕平行于激光光幕，在測(cè)量過(guò) 程中起到觸發(fā)開(kāi)關(guān)的作用，并靠近射擊方向一方布置。
上述原向反射膜是寬度為5 50mm的長(zhǎng)條。原向反射膜面向并垂直于激光光源 發(fā)出的激光光束，保證原向返回的激光光束與線陣CCD探測(cè)視場(chǎng)共面。
上述激光光源組件中采用小功率半導(dǎo)體激光器。這種光源性能合適，成本低，電消 耗小，體積小，它經(jīng)過(guò)柱面鏡形成扇面光幕，使得這個(gè)裝置結(jié)構(gòu)變得非常簡(jiǎn)單。
本發(fā)明提供一種探測(cè)區(qū)域在ImX Im 2mX2m范圍的立靶密集度光電測(cè)量裝置， 實(shí)現(xiàn)30mm以下口徑彈丸立靶密集度的非接觸精確測(cè)量，其優(yōu)點(diǎn)是采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 由采用小功率半導(dǎo)體激光器的激光組件與低成本原向反射膜配合形成相對(duì)于CCD相機(jī)匯 聚的光幕，可靠的采集彈丸穿過(guò)光幕的位置信息，有效的解決了 CCD交匯測(cè)試在室內(nèi)使用 的光照不穩(wěn)定、靈敏度低的問(wèn)題，裝調(diào)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，人員及設(shè)備安全性高。


圖1是實(shí)施例1的裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是實(shí)施例1的測(cè)試原理圖；
圖3是測(cè)試裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是實(shí)施例2的局部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是實(shí)施例3的局部結(jié)構(gòu)示意圖。[0016]附圖標(biāo)記如下
1-激光光源，2-線陣CCD相機(jī)，3-反射膜架，4-反射膜，5-支撐靶架，6-光幕靶， 7-半透半反鏡，8-數(shù)據(jù)采集控制儀，9-主控計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1 參見(jiàn)圖1、圖2和圖3，一種小靶面立靶密集度光電測(cè)量裝置，包括激光 光源組件、原向反射膜4、光幕靶6、數(shù)據(jù)采集控制儀8、主控計(jì)算機(jī)9和兩臺(tái)正交的線陣CCD 相機(jī)2。所說(shuō)的激光光源組件是兩個(gè)能產(chǎn)生扇形光幕面的激光光源1，半導(dǎo)體激光光源功率 為70mW，分別設(shè)置于兩臺(tái)線陣CCD相機(jī)2的內(nèi)側(cè)且主軸與線陣CCD相機(jī)光軸共面，發(fā)出扇形 面光束與CCD相機(jī)視場(chǎng)共面。所說(shuō)的原向反射膜4為15mm寬的長(zhǎng)條狀，相對(duì)于線陣CCD相 機(jī)2且垂直于激光光源組件1發(fā)出的光幕設(shè)置。一對(duì)光幕靶6相對(duì)設(shè)置于彈道的兩側(cè)。
所說(shuō)的線陣CXD相機(jī)2、激光光源組件、原向反射膜4和光幕靶6均設(shè)置于固定架 上，為了安裝拆卸方便，激光光源1、線陣CCD相機(jī)2設(shè)置于支撐靶架5上，原向反射膜4設(shè) 置于原向反射膜架3上，光幕靶6和原向反射膜架3均固連于支撐靶架5。整個(gè)裝置形成一 個(gè)整體，一體化結(jié)構(gòu)保證結(jié)構(gòu)參數(shù)不變，減少現(xiàn)場(chǎng)布放相機(jī)帶來(lái)人工誤差。
本發(fā)明要求激光光源與線陣CCD相機(jī)在結(jié)構(gòu)允許的情況下盡量靠近，調(diào)節(jié)線陣 CCD的方向，確保兩個(gè)線陣CCD采集的圖像中，有效彈丸的圖像處于同一側(cè)。
本實(shí)施例的工作原理是
原向反射膜與線陣CCD相機(jī)和激光光源1相對(duì)放置，成本較低的原向反射膜放置在彈 道上方，相對(duì)較昂貴的線陣CXD相機(jī)與激光器放置在彈道下方。
一個(gè)激光光源1發(fā)出的扇形面光源經(jīng)原向反射膜反射，與同側(cè)的線陣CCD相機(jī)2 構(gòu)成一個(gè)探測(cè)光幕，與另外一側(cè)激光光源1和線陣CCD相機(jī)2構(gòu)成的探測(cè)光幕共面，并成一 定角度，整體構(gòu)成一個(gè)交匯光幕。當(dāng)彈丸穿過(guò)這個(gè)交匯光幕，會(huì)遮擋激光光束經(jīng)原向反射膜 反射回來(lái)的光線，成像在兩個(gè)線陣CCD的不同特定像元，經(jīng)過(guò)專用程序分析計(jì)算，獲得彈丸 在通過(guò)線陣CCD視場(chǎng)時(shí)的空間坐標(biāo)。一組彈丸射擊完畢后，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，進(jìn)而計(jì)算出彈丸 的密集度參數(shù)。本發(fā)明采用原向反射膜的原向反射特性，將扇形面光束原路反射回去，對(duì) 于CCD相機(jī)2形成匯聚光源，設(shè)計(jì)方案巧妙，能夠可靠的獲得彈丸的影像；將線陣CCD相機(jī) 2和激光光源1放置在系統(tǒng)下方，系統(tǒng)安全性很高；激光光源組件采用用小功率半導(dǎo)體激光 光源通過(guò)柱面鏡調(diào)整成扇形面光源，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。
同步采集信號(hào)或?yàn)楣饽话胁杉瘡椡璐┻^(guò)光幕靶的時(shí)刻，由數(shù)據(jù)采集控制儀8發(fā) 出，或?yàn)橹骺赜?jì)算機(jī)根據(jù)線陣CCD相機(jī)采集的實(shí)時(shí)圖像分析，發(fā)出的軟件圖像采集信號(hào)。同 步采集信號(hào)保證線陣CCD相機(jī)采集到彈丸穿過(guò)其視場(chǎng)的圖像。
數(shù)據(jù)采集控制儀8或與主控計(jì)算機(jī)9在同一位置，用電纜連接，由主控計(jì)算機(jī)9實(shí) 現(xiàn)線陣CCD相機(jī)采集圖像的分析處理，并給出密集度測(cè)試結(jié)果；或獨(dú)立放置在彈道附近，與 光幕靶6、線陣CCD相機(jī)2電纜連接，與主控計(jì)算機(jī)9無(wú)線連接，完成彈丸坐標(biāo)測(cè)量，僅將彈 丸坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果傳輸給主控計(jì)算機(jī)9，由主控計(jì)算機(jī)9完成密集度分析和測(cè)試結(jié)果的顯示、 保存。將主控計(jì)算機(jī)9放置在遠(yuǎn)離彈道的中控室，控制測(cè)試設(shè)置，無(wú)線接收數(shù)據(jù)采集控制儀 傳來(lái)的測(cè)試結(jié)果，提高測(cè)試人員安全性。測(cè)試結(jié)果還可以與其它彈道測(cè)試參數(shù)互聯(lián)，供生產(chǎn)研究使用人員分析。
實(shí)施例2 參見(jiàn)圖4。與實(shí)施例1的不同之處在于，所說(shuō)的激光光源組件1是四個(gè) 發(fā)出扇形面光束的激光光源，分別成對(duì)對(duì)稱設(shè)置于兩臺(tái)線陣CCD相機(jī)2的兩側(cè)且主軸均與 線陣CCD相機(jī)光軸共面，且發(fā)出的扇形面光束與線陣CCD相機(jī)視場(chǎng)共面。
該實(shí)施例中，所說(shuō)的兩個(gè)激光光源1同時(shí)放置在線陣CCD相機(jī)2的上、下方，兩個(gè) 激光光源的主軸和線陣CCD相機(jī)光軸共面。本設(shè)計(jì)可以提高線陣CCD相機(jī)視場(chǎng)亮度，有效 消除虛假?gòu)椡栌跋瘛?br>實(shí)施例3 參見(jiàn)圖5。與實(shí)施例1的不同之處在于，所說(shuō)的激光光源組件1包括兩 個(gè)發(fā)出扇形面光源的激光光源1和對(duì)應(yīng)的半透半反鏡7，激光光源1主軸垂直于線陣CCD相 機(jī)2光軸且兩個(gè)出光光軸相交，半透半反鏡7放置在線陣CCD相機(jī)2與激光光源1的光軸 的相交處，其反射面朝向激光光源并與激光光源光軸成45°角。
這種方案保證激光主軸與線陣CCD相機(jī)光軸同軸，確保彈丸遮擋激光光束發(fā)出的 光線和經(jīng)過(guò)原向反射膜反射回來(lái)的光線位置一致。
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權(quán)利要求
一種小靶面立靶密集度光電測(cè)量裝置，包括數(shù)據(jù)采集控制儀、主控計(jì)算機(jī)和兩臺(tái)正交的線陣CCD相機(jī)(2)，其特征在于還包括激光光源組件和原向反射膜(4)，激光光源組件設(shè)置于線陣CCD相機(jī)(2)側(cè)面且對(duì)稱設(shè)置，激光光源組件的出光主軸與線陣CCD相機(jī)(2)的主軸共面，原向反射膜(4)相對(duì)于線陣CCD相機(jī)(2)且垂直于激光光源組件發(fā)出的光幕。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的小靶面立靶密集度光電測(cè)量裝置，其特征在于所述線陣CCD 相機(jī)(2)、激光光源組件、原向反射膜(4)和光幕靶(6)設(shè)置于固定架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的小靶面立靶密集度光電測(cè)量裝置，其特征在于所述述激光 光源組件是兩個(gè)能產(chǎn)生扇形光幕面的激光光源(1)，分別設(shè)置于兩臺(tái)線陣CCD相機(jī)(2)的內(nèi) 側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的小靶面立靶密集度光電測(cè)量裝置，其特征在于所述激光光 源組件是四個(gè)能產(chǎn)生扇形光幕面的的激光光源(1)，分別成對(duì)對(duì)稱設(shè)置于兩臺(tái)線陣CCD相 機(jī)(2)的兩側(cè)且主軸與線陣CCD相機(jī)(2)的光軸共面，發(fā)出的激光光幕均與CCD相機(jī)(2)的 探測(cè)視場(chǎng)共面。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的小靶面立靶密集度光電測(cè)量裝置，其特征在于上述激光光 源組件包括兩個(gè)能產(chǎn)生扇形光幕面的激光光源(1)和對(duì)應(yīng)的半透半反鏡(7)，激光光源主 軸垂直于線陣CCD相機(jī)光軸且兩個(gè)出光光軸相交，半透半反鏡放置在CCD相機(jī)光軸與激光 光軸的相交處，其反射面朝向激光光源并與激光光源光軸成45°角。
6.根據(jù)權(quán)利要求
廣5任一所述的小靶面立靶密集度光電測(cè)量裝置，其特征在于一對(duì) 光幕靶(6)相對(duì)設(shè)置于彈道的兩側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的小靶面立靶密集度光電測(cè)量裝置，其特征在于所述激光光 源組件中采用小功率半導(dǎo)體激光器。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種小靶面立靶密集度光電測(cè)量裝置。傳統(tǒng)的接觸測(cè)量方法存在勞動(dòng)強(qiáng)度大，測(cè)量結(jié)果受人工影像較大，特別是不能識(shí)別重孔，無(wú)法實(shí)時(shí)給出測(cè)量結(jié)果的問(wèn)題。本發(fā)明將激光光源組件設(shè)置于線陣CCD相機(jī)側(cè)面且對(duì)稱設(shè)置，激光光源組件的出光主軸與線陣CCD相機(jī)的主軸共面，原向反射膜相對(duì)于線陣CCD相機(jī)且垂直于激光光源組件發(fā)出的光幕。本發(fā)明采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由采用小功率半導(dǎo)體激光器的激光組件與低成本原向反射膜配合形成相對(duì)于CCD相機(jī)匯聚的光幕，可靠的采集彈丸穿過(guò)光幕的位置信息，有效的解決了CCD交匯測(cè)試在室內(nèi)使用的光照不穩(wěn)定、靈敏度低的問(wèn)題，裝調(diào)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，人員及設(shè)備安全性高。
文檔編號(hào)F41J5/02GKCN101922895SQ201010249624
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年8月10日
發(fā)明者倪晉平, 田會(huì), 董濤, 蔡榮立, 馬衛(wèi)紅 申請(qǐng)人:西安工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan