CN102519360A

CN102519360A - 一种全自动挂弹车对准测量装置

Info

Publication number: CN102519360A
Application number: CN2011104392959A
Authority: CN
Inventors: 沈铖武; 王志乾; 刘畅; 李建荣; 赵雁; 刘绍锦; 耿天文; 李冬宁
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: CN102519360B

Abstract

一种全自动挂弹车对准测量装置，属于军用装备领域，为确定挂弹车上的弹体与挂架的四维相对位置，本发明技术方案是：在挂弹车托盘上安装两组接收装置，每组接收装置主要由面阵CCD、透镜组、激光光源和扩束镜组成。两组接收装置分别位于弹的两侧且以弹体中心对称。在挂架上安装两个反射目标。两个反射目标分别位于两个接收装置的上方。测量装置上有激光器照明，照亮测量目标，反射回目标圆斑，通过光学镜头成像到面阵CCD上，面阵CCD根据目标点的成像位置及成像大小即可计算出目标偏离靶面中心的距离，从而确定挂弹车上的弹体与挂架的四维相对位置，为挂弹车液压控制系统提供控制依据。实现了快速、精确、实时测量挂弹车托盘与飞机上挂架的对准关系。

Description

一种全自动挂弹车对准测量装置

技术领域

本发明涉及军用装备，具体涉及一种全自动挂弹车对准测量装置。

背景技术

挂弹车是一种自动式车辆，一辆车载弹一枚，能带弹进行升、降、纵向移动、横向移动、回转、俯仰、滚动等动作，将各种弹药送往悬挂装置，然后准确定位并完成悬挂。对于作战飞机来说，挂弹车是一种非常重要的保障设备。它主要装卸有效载荷设备，包括导弹、炸弹、炮弹、火箭弹等弹药，以及副油箱、各种吊舱和空中发射的无人机等。

大多数飞机的挂架都设在机身和机翼下部，而且附近密布着起落架、舱门盖等许多外露物，挂弹车的结构和功能必须适应这种狭小、低矮的作业环境。

大部分挂弹操作过程是从下方对托弹盘向上施力顶弹就位。用常见的叉车、起重机等操作往往勉为其难。在飞机和导弹的试验中，使用起重设备，辅以手动工具也可以装卸。在现代作战环境中，尽可能缩短飞机再次出动间隔时间已成为航空战斗力的重要因素。

目前挂弹车主要由1或2名操作手负责观察导弹与挂架之间的相对位置，指挥另外1名操作手手动控制液压系统调整挂弹车托盘，将导弹就位；或者目前应用遥控挂装操控装置(手持式有线遥控器)。这两种半自动的挂弹方式操作时间长，人为因素影响大。

因此，开展全自动挂弹车研究，减小人为因素影响，对于缩短装弹时间、提高可靠性、提升整体战斗力具有重要意义。

全自动挂弹车就是当挂弹车和飞机就位后，挂弹车自动控制液压系统移动托盘，将导弹准确送入挂架。挂弹车自动控制液压系统工作的前提是要求提供导弹与挂架之间的相对位置参数数据。因此开展全自动挂弹车的研究必须进行导弹与挂架相对位置关系测量的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够快速、精确、实时测量挂弹车托盘与飞机机翼上的挂架之间对准关系的装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种全自动挂弹车对准测量装置，由左测量目标、左接收装置、右测量目标、右接收装置和数据处理电路组成，该左接收装置包括左光学镜头组、左扩束镜、左激光照明筒、左激光器、左光学镜筒和左面阵CCD，该右接收装置包括右光学镜头组、右扩束镜、右激光照明筒、右激光器、右光学镜筒和右面阵CCD；所述左光学镜筒用螺栓固定在托盘的左侧，所述左面阵CCD设置于左光学镜筒的内部下方且安装在托盘上，所述左光学镜头组设置于左光学镜筒的内部上方，所述左激光照明筒固定在左光学镜筒的左侧且两者上边缘持平，所述左激光器设置于左激光照明筒的内部下侧，所述左扩束镜设置于左激光照明筒的内部上侧；所述右光学镜筒用螺栓固定在托盘的右侧，所述右面阵CCD设置于右光学镜筒的内部下方且安装在托盘上，所述右光学镜头组设置于右光学镜筒的内部上方，所述右激光照明筒固定在右光学镜筒的右侧且两者上边缘持平，所述右激光器设置于右激光照明筒的内部下侧，所述右扩束镜设置于右激光照明筒的内部上侧；左右两组接收装置以弹体为中心对称设置；所述左面阵CCD与所述右面阵CCD分别与数据处理电路连接。

本发明的有益效果：本发明的全自动挂弹车对准测量装置克服了现有技术的缺陷，避免了人为因素带来的影响，本发明是一套全自动的体系实现了快速、精确、实时测量挂弹车托盘与飞机机翼上的挂架之间对准关系。

附图说明

图1为本发明全自动挂弹车对准测量装置结构示意图；

图2为本发明全自动挂弹车对准测量装置测量示意图；

图3为本发明全自动挂弹车对准测量装置测量原理示意图。

图中：1、挂架，2、左测量目标，3、弹体，4、左光学镜头组，5、左扩束镜，6、左激光照明筒，7、左激光器，8、左光学镜筒，9、左面阵CCD，10、托盘架，11、右测量目标，12、右光学镜头组，13、右扩束镜，14、右激光照明筒，15、右激光器，16、右光学镜筒，17、右面阵CCD，18、数据处理电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的全自动挂弹车对准测量装置由左测量目标、左接收装置、右测量目标、右接收装置和数据处理电路18组成，该左测量目标2、右测量目标11为反射目标，该左接收装置包括左光学镜头组4、左扩束镜5、左激光照明筒6、左激光器7、左光学镜筒8和左面阵CCD 9，该右接收装置包括右光学镜头组12、右扩束镜13、右激光照明筒14、右激光器15、右光学镜筒16和右面阵CCD 17；所述左光学镜筒8用螺栓固定在托盘10的左侧，所述左面阵CCD 9设置于左光学镜筒8的内部下方且安装在托盘10上，所述左光学镜头组4设置于左光学镜筒8的内部上方，所述左激光照明筒6固定在左光学镜筒8的左侧且两者上边缘持平，所述左激光器7设置于左激光照明筒6的内部下侧，所述左扩束镜5设置于左激光照明筒6的内部上侧；所述右光学镜筒16用螺栓固定在托盘10的右侧，所述右面阵CCD 17设置于右光学镜筒16的内部下方且安装在托盘10上，所述右光学镜头组12设置于右光学镜筒16的内部上方，所述右激光照明筒14固定在右光学镜筒16的右侧且两者上边缘持平，所述右激光器15设置于右激光照明筒14的内部下侧，所述右扩束镜13设置于右激光照明筒14的内部上侧；左右两组接收装置以弹体3为中心对称设置；所述左面阵CCD 9与所述右面阵CCD 17分别与数据处理电路18连接。

如图2所示，左测量目标2安装在挂架1的左侧，左光学镜头组4，左扩束镜5，左激光照明筒6，左激光器7，左光学镜筒8，左面阵CCD 9安装在托盘10的左侧，构成左测量部分；右测量目标11安装在挂架1的右侧，右光学镜头组12，右扩束镜13，右激光照明筒14，右激光器15，右光学镜筒16，右面阵CCD 17安装在托盘10的右侧，构成右测量部分。左右两个测量部分相对于弹体3呈对称安装。

两个测量目标分别位于两个接收装置的上方。测量装置上有激光器照明，照亮测量目标，反射回圆形光斑，通过光学镜头成像到面阵CCD上，面阵CCD将目标点的成像位置及成像大小通过数据线传输给数据处理电路18，数据处理电路18根据接收到的左右测量部分的数据进行处理，可计算出目标偏离CCD靶面中心的距离，即，托盘10相对于挂架1的相对位置，从而确定挂弹车上的弹体3与挂架1的四维相对位置，并输出给液压控制系统，为挂弹车液压控制系统提供控制依据。

图3为以右测量部分XZ方向为例的测量原理示意图。

右测量目标11的直径为D_R，偏离的中心距离为X_R，物方距离为Z_R，右光学镜头组12的焦距为f_R，成像到右面阵CCD 17上的圆直径为d_R，偏离右面阵CCD 17靶面中心为x_R。

其中D_R、f_R为已知确定量，d_R、x_R为通过面阵CCD 17测得量，X_R、Z_R为通过数据处理电路18求解量。

根据三角形定理，有：

\frac{D_{R}}{Z_{R}} = \frac{d_{R}}{f_{R}} - - - (1)

\frac{X_{R}}{Z_{R}} = \frac{x_{R}}{f_{R}} - - - (2)

根据公式(1)和公式(2)，可推导出右测量目标11在X方向偏离中心的坐标距离为：

X_{R} = \frac{x_{R} \cdot D_{R}}{d_{R}} - - - (3)

Z_{R} = \frac{D_{R}}{d_{R}} f_{R} - - - (4)

同理，可得出右测量目标11在Y方向偏离中心的坐标距离为：

Y_{R} = \frac{y_{R} \cdot D_{R}}{d_{R}} - - - (5)

同理，可得到左测量部分的相应测量值，即，左测量目标2偏离中心的坐标距离为：

X_{L} = \frac{x_{L} \cdot D_{L}}{d_{L}} - - - (6)

Z_{L} = \frac{D_{L}}{d_{L}} f_{L} - - - (7)

Y_{L} = \frac{y_{L} \cdot D_{L}}{d_{L}} - - - (8)

由公式(3)～(8)可得到弹体坐标：

X = \frac{X_{L} + X_{R}}{2} - - - (9)

Y = \frac{Y_{L} + Y_{R}}{2} - - - (10)

Z = \frac{Z_{L} + Z_{R}}{2} - - - (11)

面阵CCD 9和面阵CCD 17的中心距为L，因此弹体3轴向与Y方向方位夹角为：

α = \arctan (\frac{Y_{R} + Y_{L}}{L}) - - - (12)

本发明通过两组安装在挂弹车托盘上的接收装置和两个测量目标配合，实现了实时、快速、准确测量出弹体与挂架之间的四维位置关系，为液压控制系统提供依据。

Claims

1.一种全自动挂弹车对准测量装置，该装置由左测量目标(2)、左接收装置、右测量目标(11)、右接收装置和数据处理电路(18)组成，其特征在于，该左接收装置包括左光学镜头组(4)、左扩束镜(5)、左激光照明筒(6)、左激光器(7)、左光学镜筒(8)和左面阵CCD(9)，该右接收装置包括右光学镜头组(12)、右扩束镜(13)、右激光照明筒(14)、右激光器(15)、右光学镜筒(16)和右面阵CCD(17)；所述左光学镜筒(8)用螺栓固定在托盘(10)的左侧，所述左面阵CCD(9)设置于左光学镜筒(8)的内部下方且安装在托盘(10)上，所述左光学镜头组(4)设置于左光学镜筒(8)的内部上方，所述左激光照明筒(6)固定在左光学镜筒(8)的左侧且两者上边缘持平，所述左激光器(7)设置于左激光照明筒(6)的内部下侧，所述左扩束镜(5)设置于左激光照明筒(6)的内部上侧；所述右光学镜筒(16)用螺栓固定在托盘(10)的右侧，所述右面阵CCD(17)设置于右光学镜筒(16)的内部下方且安装在托盘(10)上，所述右光学镜头组(12)设置于右光学镜筒(16)的内部上方，所述右激光照明筒(14)固定在右光学镜筒(16)的右侧且两者上边缘持平，所述右激光器(15)设置于右激光照明筒(14)的内部下侧，所述右扩束镜(13)设置于右激光照明筒(14)的内部上侧；左右两组接收装置以弹体(3)为中心对称设置；所述左面阵CCD(9)与所述右面阵CCD(17)分别与数据处理电路(18)连接。

2.根据权利要求1所述的一种全自动挂弹车对准测量装置，其特征在于，左测量目标(2)和右测量目标(11)为反射目标。