CN102192682A - 四光幕精度靶结构装调与参数测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种四光幕精度靶的结构调校与参数测量方法。现有四光幕精度靶在安装和实际使用中存在的因结构参数不准确而导致测量误差大的问题。本发明采用的技术方案包括如下步骤：(1)调节发射与接收装置的激光瞄准器使其光斑相互重合；(2)调节光幕Ⅰ、光幕Ⅱ和光幕Ⅳ与水平面铅垂；调节光幕Ⅰ与光幕Ⅳ平行；(3)调节光幕Ⅰ与光幕Ⅱ，测量与X有关的角度α，调节调节光幕Ⅰ与光幕Ⅲ，测量与Y有关的角度β。本发明由于采用两台激光水准仪构建虚拟基准平面，避免了在机械结构即六面体支撑机构上设置基准或构建外部三个相互垂直的基准平面，从而放宽了六面体支撑机构的加工和安装精度要求；本发明方法测量的结构参数准确，避免了测量误差。

Description

四光幕精度靶结构装调与参数测量方法

技术领域

本发明属于靶场外弹道参数测试技术领域，主要涉及一种弹丸射击密集度测量装置调校方法，具体是四光幕精度靶的结构调校与参数测量方法。

背景技术

立靶射击密集度是衡量低伸弹道武器性能优劣的一个重要指标，传统的密集度测量大都采用接触式测量，将木板、纸板或纺织布等材料沿弹道在预定测量位置垂直树立一块靶，被评价的武器对靶射击，通过人工测量靶上的弹孔位置来判定武器的命中精度。该方法测量精度较低，人工操作，费时费力，而且具有一定危险性。近几年，针对轻武器密集度参数自动化测量技术，国内外有许多自动测量的方法，包括声学靶和光电靶，在光电靶中四光幕阵列或六光幕阵列组成的精度靶，因其原理简单、维护方便和成本低，深受使用者的欢迎。在四光幕精度靶中，四个光幕靶形成的四个光幕面分别安装在六面体的两个面和两个对角面，四个幕的幕面中心合一，将该中心点作为坐标原点，以与光幕Ⅰ平行的方向为X方向，垂直的方向为Z方向，垂直于面XOZ的方向为Y轴方向。在结构加工完成后，其四个光幕的结构参数，如光幕Ⅰ和光幕Ⅳ间的平行度和距离、两个对角幕面的夹角，这些结构参数直接影响测量结果的精度。结构参数在系统结构装调过程中需要精密调校和测量。在支撑结构上设计三坐标基准，是一种复杂度极高且很难实现调校的方法，实际操作中还不适用。此外，在精度靶的使用过程中，由于结构变形会导致结构参数发生变化，同样会导致测量误差加大。因此，对该测量系统结构参数的调校和校准是四光幕精度靶安装和实际使用中急需解决的问题。

本发明人对国内外专利文献和公开发表的期刊论文检索，尚未发现与本发明密切相关和一样的报道或文献。

发明内容

本发明要提供一种四光幕精度靶的结构调校与参数测量方法，以克服现有四光幕精度靶在安装和实际使用中存在的因结构参数不准确而导致测量误差大的问题。

为克服现有技术存在的问题，本发明提供一种四光幕精度靶的结构调校与参数测量方法，包括如下步骤：

(1) 在形成光幕的光幕靶的发射装置与接收装置的上下两端分别安装瞄准激光器，激光器发出的光束为直线，其截面近似为圆；调节发射装置与接收装置使两对瞄准激光器的光斑相互重合；

(2) 在光幕Ⅰ与光幕Ⅳ的发射装置与接收装置间放置竖直平板，通过激光水准仪作为基准调节竖直平板与水平面垂直，将光幕Ⅰ和光幕Ⅳ投影在平板上，在竖直平板上显示四个光斑，以竖直平板的一边为转动轴，使其旋转，当竖直平板上面或下面两个光斑之间的距离最小时，记录该最小值；再将竖直平板向前或向后移动一定距离，重复上述方法，记录最小值。直至两次测量得的最小值相等，则说明此时的光幕Ⅰ和光幕Ⅳ平行，该最小值即为光幕Ⅰ和光幕Ⅳ之间的距离                                               

；

(3) 在光幕Ⅰ与光幕Ⅱ的发射装置与接收装置间悬挂竖直平板并调节使其铅垂并与光幕Ⅰ和光幕Ⅳ垂直，将光幕Ⅰ和光幕Ⅱ投影在竖直平板上，将竖直平板向前或向后平移一定距离，通过移动前与移动后平板上面两个光斑之间距离的差值与平板移动的距离的比值求光幕Ⅱ与

方向的夹角

；在光幕Ⅰ与光幕Ⅲ的发射装置与接收装置间悬挂竖直平板并调节使其铅垂并与光幕Ⅰ和光幕Ⅳ垂直，将光幕Ⅰ和光幕Ⅲ投影在竖直平板上，将竖直平板向前或向后平移一定距离，使移动前与移动后平板上面两个光斑之间距离相等，通过上面两个光斑之间距离与下面两个光斑之间距离的差值和平板同一侧上下两个光斑之间的距离的比值求光幕Ⅲ与

方向的夹角

。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明由于采用两台激光水准仪构建虚拟基准平面，避免了在机械结构即六面体支撑机构上设置基准或构建外部三个相互垂直的基准平面，从而放宽了六面体支撑机构的加工和安装精度要求；采用在每个光幕靶的发射装置与接收装置中安装激光瞄准装置，利用测量几何长度的方法调校平行度和幕面之间的夹角，可以用于光幕阵列中各光幕结构参数的调校。采用实弹射击数据辨识出的

、

和采用本发明方法辨识出的、

，其测量结果的差值、

分别在0.01°、0.10°左右。从实验结果可以看出，本发明方法测量的结构参数准确，避免了测量误差。

附图说明

图1是四光幕精度靶结构示意图；

图2 调校流程图；

图3 瞄准激光器安装位置；

图4是光幕Ⅰ与光幕Ⅳ调校与测距示意图；

图5是调校与测量示意图；

图6是

调校与测量示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明中四光幕精度靶是将四个探测区域为矩形的光幕以特定的角度分别放置在六面体中，平面ABGH构成光幕Ⅰ，平面SRPQ构成光幕Ⅱ，平面DCNM构成光幕Ⅲ，平面DCFE构成光幕Ⅳ，

是预定弹道，光幕Ⅰ与光幕Ⅳ相互平行，并与预定弹道垂直，光幕Ⅰ和光幕Ⅳ的距离为

，光幕Ⅱ与X轴方向的夹角为

，光幕Ⅲ与Y轴的夹角为

，当飞行弹丸沿

方向垂直穿过光幕Ⅰ、光幕Ⅳ，同时也穿过光幕Ⅱ和光幕Ⅳ，其虚拟的弹孔位置依次为、

、

、

，假设测时仪记录的弹丸穿过各光幕的时刻依次为

、

、

、

，四个幕的幕面中心合一，且将该中心点作为坐标原点，以与光幕Ⅰ平行的方向为X方向，垂直的方向为Z方向，垂直于面XOZ的方向为Y轴方向，当弹丸垂直入射光幕Ⅰ时，在已知光幕Ⅰ和光幕Ⅳ的距离S、光幕Ⅱ与X轴方向的夹角

、光幕Ⅲ与Y轴的夹角

及弹丸穿过四个光幕的时间序列的情况下（假设

），则可以根据几何三角关系推导出

和

计算公式：

式中,

＝1，2，…，N为射击的弹丸序号。

参见图2.，图2是简单的调校步骤。详细步骤参见实施例。

实施例1：本发明所提供的四光幕精度靶结构调校与参数测量方法，采用激光水准仪构建虚拟基准，在每个光幕靶的发射装置7与接收装置8中安装激光瞄准装置9，采用测量几何长度的方法调校平行度和幕面之间的夹角，具体步骤如下：

(1) 参见图3，在形成光幕的光幕靶的发射装置7与接收装置8的上下两端分别安装瞄准激光器9，激光器9发出的光束为直线，其截面近似为圆，通过调节两端的固定部分5，使发射装置7与接收装置8对应的瞄准激光器9发出的光斑相互重合，保证了发射装置7和对应的接收装置8形成的光幕在同一平面内。

(2) 参见图4，在光幕Ⅰ1与光幕Ⅳ4的发射装置11、13与接收装置12、14间放置竖直平板10，通过激光水准仪作为基准调节竖直平板10与水平面垂直，光幕Ⅰ1和光幕Ⅳ4的瞄准激光器9在竖直平板10上投射四个光斑A₁、B₁、C₁、D₁，以竖直平板10的一边A₁D₁为转动轴，使其旋转，在旋转过程中观测光斑A₁ 、B₁ 或C₁ 、D₁之间的距离，当距离为最小值时，记录该最小值；将竖直平板10向前或向后移动一定距离，按照上述方法观测光斑A₁、B₁和C₁、D₁之间的距离，记录最小值，如果两次测得的最小值相等，则说明此时的光幕Ⅰ1和光幕Ⅳ4平行；否则，重复以上步骤，直到两次测量的最小值相等，该最小值即为光幕Ⅰ1和光幕Ⅳ4之间的距离

。

(3) 参见图5，在光幕Ⅱ2与光幕Ⅳ4的发射15、13与接收装置16、14间悬挂竖直平板10，调节使其与水平面、光幕Ⅰ1和光幕Ⅳ4垂直，调节好后，记录光斑A₁、B₁或C₁、D₁之间的距离，然后将竖直平板10向前或向后平移一定距离至

，在新位置要求竖直平板同样与光幕Ⅰ1、光幕Ⅳ4以及水平面垂直，记录此时的光斑A₂、B₂或C₂、D₂的间距，在△B₁B₂G中，B₁G的长度就是平板10移动的距离，B₂G的长度为光斑A₁、B₁的距离与光斑A₂、B₂的距离之差，则按下式可以计算

；

参见图6，在光幕Ⅰ1与光幕Ⅲ3的发射11、17与接收装置12、18间悬挂竖直平板10，并使其与水平面、光幕Ⅰ1和光幕Ⅳ4垂直，记录此时竖直平板10上激光光斑A₁、B₁之间的距离，然后移动竖直平板10到

位置，记录竖直平板10上A₂、B₂之间的距离，并将两次的测量值进行比较，如果两次的测量值相等，此时的光幕Ⅲ3与平面YOZ垂直，否则重复此步骤，直到两次的测量结果相等，假设竖直平板10移动到

位置时，A₂、B₂间距离与A₁、B₂间的距离相等，即光幕Ⅲ3与平面YOZ垂直，在△B₂C₂L中，B₂L的长度即为距离测量结果A₂、B₂与D₂、C₂的距离差值，而LC₂的长度为激光光斑A₂、D₂之间的距离，因此可以按下式计算出角

。

采用实弹射击数据辨识出的

、分别为27.39°、25.85°，采用本发明辨识出的

、

分别为27.4°、25.96°，两种方法测量结果的差值、

分别为0.01°、0.11°

实施例2：本发明所提供的四光幕精度靶结构调校与参数测量方法，采用激光水准仪构建虚拟基准，在每个光幕靶的发射装置7与接收装置8中安装激光瞄准装置9，采用测量几何长度的方法调校平行度和幕面之间的夹角，具体步骤如下：

(1) 参见图3，在形成光幕的光幕靶的发射装置7与接收装置8的上下两端分别安装瞄准激光器9，激光器9发出的光束为直线，其截面近似为圆，通过调节两端的固定部分5，使发射装置7与接收装置8对应的瞄准激光器9发出的光斑相互重合，保证了发射装置7和对应的接收装置8形成的光幕在同一平面内。

(2) 参见图4，在光幕Ⅰ1与光幕Ⅳ4的发射装置11、13与接收装置12、14间放置竖直平板10，通过激光水准仪作为基准调节竖直平板10与水平面垂直，光幕Ⅰ1和光幕Ⅳ4的瞄准激光器9在竖直平板10上投射四个光斑A₁、B₁、C₁、D₁，以竖直平板10的一边A₁D₁为转动轴，使其旋转，在旋转过程中观测光斑A₁ 、B₁ 或C₁ 、D₁之间的距离，当距离为最小值时，记录该最小值；将竖直平板10向前或向后移动一定距离，按照上述方法观测光斑A₁、B₁和C₁、D₁之间的距离，记录最小值，如果两次测得的最小值相等，则说明此时的光幕Ⅰ1和光幕Ⅳ4平行；否则，重复以上步骤，直到两次测量的最小值相等，该最小值即为光幕Ⅰ1和光幕Ⅳ4之间的距离

。

(3) 参见图6，在光幕Ⅰ1与光幕Ⅲ3的发射11、17与接收装置12、18间悬挂竖直平板10，并使其与水平面、光幕Ⅰ1和光幕Ⅳ4垂直，记录此时竖直平板10上激光光斑A₁、B₁之间的距离，然后移动竖直平板10到

位置，记录竖直平板10上A₂、B₂之间的距离，并将两次的测量值进行比较，如果两次的测量值相等，此时的光幕Ⅲ3与平面YOZ垂直，否则重复此步骤，直到两次的测量结果相等，假设竖直平板10移动到位置时，A₂、B₂间距离与A₁、B₂间的距离相等，即光幕Ⅲ3与平面YOZ垂直，在△B₂C₂L中，B₂L的长度即为距离测量结果A₂、B₂与D₂、C₂的距离差值，而LC₂的长度为激光光斑A₂、D₂之间的距离，因此可以按下式计算出角

。

参见图5，在光幕Ⅱ2与光幕Ⅳ4的发射15、13与接收装置16、14间悬挂竖直平板10，调节使其与水平面、光幕Ⅰ1和光幕Ⅳ4垂直，调节好后，记录光斑A₁、B₁或C₁、D₁之间的距离，然后将竖直平板10向前或向后平移一定距离至

，在新位置要求竖直平板同样与光幕Ⅰ1、光幕Ⅳ4以及水平面垂直，记录此时的光斑A₂、B₂或C₂、D₂的间距，在△B₁B₂G中，B₁G的长度就是平板10移动的距离，B₂G的长度为光斑A₁、B₁的距离与光斑A₂、B₂的距离之差，则按下式可以计算

；

实弹射击和本发明方法所得结构参数的比对结果

参数
			调较测量值	27.41°	25.94°
辨识值	27.4°	25.87°
			差值	0.01°	0.07°

Claims (1)

1.一种四光幕精度靶的结构调校与参数测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1) 在形成光幕的光幕靶的发射装置与接收装置的上下两端分别安装瞄准激光器，激光器发出的光束为直线，其截面近似为圆；调节发射装置与接收装置使两对瞄准激光器的光斑相互重合；

(2) 在光幕Ⅰ与光幕Ⅳ的发射装置与接收装置间放置竖直平板，通过激光水准仪作为基准调节竖直平板与水平面垂直，将光幕Ⅰ和光幕Ⅳ投影在平板上，在竖直平板上显示四个光斑，以竖直平板的一边为转动轴，使其旋转，当竖直平板上面或下面两个光斑之间的距离最小时，记录该最小值；再将竖直平板向前或向后移动一定距离，重复上述方法，记录最小值，直至两次测量得的最小值相等，则说明此时的光幕Ⅰ和光幕Ⅳ平行，该最小值即为光幕Ⅰ和光幕Ⅳ之间的距离                                                

；

(3) 在光幕Ⅰ与光幕Ⅱ的发射装置与接收装置间悬挂竖直平板并调节使其铅垂并与光幕Ⅰ和光幕Ⅳ垂直，将光幕Ⅰ和光幕Ⅱ投影在竖直平板上，将竖直平板向前或向后平移一定距离，通过移动前与移动后平板上面两个光斑之间距离的差值与平板移动的距离的比值求光幕Ⅱ与

方向的夹角

；在光幕Ⅰ与光幕Ⅲ的发射装置与接收装置间悬挂竖直平板并调节使其铅垂并与光幕Ⅰ和光幕Ⅳ垂直，将光幕Ⅰ和光幕Ⅲ投影在竖直平板上，将竖直平板向前或向后平移一定距离，使移动前与移动后平板上面两个光斑之间距离相等，通过上面两个光斑之间距离与下面两个光斑之间距离的差值和平板同一侧上下两个光斑之间的距离的比值求光幕Ⅲ与

方向的夹角

。

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