智能光幕靶坐标测量系统的制作方法

本发明属于常规兵器靶场测试技术领域，具体涉及智能光幕靶坐标测量系统。

背景技术：

激光光幕靶具有使用成本低、操作简便、稳定可靠等优点，在常规兵器靶场中常用来测量弹丸的过靶坐标、飞行速度。现有测量弹着点坐标及测量弹丸速度的装备及方法以光幕靶应用最多，目前，常规的光幕靶在国内靶场已经普及和推广，我国对光幕靶的研究开始于20世纪80年代，并取得了较大的进展，但在研究过程中也发现了一些问题如弹着点坐标的测量精度难以提高。目前现有光幕靶测试系统主要有四光幕交汇测试系统、六光幕交汇测试系统、“n”型光幕交汇测试系统等，这些光幕靶的光电二极管存在固定间隔造成测量盲区，误差较大，虽然有的光幕靶采取光电二极管交错排列能在一定程度上减小间隔，但仍然存在固定间隔，不能极大提高系统精度。现有光幕靶测试系统功能单一，可扩展性不足，针对这一现状，本发明提供了一种智能光幕靶坐标测量系统，极大的提高了光幕靶的可扩展性且其理论测量精度可达到1mm以内。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能光幕靶坐标测量系统，以克服现有光幕靶接收元件之间因存在间隔而产生测量盲区造成测量误差大的问题，实现了高精度无接触测量弹丸着靶点坐标的目的。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：智能光幕靶坐标测量系统，包括平行且从左到右依次设置的若干组光幕靶，每一组光幕靶均包括靶架、x向光源阵列、y向光源阵列、x向接收阵列以及y向接收阵列，所述靶架呈矩形框状结构，该矩形框状结构的四个内侧面上依次安装有所述的x向光源阵列、y向光源阵列、x向接收阵列以及y向接收阵列，其中，所述的x向接收阵列和y向接收阵列均通过一个电动滑台与矩形框状结构的内侧面滑动连接，通过调节电动滑台使若干组所述的x向接收阵列和若干组所述的y向接收阵列均呈交错状分布。

进一步的，所述光幕靶设置有四组且四组所述光幕靶的连接面紧密贴合。

进一步的，所述的x向光源阵列和y向光源阵列均由复数个一字型半导体激光发生器平行且间隔设置而成，所述x向光源阵列的输出端正对x向接收阵列，y向光源阵列的输出端正对y向接收阵列。

进一步的，所述的x向接收阵列和y向接收阵列均由复数个光电二极管平行且间隔设置而成。

进一步的，所述x向光源阵列和y向光源阵列两者的输出端均设置有用于形成平行光线的菲涅尔透镜。

进一步的，所述电动滑台包括电机、滑动底座、丝杆和移动平台，所述滑动底座的底部与矩形框状结构的内侧面固定连接，该滑动底座的纵截面呈凵型，滑动底座的两端均设置有轴承座，两个所述轴承座的内侧共同安装有所述的丝杆，移动平台安装在丝杆的丝杆螺母上并随丝杆螺母沿丝杆同步运动，移动平台的顶端与所述的x向接收阵列或y向接收阵列固定连接，所述的电机安装在滑动底座的其中一侧并与丝杆相连。

进一步的，所述的移动平台与滑动底座两者的顶端平齐。

进一步的，所述的x向接收阵列和y向接收阵列两者的其中一端均设置有校准激光灯，所述的x向光源阵列和y向光源阵列两者的其中一侧均设置有激光接收元件。

进一步的，两个所述的校准激光灯分别设置在x向接收阵列靠近y向光源阵列的一端和y向接收阵列靠近x向光源阵列的一端，两个所述的校准激光灯分别与两个所述的激光接收元件对应设置。

进一步的，两个所述的激光接收元件均安装在矩形框状结构的内侧面上，其中，安装在x向接收阵列上的校准激光灯与设置在x向光源阵列一侧的激光接收元件对应设置，安装在y向接收阵列上的校准激光灯与设置在y向光源阵列一侧的激光接收元件对应设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过驱动电机分别对四组x向接收阵列和四组y向接收阵列平移调节，使x向接收阵列和y向接收阵列上的光电二极管呈相互交错状分布，光电二极管的相对间隔将变得极小，使弹丸过靶时测量没有盲区从而能极大的提高系统精度；同时，当弹丸连续发射时可测出每个弹丸在空间中的坐标并在光幕靶上标记，根据弹丸密集度从而可分析发射弹丸的武器设备的武器性能。

附图说明

图1是本发明中若干组光幕靶的位置关系示意图；

图2是本发明中光幕靶的剖视结构示意图；

图3是本发明中光幕靶的侧视图；

图4是本发明中电动滑台的结构示意图；

图5是调节电动滑台后若干组x向接收阵列或若干组y向接收阵的位置关系示意图；

图中标记：1、光幕靶，2、靶架，3、x向光源阵列，4、y向光源阵列，5、x向接收阵列，6、y向接收阵列，7、电动滑台，701、电机，702、滑动底座，703、丝杆，704、移动平台，705、轴承座，8、光电二极管，9、一字型半导体激光发生器，10、菲涅尔透镜，11、校准激光灯，12、激光接收元件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

智能光幕靶坐标测量系统，如图1所示，包括平行且从左到右依次设置的若干组光幕靶1，所述光幕靶1设置有四组且四组所述光幕靶1的连接面紧密贴合。如图2所示，每一组光幕靶1均包括靶架2、x向光源阵列3、y向光源阵列4、x向接收阵列5以及y向接收阵列6，所述靶架2呈矩形框状结构，该矩形框状结构的四个内侧面上依次安装有所述的x向光源阵列3、y向光源阵列4、x向接收阵列5以及y向接收阵列6，其中，所述的x向接收阵列5和y向接收阵列6均通过一个电动滑台7与矩形框状结构的内侧面滑动连接，通过调节电动滑台7使若干组所述的x向接收阵列5和若干组所述的y向接收阵列6均呈交错状分布，交错状分布的效果图如图5所示。

如图3所示，所述的x向光源阵列3和y向光源阵列4均由复数个一字型半导体激光发生器9平行且间隔设置而成，所述x向光源阵列3的输出端正对x向接收阵列5，y向光源阵列4的输出端正对y向接收阵列6；所述的x向接收阵列5和y向接收阵列6均由复数个光电二极管8平行且间隔设置而成，为了达到最佳的使用效果，相邻的两个光电二极管8之间的距离优选为1mm。

进一步优化本方案，所述x向光源阵列3和y向光源阵列4两者的输出端均设置有用于形成平行光线的菲涅尔透镜10。

如图4所示，所述电动滑台7包括电机701、滑动底座702、丝杆703和移动平台704，所述滑动底座702的底部与矩形框状结构的内侧面固定连接，该滑动底座702的纵截面呈凵型，滑动底座702的两端均设置有轴承座705，两个轴承座705内均设置有轴承，两个所述轴承座705的内侧共同安装有所述的丝杆703，移动平台704安装在丝杆703的丝杆螺母上并随丝杆螺母沿丝杆703同步运动，移动平台704的顶端与所述的x向接收阵列5或y向接收阵列6固定连接，所述的电机701安装在滑动底座702的其中一侧并与丝杆703相连，电机701与丝杆703之间通过联轴器（未在图中画出）相连。

进一步优化本方案，所述的移动平台704与滑动底座702两者的顶端平齐。

进一步优化本方案，所述的x向接收阵列5和y向接收阵列6两者的其中一端均设置有校准激光灯11，所述的x向光源阵列3和y向光源阵列4两者的其中一侧均设置有激光接收元件12，进一步优化本方案，两个所述的校准激光灯11分别设置在x向接收阵列5靠近y向光源阵列4的一端和y向接收阵列6靠近x向光源阵列3的一端，两个所述的校准激光灯11分别与两个所述的激光接收元件12对应设置。两个所述的激光接收元件12均安装在矩形框状结构的内侧面上，其中，安装在x向接收阵列5上的校准激光灯11与设置在x向光源阵列3一侧的激光接收元件12对应设置，安装在y向接收阵列6上的校准激光灯11与设置在y向光源阵列4一侧的激光接收元件12对应设置。

本发明在对光电二极管8之间的相对间隔进行调节时，分别控制若干个电机701带动四组x向接收阵列5和四组y向接收阵列6运动一定的距离，实现对光电二极管8的相对间隔进行精准控制，为了达到最佳的使用效果，在驱动电机701动作前可以进行初始化校准，初始化校准需要校准激光灯11和激光接收元件12同时工作，四组光幕靶1上的x向接收阵列或y向接收阵列在电动滑台7的作用下向靠近激光接收元件12的一侧运动，当激光接收元件12接收到校准激光灯11发出的激光信号后停止运动，完整初始化校准，校准完成后，四组x向接收阵列和四组y向接收阵列均平行设置。

通过驱动电机701分别对四组x向接收阵列5和四组y向接收阵列6平移调节后，x向接收阵列5和y向接收阵列6上的光电二极管8呈相互交错状分布，光电二极管8的相对间隔将变得极小，使弹丸过靶时测量没有盲区从而能极大的提高系统精度，而且，本发明可用于获取多种不同口径弹丸的最优坐标，本发明在获取最优坐标时，本领域技术人员可根据弹丸的口径大小来控制驱动电机701调节相邻光电二极管8之间的相对间隔，当测量较大口径的弹丸时，精度要求不需要太高，故相邻光电二极管8之间的相对间隔不需要调节的很小，当测量较小口径的弹丸时，精度要求高，所以相邻光电二极管8之间的相对间隔也需要极小，从而实现对精度的良好控制。

假设光幕靶1从左到右依次设置有4组，分别为m1、m2、m3以及m4，以下对本测量系统获取弹丸最优坐标的方法进行描述：

步骤一，建立坐标系：x向光源阵列3发出的平行光线与y向光源阵列4发出的平行光线在同一个平面内正交形成光幕，以此光幕为基础建立二维坐标系，然后以若干组光幕靶1的设置方向为z轴共同建立空间三维坐标系；

步骤二，初始化校准：启动设备时，通过校准激光灯11和激光接收元件12分别对四组x向接收阵列和四组y向接收阵列的初始位置进行校准，确保四组x向接收阵列和四组y向接收阵列均平行设置；

步骤三，调节光电二极管8之间的相对间隔：分别控制若干个电机701带动四组x向接收阵列5和四组y向接收阵列6运动一定的距离，实现对光电二极管8之间的相对间隔进行精准控制；

步骤四，最优坐标获取：以最左侧的光幕靶m1为参照设置位置坐标，x向接收阵列5上的第i个光电二极管8的初始坐标为xi（i=1，2，3...），y向接收阵列6上的第i个光电二极管8的初始坐标为yi（i=1，2，3...），测试时发射弹丸的武器设备出射口的中轴线应尽量与若干组光幕靶1的中轴线重合；当弹丸飞过第一组光幕靶m1时遮挡从x向光源阵列3和y向光源阵列4射出的平行光，弹丸投影在x向接收阵列5和y向接收阵列6的光电二极管8上，当被遮挡的光电二极管8的受光面≥50%时其输出信号改变，然后系统采集信号，经过处理电路进行放大处理，计算出输出状态改变的光电二极管的数量n和位置信息，得到x方向和y方向的坐标（x1，y1），又因为光幕m1在z轴的位置固定坐标为z1，因此可得到弹丸过光幕m1时在空间中的三维坐标p1（x1，y1，z1），同理弹丸依次飞过光幕m2、光幕m3以及光幕m4时，系统可得到坐标p2（x2，y2，z2），p3（x3，y3，z3），p4（x4，y4，z4），共测得四个坐标，根据四个光幕靶1的间距可得出式中的z1、z2、z3以及z4的坐标，对四个坐标求均值得到坐标p，坐标p即为弹丸在空间中最优坐标。

分析武器性能的方法如下：当弹丸连续发射时可测出每个弹丸在空间中的坐标并在光幕靶1上标记，根据弹丸密集度从而可分析发射弹丸的武器设备的武器性能。

本发明还具有以下功能：

1）测量弹丸飞行速度v

采用两套所述光幕靶坐标测量系统间隔设置以构成一个组合系统，可测出两个最优坐标p5和p6及弹丸经过两个组合系统的时刻t1和时刻t2，进而可通过计算得到弹丸的飞行速度v：

2）拍摄弹丸的飞行状态

在两套所述光幕靶坐标测量系统之间搭载高速相机，可拍摄被测弹丸的飞行状态。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。