专利名称:基于复合图形靶板的瞄具零位走动数字化测量装置及方法
技术领域：
本发明是一种基于复合图形靶板的瞄具零位走动数字化测量装置，其可用于红外和可见光瞄具的零位走动参数在室内环境下的高精度检测，属于光学精密测量技术领域：
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技术背景
随着现代军事科技发展，红外、可见、微光瞄具已经成为武器系统中的常见设备，瞄具是轻武器系统的眼睛，瞄具的使用，使武器系统上了一个台阶，大大提高了武器系统全天候使用的综合效能，使武器系统具有观察距离远，瞄准速度快、射击精度高等优点。瞄具的零位走动是指瞄具与枪械的重复装卡误差和射击过程中的瞄准分划线的走动量，零位走动直接影响武器系统的射击精度和首发打击效果。
到目前为止，国内外的测试方法基本相同，无论是研制方、生产工厂还是对产品进行试验检测和实际使用者，大多数都是通过人眼目视对准加上主观判读实现瞄具的零位走动测试，针对红外、可见、微光多波段下的复杂光电瞄具还没有客观的高精度测量方法。
其中，常用的测量方法如专利“枪用瞄准镜零位校正仪ZL02258354. 8”中所介绍首先将枪械装卡到测试仪器的卡具上，在枪械的被测瞄具前方固定一个准直物镜。此时枪械瞄具可以观察到准直物镜中的分划板。在实弹环境实验前后，分别两次由枪械瞄具观察准直物镜中的分划板上读数值，换算出瞄具的零位走动量。
为了排除这种测量方法引入的人为主观判读误差，相关领域的学者进行了研究，提出了采用数字图像处理的方法进行判读。通常采用了图像增强(文献编号1008-0570(2007)08-1-0094-03)、直方统计(文献编号 1000-1093(2007) 10-1205-04)等方法，用来提高测量的精度。这些测量方法解决了微光瞄具零位走动的高精度测量方法，但是其装置无法完成红外波段瞄具零位走动测试。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述已有技术的不足，提供一种基于复合靶板的瞄具零位走动数字化测量装置，其可用于红外、可见光及微光瞄具的零位走动量在室内环境下的高精度检测。
本发明的技术解决方案是一种基于复合图形靶板的瞄具零位走动数字化测量装置，其包括光源I、复合图形靶板2、反射镜3、主反射镜4、卡具5、像分析器7、计算机8、温控模块9、机壳10 ;所述复合图形靶板2由光源I照明，依次通过反射镜3、主反射镜4后给 出无限远的目标，在被测瞄具6上成像；所述被测瞄具6装卡于卡具5上。
包括光源I、复合图形靶板2、反射镜3、主反射镜4，用于生成红外及可见光图像，其中的光源I可以是可见光源，也可以是红外黑体。
还包括被测瞄具6、像分析器7、计算机8，用于测量带有目镜的被测瞄具6时，计算机8通过像分析器7采集视频信号，并经过软件进行图像处理；用于测量带有视频输出的被测瞄具6时，由计算机8直接采集视频信号，并经过软件进行图像处理。
温控模块9通过控制温度提高红外图像的信噪比；机壳10用于屏蔽外界的杂光干扰。[0013]其中的复合图形靶板2由基板镂空制成，其图形由多个用于对准的图形构成。
使用光学角规作为标定零位走动偏转角度值的标准量具，实现对此装置的标定。
有益效果
本发明对比已有技术具有以下显著优点
I)可完成红外、可见、微光等多种瞄具的零位走动测试；
2)多个对准目标同时参与计算，降低了随机误差的影响，提高了系统测试精度；
3)采用多点对准目标靶，在被测瞄具分划板上产生多目标图像同时参与图像处理、计算精度高；
4)使用大口径反射镜，可实现多个瞄具同时装卡、提高测量效率；
5)采用屏蔽、温控的方法提高信噪比，提高数字图像处理精度；
6)测量过程可完全由计算机控制，计算结果通过数字图像处理得出，排除人为干扰，是客观测量，测试速度快；
7)采用光学角规作为标定零位走动偏转角度值的标准量具，减小
了装置的系统误差。
图I为本发明实施例一的示意图；
图2为本发明实施例一、二中所述的复合图形靶板的示意图；
图3为打靶和环境实验前，测试装置采集到的瞄具对准图像的示意图；
图4为打靶和环境实验后，测试装置采集到的瞄具对准图像的示意图；
图5为本发明实施例二的示意图；
其中1-光源，2-复合图形靶板，3-反射镜，4-主反射镜，5-卡具，6-被测瞄具，7-像分析器，8-计算机，9-温控模块，10-机壳，11、12、13、14、15-对准目标。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的基本思想是利用复合图形靶板生成红外、可见、微光的对准目标，使用多个对准目标同时进行判读，利用计算机采集瞄具中的对准图像，并通过测量软件进行数字图像处理，得出客观测量结果。
测试的核心思路主要分两步，首先测出多个对准目标与瞄具分划相对位置的差值；在打靶和环境测试后，再次测出多个对准目标与瞄具分划的相对位置的差值，由这两个差值换算出被测瞄具在打靶和环境测试前后的零位走动。其中的打靶和环境测试可以包括震动测试、温度测试等多种老化试验。
此装置的标定方法是采用光学角规作为标定零位走动偏转角度值的标准量具，利用光学角规生成的标准偏角值对装置的测量值进行标定，减小测量装置的系统误差。
实施例一
如图I所示，本发明的基于复合图形靶板的瞄具零位走动数字化测量装置包括光源I、复合图形靶板2、反射镜3、主反射镜4、卡具5、像分析器7、计算机8、温控模块9、机壳10 ;所述复合图形靶板2由光源I照明，依次通过反射镜3、主反射镜4后在被测瞄具6上成像；所述被测瞄具6装卡于卡具5上。
包括光源I、复合图形靶板2、反射镜3、主反射镜4，用于分别生成红外、可见及微光图像，其中的光源I是红外黑体。
还包括被测瞄具6、像分析器7、计算机8，当用于测量带有目镜的被测瞄具6时，可由计算机8通过像分析器7采集出瞄具目镜中的图像。
还包括温控模块9、外壳10，其中机壳10用于屏蔽外界的杂光干扰提高红外、可见光、微光瞄具图像的信噪比；温控模块9通过控制温度，提高红外瞄具图像的信噪比。
其中的复合图形靶板2采用双面抛光的铜片制成，靶板图形在铜片上镂空形成。如图2所示，图形由五个用于对准的圆孔构成，周围的四个圆孔相对中心的圆孔中心对称。圆孔相比传统的十字线更容易实现高精度数字图像处理。由于采用多个圆形同时进行对准，因此减少了随机误差对数字图像细分算法的干扰，提高了系统测试精度。
装置的操作流程是首先在打靶和环境实验前，将被测瞄具6装卡于卡具5上，打开光源1，计算机8通过数字图像细分技术，计算被测瞄具6的视频图像中复合图形靶板2的每个图形的亚像素坐标，计算出复合图形靶板2的中心与被测瞄具6瞄准线坐标的差值。在进行打靶和环境实验后，重复之前的步骤求得新的坐标差值。通过对比前后两组数据，可换算出被测瞄具6在打靶和环境实验前后的零位走动量。
实施例一采用75mm焦距的红外瞄具作为被测瞄具6，其测试数据如下在打靶和环境实验前像分析器采集的图像如图3所示，在环境实验后像分析器采集的图像如图4所示。图3、图4中的横线与箭头是瞄具上的准星，圆形光斑是复合图形靶板2上的对准图形。通过数字图像处理可得出，在打靶和环境实验前后，准星与对准图形之间的相对位置移动了 O. 44mil,即瞄具的零位走动量为O. 44mil。
通过理论仿真及实际检测此实施例一的装置通过一系列的措施提高了瞄具零位走动测试的精度，在成像质量较差的非制冷短焦距红外瞄具上，数字图像细分精度可达20细分以上，零位走动测试不确定度小于O. 006mil，测试精度优于O. 03mil。检测高成像质量瞄具的零位走动参数时，本测试系统具有更高的测试精度。
实施例二
如图5所示，本发明的基于复合图形靶板的瞄具零位走动数字化测量装置包括光源I、复合图形靶板2、反射镜3、主反射镜4、卡具5、计算机8、温控模块9、机壳10。
与实施例一的不同是，被测瞄具6可以直接输出视频图像，因此可以通过计算机直接采集瞄具的视频进行处理。实施例二由于去除了像分析器的误差因素，因此测试精度更高。
以上结合附图对本发明的具体实施方式
作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求
书限定，任何在本发明权利要求
基础上的改动都是本发明的保护范围。
权利要求
1.基于复合图形靶板的瞄具零位走动数字化测量装置，其特征在于包括光源(I)、复合图形靶板(2)、反射镜(3)、主反射镜(4)、卡具(5)、像分析器(7)、计算机(8)、温控模块(9)、机壳(10);所述复合图形靶板(2)由光源⑴照明，依次通过反射镜(3)、主反射镜(4)后在被测瞄具(6)上成像；所述被测瞄具(6)装卡于卡具(5)上；所述光源(I)可以是可见光源，也可以是红外黑体。
2.根据权利I所述的基于复合图形靶板的瞄具零位走动数字化测量装置，其特征在于复合图形靶板(2)采用双面抛光的铜片制成，图形由五个用于对准的圆孔构成，周围的四个圆孔相对中心的圆孔中心对称。
3.根据权利I或2所述的基于复合图形靶板的瞄具零位走动数字化测量装置，其特征在于温控模块(9)通过控制温度提高红外图像的信噪比；机壳(10)用于屏蔽外界的杂光 干扰。
4.基于复合图形靶板的瞄具零位走动数字化测量方法，其特征在于用于测量带有目镜的被测瞄具(6)时，计算机(8)通过像分析器(7)采集视频信号；用于测量带有视频输出的被测瞄具￠)时，计算机(8)直接采集视频信号；首先在打靶和环境试验前，将被测瞄具(6)装卡于卡具(5)上，打开光源(1)，计算机(8)中编制的测量软件通过数字图像细分技术，计算被测瞄具(6)的视频图像中复合图形靶板(2)的每个图形的亚像素坐标，计算出复合图形靶板(2)的中心与被测瞄具(6)瞄准线坐标的差值；在进行打靶和环境实验后，重复之前的步骤求得新的坐标差值；通过对比前后两组数据，可换算出被测瞄具(6)在环境实验前后的零位走动量。
专利摘要
本发明属于光学精密测量技术领域：
，涉及一种复合图形靶板的瞄具零位走动数字化测量装置，包括光源、复合图形靶板、反射镜、主反射镜、卡具、像分析器、计算机、温控模块、机壳。此装置使用光源照明复合图形靶板分别生成多波段复合对准目标，依次通过反射镜、主反射镜后在被测瞄具上成像，通过直接采集由瞄具输出的目标图像，或在瞄具目镜出瞳处经像分析器采集瞄具分划板上的图像，输入计算机后，由测量软件进行数字图像处理，计算测试结果。本发明可用于红外、可见、微光瞄具零位走动的高精度检测，具有精度高、客观性、实时性好的优点。
文档编号F41G1/54GKCN101581556 B发布类型授权 专利申请号CN 200810106438
公开日2012年10月24日 申请日期2008年5月13日
发明者任建荣, 何川, 周桃庚, 孙若端, 张旭升, 林家明, 沙定国, 赵维谦, 陈凌峰 申请人:北京理工大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (5), 非专利引用 (1),