火炮精度测试光学基准线产生装置

摘要

火炮精度测试光学基准线产生装置用于测试火炮装定角精度、稳定器稳定精度、同步精度、火炮跟随瞄准线精度等，属于兵器火控技术领域。已知技术采用CCD摄像机、图像采集卡和计算机实现一些参数的测试，但缺乏产生光学基准线的具体方案。本发明之装置由靶标望远物镜、分划板、分划板十字线显微物镜、分光直角棱镜、反射直角棱镜、滤光镜、聚焦透镜、CCD、偶次反射棱镜、目视物镜和目视目镜组成，建立了与火炮身管轴线平行的光学基准线，同时摄取靶标十字线像，由后续图象处理装置得出待测参数。可用于自行火炮、坦克的靶场测试。

说明书

技术领域

本发明涉及火炮精度测试仪器中的光学部分，该仪器安装在火炮身管上靠近炮耳轴的位置，用于测试火炮装定角精度、稳定器稳定精度、同步精度、火炮跟随瞄准线精度等，属于兵器火控技术领域。

背景技术

武器装备动态性能是靶场鉴定、定型试验评定系统的重要战术技术指标之一。自行火炮、坦克、步兵战车和两栖装甲突击车均装备先进的火控系统，其动态性能指标直接影响首发命中概率，是射击试验前需要检查和考核的主要试验项目。可以通过测量火炮装定角精度、稳定器稳定精度、同步精度、火炮跟随瞄准线精度等参数，给出一定距离范围内的首发命中概率，从而评定武器装备的动态性能。而上述参数的测量需要借助测试仪器完成。已知技术中有一项由专利号为200520103328.2的专利文献公开，名称为“火炮系统稳定精度综合测试仪”的技术方案，该仪器由CCD摄像机、图像采集卡和计算机组成，可实现包括瞄准线和火线稳定精度、低速平稳性、自动调炮精度、过渡过程(超调量)、零位漂移量等参数的测试，在2～3°视野范围内测试精度：(1σ)≤0.05mil。

发明内容

虽然在已知技术中有火炮稳定精度的测试仪器，但是，一是并未公开具体的技术方案，尤其缺乏的是产生光学基准线的具体方案，而在该类测试仪器中，建立光学基准线是完成测试的关键方案，一定距离范围内的首发命中概率所需的全部参数的测试都有赖于光学基准线；二是没有在设置了CCD接收系统的同时，又配备目视系统的方案。为了弥补已知技术的不足，我们发明了一种火炮精度测试光学基准线产生装置。

本发明的一种方案见图1或者图3所示，该装置由靶标望远物镜1、分划板2、分划板十字线显微物镜3、分光直角棱镜4、反射直角棱镜5、滤光镜6、聚焦透镜7、CCD8、偶次反射棱镜9、目视物镜10和目视目镜11组成；靶标望远物镜1、分划板2、分划板十字线显微物镜3、分光直角棱镜4、偶次反射棱镜9位于第一根横向光轴上并依次排列；反射直角棱镜5、滤光镜6、聚焦透镜7、CCD8位于与第一根横向光轴平行的第二根横向光轴上并依次反方向排列；分光直角棱镜4、反射直角棱镜5又位于一根与所述两根横向光轴垂直并相交的第一根纵向光轴上并依次排列；偶次反射棱镜9、目视物镜10、目视目镜11位于与第一根横向光轴相交并垂直的第二根纵向光轴上并依次排列。

本发明的另一种方案见图2所示，该装置由靶标望远物镜1、分划板2、分划板十字线显微物镜3、分光直角棱镜4、反射直角棱镜5、滤光镜6、聚焦透镜7、CCD8、目视物镜10和目视目镜11组成；靶标望远物镜1、分划板2、分划板十字线显微物镜3、分光直角棱镜4、目视物镜10、目视目镜11位于第一根横向光轴上并依次排列；反射直角棱镜5、滤光镜6、聚焦透镜7、CCD8位于与第一根横向光轴平行的第二根横向光轴上并依次反方向排列；分光直角棱镜4、反射直角棱镜5又位于一根与所述两根横向光轴垂直并相交的纵向光轴上并依次排列。

上述技术方案的技术效果在于，将该装置安装在火炮身管接近炮耳轴处，经进一步调整，使得该装置的横向轴线与火炮身管几何轴线即火炮轴线平行，成为火炮精度测试仪器的光学基准线。分划板2位于靶标望远物镜1的焦平面处。靶标望远物镜1摄取无穷远处靶标十字线像，与分划板2上的十字线像一同经过由分划板十字线显微物镜3与聚焦透镜7组成一个显微系统即CCD接收系统成像于CCD8上，转换为电信号，再由后续的计算机图像处理装置处理，最终获得各种精度参数。为了在CCD8和观察者肉眼12上同时成像，采用分光直角棱镜4将光路分为两路。反射通向CCD8的一路经反射直角棱镜5的再次反射，一则实现光路的偶次反射以获得正像，二则使装置的结构紧凑，从而占用较小空间。透射通向观察者肉眼12的一路要么经偶次反射棱镜9反射至由目视物镜10和目视目镜11构成的目视系统，要么直接通向该目视系统，只是前者在观察者能够观察到正像的同时使得装置的结构紧凑。CCD成像系统属于弱光成像系统，因此，在CCD8前需要加装滤光镜6。

在武器装备的火控系统中，瞄准线和火炮轴线之间的夹角需精确地达到瞄准角，这样炮长射击时才能命中目标。这个夹角即火炮装定角，它产生了炮弹抛物线弹道，由火炮控制计算机解算，反馈给火炮稳定器，炮长据此进行精确瞄准射击。根据火炮瞄准线获取装置中的靶标十字线中心与装定后的本发明之基准线产生装置中的靶标十字线中心在CCD上成像的距离获得实测角度，与计算机给出的装定角之间的偏差，即为火炮装定角精度。本发明之装置的测量精度：(1σ)≤0.05mil。

关于稳定器稳定精度的测量，自行火炮、坦克的炮塔用稳定器稳定，自行火炮、坦克以中等速度(20～25km/h)行驶在中等起伏的路面上，火炮摆动振幅的平均值，即为稳定器稳定精度，标准为水平±3mil，高低±1mil，自行火炮、坦克在行进中，炮塔应稳定在此范围内。那么，本发明之基准线产生装置的CCD视场中靶标十字线像处于抖动状态，实时记录其抖动轨迹，然后诸点判读，读出基准线产生装置的CCD视场中靶标十字线像中心与CCD电十字中心的偏差，便可测出稳定器稳定精度。本发明之装置的测量精度：(1σ)≤0.05mil。

火炮与瞄准镜同步精度是指在靶标移动、自行火炮或者坦克静止的情况下，在火炮俯仰范围内，火炮随动于火炮瞄准镜，瞄准线与火炮轴线保持同步的精度。本发明之基准线产生装置中的CCD视场中分划板十字线像与靶标十字线像两十字中心距离始终对应于其装定角，其误差表征了同步精度。本发明之装置的测量精度：(1σ)≤0.05mil。

火炮跟随瞄准线精度是指在靶标移动、自行火炮或者坦克也移动的情况下，在一定瞄准速度范围内，即高低向小于10mil/s，方位向小于20mil/s，火炮跟随瞄准线的误差。具有稳像功能的现代火控系统能在行进中瞄准射击，在炮长瞄准过程中，瞄准镜将火炮相对于瞄准线在水平和垂直方向的失调角信号输出给控制盒，控制盒把火炮位置信号送给火控分系统，代替稳定器中原角度陀螺信号去驱动火炮，火炮的位置反馈到瞄准镜构成闭环，使火炮随动于瞄准线，即炮长从瞄准镜中看到哪里，火炮跟着转到哪里。由瞄准线获取装置中的靶标十字线与本发明之基准线产生装置中的靶标十字线两个十字中心的距离相对于装定角的误差即为火炮跟随瞄准线精度。本发明之装置测量精度：(1σ)≤0.05mil。

附图说明

图1是本发明之基准线产生装置一种方案结构示意图。图2是本发明之基准线产生装置的另一种方案结构示意图。图3是本发明之基准线产生装置前一种方案的简化示意图，该图兼做摘要附图。

具体实施方式

本发明的一种具体方案见图1所示，该装置由靶标望远物镜1、分划板2、分划板十字线显微物镜3、分光直角棱镜4、反射直角棱镜5、滤光镜6、聚焦透镜7、CCD8、偶次反射棱镜9、目视物镜10和目视目镜11组成。靶标望远物镜1、分划板2、分划板十字线显微物镜3、分光直角棱镜4、偶次反射棱镜9位于第一根横向光轴上并依次排列。靶标望远物镜1由双胶合透镜13和负弯月透镜14组成，采用负弯月透镜14可以使整个光学系统的光路缩短，靶标望远物镜1的焦距f₀′＝199.75mm。在分划板2上胶合一块消像差透镜15，分划板2位于靶标望远物镜1的焦平面处。分划板十字线显微物镜3采用双胶合透镜。反射直角棱镜5、滤光镜6、聚焦透镜7、CCD8位于与第一根横向光轴平行的第二根横向光轴上并依次反方向排列。聚焦透镜7由一种双胶合透镜和一种负弯月透镜组合而成，能够使CCD8上的成像清晰。由分划板十字线显微物镜3与聚焦透镜7组成CCD接收系统的组合焦距f_c′＝137.48。在聚焦透镜7与CCD8之间加入由一种负弯月透镜、一种凹透镜和一种正弯月透镜组成消场曲物镜16。CCD8采用2/3″CCD，像面尺寸为6.8×8.8(mm²)，故CCD接收系统视差角为2.75°×3.666°，能够满足测试对对角线视场≥4.5°的要求。分光直角棱镜4、反射直角棱镜5又位于一根与所述两根横向光轴垂直并相交的第一根纵向光轴上并依次排列。分光直角棱镜4是一种双胶合直角棱镜。偶次反射棱镜9、目视物镜10、目视目镜11位于与第一根横向光轴相交并垂直的第二根纵向光轴上并依次排列。偶次反射棱镜9采用五棱镜，五棱镜可以实现光路折转和偶次反射，并且，由于该五棱镜处于会聚光路中，使得安装调试更方便。目视物镜10由一种双胶合透镜与一种负弯月透镜组成。目视目镜11由两个相同的双胶合透镜对称组合而成。目视目镜11焦距f_e′＝17.5mm，视放大率Γ＝8^×，出瞳距，l_p′＝11.8mm，出瞳直径D′＝5mm。