一种新型高炮技术检查靶标系统的制作方法

本发明涉及一种新型高炮技术检查靶标系统。

背景技术：

火炮各项技术检查是武器装备投入作战前的一项必不可少的工作，特别是发射系统及瞄准系统技术检查是否准确，它直接影响到其性能指标，从而影响武器装备的系统精度，对射弹能否命中目标起着决定性的作用。火炮靶标系统是火炮标定和矫正的基准，快速准确地产生靶标光源，及时跟踪瞄准靶板校正瞄准系统偏差，能够大幅提升火炮射击精度。然而火炮靶标跟踪显示一直是困扰工程界的难题。要完成靶标系统的瞄准和跟踪必须产生具有一定亮度和聚集度的光源，同时靶板的设计也必须满足火炮靶标系统的精度要求，进而能够使炮手快速准确观察和捕捉到靶板上的靶标，有了高精度的靶标系统才能够有效完成火炮相关技术检查，提升火炮瞄准射击精度，因此技术检查靶标系统的设计和制造显得尤为重要。

靶标系统作为一种检查火炮瞄准系统的检测平台，必须满足以下几个基本条件：首先，靶标系统自身发射的光源在靶板上的显示必须清晰容易辨识，同时满足对准要求，能与靶板上的标线吻合，易于捕捉对准。第二，由于靶标系统上的光源照射到靶板上产生亮点要在靶板二维平面内能自由移动，所以必须设计支撑调整机构，即支撑位置和承载连接可以根据靶板上标线的位置在一定范围内进行竖直和水平两个维度的调整。第三，由于靶标系统除了具备教学演示功能外，还必须能够完成野战环境下火炮调整和检修任务，要求靶标系统模块化设计，组合式安装，便于运载和机动，适用于不同环境下的各种任务执行。

靶标是高炮技术检查的关键参照设备，靶标的精度决定了高炮各项技术检查的精度，从而决定了高炮的系统精度。现有靶标主要有以下几种：铅垂线、在木质面板画十字线、远处房屋、电线杆等长直物体、室内教学时所能看到的水平线和竖直线。现有靶标自身精度低，受环境影响大，导致技术检查误差大，且不能全天候进行，有着一定的局限性。

利用普通光源聚焦后直接照射到演示板上，捕捉目标进行校准是完全可以达到目的的，但是经实验测定普通光源聚焦后形成的光斑亮点生成的十字线分辨率过低，捕捉并对准靶板上的标记耗费的时间过长，且要形成灵活可调光斑需要搭建复杂的光学系统，成本较高，不利于携行。

利用滑动导轨驱动机构的支撑和演示是目前最佳解决方案。利用滑动导轨驱动机构的基本思路就是将光源系统的横轴运动和纵轴运动分离开，在二维运动空间内可以根据需要在一定范围内进行调整，使得产生的光斑亮点可以很迅速地捕捉和对准靶板标记。那么两个方向上的运动响应时间必须满足靶标系统的捕捉对准要求。

技术实现要素：

基于以上现有技术的不足，根据火炮技术检查的特点要求，本发明集成高亮度激光十字生成技术、高精度二维水平传感技术、高精度二维水平校准技术，完成系统的机械结构、电路硬件和软件程序的设计、制作和调试，优化系统的总体性能，使靶标的水平精度达到40"，满足高炮技术检查的精度要求。简化系统安装与调试步骤，真正做到安装便捷、稳定可靠。最终提供一种能够在靶板上产生清晰光斑，二维平面内快速响应捕捉跟踪对准靶标，并能进行横轴和纵轴独立校准的技术靶标系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种新型高炮技术检查靶标系统，包括安装在支架上的激光投影器、二维水平调整机构和高精度二维数字水平仪显示仪；所述激光投影器通过接口电路与单片机连接，所述单片机通过接口电路连接二维高精度水平传感器，所述单片机连接高精度二维数字水平仪显示仪；所述激光投影器前方设置有玻璃棒，所述二维水平调整机构设置在激光投影器所处的平面内，所述二维水平调整机构由互相垂直的两个一维角位台组成，在所述支架的顶端设置固定机构；在所述激光投影器的正前方设置投影面，所述投影面设置在投影面支架上，所述投影面支架底部设置有滑轮。

作为上述技术方案的优选实施方式，本发明实施例提供的新型高炮技术检查靶标系统进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述滑轮上设置有脚刹。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述支架为伸缩支架，在支架上设置伸缩固定元件。

一种高炮技术靶标检查方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)准备激光投影器并依照标示正确装入电池，装上高精度二维数字水平仪显示仪电源；

2)将投影幕放置在合适的位置，取出支架，把激光投影器和二维水平调整机构安装在支架上，调整支架使其概略水平，打开高精度二维数字水平仪显示仪电源开关，通过高精度二维数字水平仪显示仪显示激光投影器和二维水平调整机构水平精度，并判断水平精度是否符合要求，若不符合要求则通过二维水平调整机构进行二维面的水平调整，直到符合要求为止；

3)打开激光投影器开关，此时在靶板上输出一条水平激光线与一条垂直激光线；

4)检查激光投影器光线出口，如有污垢则用棉花棒浸上酒精以后擦拭干净；

5)操作完毕后需要关闭电源。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：本发明的一种新型高炮技术检查靶标系统按各自模块功能用途，分块设计，产生的光斑在靶板上清晰度高，在二维平面内跟踪捕捉和对准标记准确，组合安装，可拆装移位，便于运输，功能齐全，适用范围广，安全可靠，成本低廉。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明优选实施例的新型高炮技术检查靶标系统结构示意图；

图2是一种新型高炮技术检查靶标系统原理图；

图3是一种新型高炮技术检查靶标系统硬件组成框图；

图4是一种新型高炮技术检查靶标系统光路原理图；

图5是一种新型高炮技术检查靶标系统高精度二维数字水平仪显示仪框图；

图6是一种新型高炮技术检查靶标系统的工作流程。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1-6所示，为本发明优选实施例新型高炮技术检查靶标系统的结构示意图，本发明新型高炮技术检查靶标系统，包括安装在支架5上的激光投影器1、二维水平调整机构2和高精度二维数字水平仪显示仪7；所述激光投影器1通过接口电路与单片机1-1连接，所述单片机1-1通过接口电路连接二维高精度水平传感器2-1，所述单片机1-1连接高精度二维数字水平仪显示仪7；所述激光投影器1前方设置有玻璃棒，所述二维水平调整机构2设置在激光投影器1所处的平面内，所述二维水平调整机构2由互相垂直的两个一维角位台组成，在所述支架5的顶端设置固定机构4；在所述激光投影器1的正前方设置投影面3，所述投影面3设置在投影面支架8上，所述投影面支架8底部设置有滑轮9。所述滑轮9上设置有脚刹10。所述支架5为伸缩支架，在支架5上设置伸缩固定元件6。

高炮靶标系统的工作原理是：调整二维水平调整机构2直至高精度二维数字水平仪精确水平，此时激光投影器11在远处投影幕上生成高精度高亮度红色水平直线、铅垂直线和十字线，作为高炮技术检查的靶标。

高炮技术检查通用靶标高精度二维数字水平仪显示仪利用高亮度激光投影器和高精度调整机构，在目标投影幕上投射出清晰可见的红色水平直线和铅垂直线，作为高炮技术检查的靶标。预期水平(或铅垂)线的水平(或铅垂)精度为±l 0μm/50mm，转化成角度约为40"，能够满足火炮的技术检测精度要求(1密位，约216")。

靶标系统的硬件部分主要由控制计算机(单片机1-1)、外围接口电路模块、传感器信号检测电路、水平精度显示电路和激光投影器组成，如图3所示。靶标系统的软件部分主要体现在水平精度的传感和显示上，包括系统主程序、初始化程序、传感器信号读取与处理程序、数字显示程序。

一种新型高炮技术检查靶标系统将半导体激光投影器发出的平行光束垂直投射到玻璃棒上，出射后形成一扇形平面，在其前方某一投影面上就可以得到一条直线，如图4所示。若玻璃棒水平放置，得到的将是水平线；若玻璃棒铅垂放置，得到的将是铅垂线；玻璃棒水平铅垂交叉使用，可得到激光十字。激光线粗：≤2mm。

该激光投影器输出一条水平激光线和一条垂直激光线，可以旋转360°,当激光投影器倾斜角度超过3°时，激光闪烁并伴有同频率的蜂鸣声，以示警告，并且激光投影器在倾角不超过3°范围内有自动补偿功能。

一种新型高炮技术检查靶标系统将两个一维角位台与激光投影器在同一平面内正交安装。系统获取水平传感器测量的两个自由度的水平误差信号，并在数码管上显示，以确定激光投影器当前的二维水平精度。通过高精度二维水平调整机构2校准激光投影器的二维水平位置，使激光投影器的水平精度最终满足高炮技术检查精度要求。调整机构水平调整范围：±2℃；水平(铅垂)线的精度为：≤±l 0μm/50mm，约40″。二维高精度水平调整机构特点：

1)能实现小角度旋转调节；

2)采用精研可调燕尾导轨，精度高，承载大；

3)蜗轮副驱动，运动舒适，精密可靠；

4)台面运行平稳，偏摆和倾斜较小；

5)成对设计，叠加后旋转中心为同一点，可进行正交双轴同心旋转调整；

6)手轮锁紧，安全可靠；

7)台面水平放置，具有标准连接孔，可以和其它系列产品组成多维调整架。

高精度二维数字水平仪显示仪硬件系统以MMA7260及单片机为核心进行电路的设计。控制芯片选用性能优良的AT89C51单片机，充分利用其提供的软硬件资源，配以相应的外围电路完成二维平台的检测。主要组成部分包括：MMA7260加速度传感器、AT89C51单片机、外存储器、电源电路、数码显示电路、指示灯电路、以及接口电路等部分。高精度二维数字水平仪显示仪功能框图如图5所示。

高精度二维数字水平仪显示仪工作原理：系统启动后，进行单片机初始化工作，然后传感器将敏感的倾角信息经角度转换模块调理后输出一个与角度成线性关系的模拟电压，再由数据处理模块采集、运算和处理，最后将处理结果经数码管以数字符号形式显示出来。

激光投影器输出一条水平激光线和一条垂直激光线，可以旋转360°，当激光投影器倾斜角度超过3°时，激光闪烁并伴有同频率的蜂鸣声，以示警告，并且激光投影器在倾角不超过3°范围内有自动补偿功能。二维高精度水平调整机构特点：1)能实现小角度旋转调节；2)采用精研可调燕尾导轨，精度高，承载大；3)蜗轮副驱动，运动舒适，精密可靠；4)台面运行平稳，偏摆和倾斜较小；5)成对设计，叠加后旋转中心为同一点，可进行正交双轴同心旋转调整；6)手轮锁紧，安全可靠；7)台面水平放置，具有标准连接孔，可以和其它系列产品组成多维调整架。高精度二维数字水平仪显示仪启动后，进行单片机初始化工作，然后传感器将敏感的倾角信息经角度转换模块调理后输出一个与角度成线性关系的模拟电压，再由数据处理模块采集、运算和处理，最后将处理结果经数码管以数字符号形式显示出来。

技术指标及相关参数如下：

设备尺寸：激光投射器300×200mm，调整机构及展开支架150×500mm，投影幕2000×1000mm；

调整机构水平调整范围：±10℃；

水平(铅垂)线的精度为：≤±l 0μm/50mm，约40"；

激光线粗：≤2mm；

投射距离：0.5m～50m；

工作环境：-30℃～50℃；

平均故障间隔时间(MTBF)：>5000h；

安装时间：<2min。

操作步骤和工作流程图如图6所示。

1)打开激光投影器电池盒后盖，依照标示正确装入3节7号电池(注意电池极性)，并将电池盖固定好，当激光投影器长时间不用时，将电池取出，装上高精度二维数字水平仪显示仪电源；

2)将投影幕放置在合适的位置，取出支架，把激光投影器和二维水平调整机构安装在支架上，调整支架使其概略水平，打开高精度二维数字水平仪显示仪电源开关，通过高精度二维数字水平仪显示仪显示激光投影器和二维水平调整机构水平精度，并判断水平精度是否符合要求，若不符合要求则通过二维水平调整机构2进行二维面的水平调整，直到符合要求为止；

3)打开激光投影器开关，此时在靶板上输出一条水平激光线与一条垂直激光线。工作过程如图6所示；

4)开机后若激光闪烁报警说明调整机构不水平，如果激光线较暗或明亮不一，检查光线出口，如有污垢则用棉花棒浸上酒精以后擦拭干净；

5)操作完毕后需要关闭电源，关闭激光投影器，否则会影响系统精度。

操作安全注意事项：不要直视或通过激光投影器观看激光光束，本系统激光辐射符合安全等级标准，不要拆开仪器及进行内部维修。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的一种新型高炮技术检查靶标系统按各自模块功能用途，分块设计，产生的光斑在靶板上清晰度高，在二维平面内跟踪捕捉和对准标记准确，组合安装，可拆装移位，便于运输，功能齐全，适用范围广，安全可靠，成本低廉。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。