CN108507403A - 基于智能化光电标定技术的自行高炮多轴线一致性检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能化光电标定技术的自行高炮多轴线一致性检测装置，包括身管轴向模拟组件、反射镜调整平台、伺服控制组件、图像采集传输组件、信息处理及显控组件、靶板。本发明采用光路设计和图像识别相结合的方法，控制多自由度高精伺服平台，实现反射镜、靶板与基准身管轴向垂直的自动调整，从而建立起多轴系测量基准；通过从装备目镜和显示屏上采集叠加了分划线图案后的靶板图像，分别建立基准坐标系和测量坐标系，利用软件算法进行坐标变换后，可自动计算并显示自行火炮基准轴、火力轴等各轴系之间的偏差，具有智能化程度高，检测结果精确可信，无需火炮车身规正水平，操作使用简单，对场地条件要求低等特点。

Description

基于智能化光电标定技术的自行高炮多轴线一致性检测装置

技术领域

本发明涉及火炮多轴线标定技术领域，尤其涉及一种基于智能化光电标定技术的自行高炮多轴线一致性检测装置。

背景技术

自行高炮用于对抗低空超低空飞行的固定翼飞机、直升机、无人机及巡航导弹，通常采用多身管设计，集成了雷达、激光、电视、红外等多种传感器，通过在一定空域内形成密集弹幕来实现对目标的有效毁伤，具有射击速度高、火力密集、自动化程度高等特点，在现代反空袭作战中具有独特作用。为了更好地发挥自行高炮的上述特点完成作战使命，其火力系统的检测和校正工作非常重要，特别是火炮基准身管轴与被测身管轴(火力轴)，以及基准光轴、激光轴、电视光轴等各轴系之间是否一致，对保证高炮的命中精度具有决定性影响。

目前，自行高炮多轴系一致性线检查仍然沿用人工操作校靶镜瞄准远距离靶板的全手动方法，该方法需要先将支撑火力系统的底盘规正水平，然后将火炮方向高低归零，再以多人配合反复调整靶板与基准轴垂直位置，存在着调整过程复杂、工作强度大、人员技能要求高、受场地和环境限制多等问题，费时费力，校准效率低，部队亟需一种采用先进智能技术，以自动化方式实现自行高炮多轴线一致性的测量手段。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种基于智能化光电标定技术的自行高炮多轴线一致性检测装置，可以自动地完成自行火炮基准身管轴、火力轴、基准光轴、激光轴、电视光轴、车长镜光轴、雷达轴等各轴系之间的一致性检测，有效保证高炮的命中精度，具有智能化程度高，检测结果精确可信，无需火炮车身规正水平，操作使用简单，对场地条件要求低等特点。

本发明所采用的技术方案如下：一种基于智能化光电标定技术的自行高炮多轴线一致性检测装置，包括身管轴向模拟组件(1)、反射镜调整平台(2)、伺服控制组件(3)、图像采集传输组件(4)、信息处理及显控组件(5)、靶板(6)。所述身管轴向模拟组件(1)分别安装在火炮的基准身管和被测身管炮口，基准身管中的轴线激光器A发出激光束，通过标识板B的中心孔照射到反射镜C后返回，依据采集图像计算出反射光斑与中心孔偏差，控制反射镜调整平台(2)动作，使反射光束回到标识板中心孔，完成自校准。保持自校准状态，则从被测身管中发出的激光束经反射镜C反射回到标识板B，采集其图像计算光斑与中心孔距离即算出火力轴偏差。在平台上安装靶板(6)，从装备目镜和显示屏上采集图像，分别建立基准坐标系和测量坐标系，利用软件算法进行坐标变换，计算出基准光轴与电视、红外、车长镜、激光、搜索等各轴系间的轴向偏差。

所述身管轴向模拟组件(1)包括带插塞结构的轴线激光器A和标识板B，所述轴线激光器A发出的激光束与身管轴线重合，所述标识板B中心带有允许激光束通过的圆孔，板上刻画有为图像识别所提供的位置标志。

所述反射镜调整平台为L型刚性结构的高精度伺服平台，具备横滚、纵摇、旋转、上下4个自由度调整能力。L型臂一端安装反射镜C，另一端为配重D，平台的中心轴上可以固定靶板，并能使其与L型臂保持平行。

所述靶板为白色背景的轻质金属板，上面标有各轴系的几何关系位置标志及测量标记，上述各轴系标志的位置可灵活设置，并能根据图像处理算法的需要进行调整。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：利用激光光路设计和采集标识板图像的软件算法，控制高精度伺服平台，调整反射镜方向使其与基准身管的轴向垂直，从而建立多轴系测量基准；当被测身管(火力轴)中发出的激光束经反射镜返回标识板形成光斑，通过图像采集传输组件采集标识板的图像，传送到信息处理及显控组件中，可自动计算出光斑中心相对中心孔的偏差值并显示在屏幕上，即得到火力轴的偏差；保持本装置的自校准状态，在反射镜调整平台上安装靶板，利用图像采集传输组件对准装备目镜或显示屏，采集其叠加的图像，即可自动计算出其它各轴系间的偏差。与现有技术相比，具有智能化程度高，检测结果精确可信，无需火炮车身规正水平，操作使用简单，对场地条件要求低等特点。

附图说明

图1是本发明的原理框图

图2是本发明的结构示意图

图3是标识板图像示意图

图4是的靶板图像示意图

其中：1、身管轴向模拟组件；2、反射镜调整平台；3、伺服控制组件；4、图像采集传输组件；5、信息处理及显控组件；6、靶板；A、轴线激光器；B、标识板；C、反射镜；D、配重；E、伺服平台。

具体实施方式

下面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，多描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域从业人员在没有做出突破性改进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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实时，本领域从业人员可以再不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明公开了一种基于智能化光电标定技术的自行高炮多轴线一致性检测装置，包括身管轴向模拟组件(1)、反射镜调整平台(2)、伺服控制组件(3)、图像采集传输组件(4)、信息处理及显控组件(5)、靶板(6)。所述身管轴向模拟组件(1)包括带插塞结构的轴线激光器A和标识板B，所述轴线激光器A发出的激光束与身管轴线重合，所述标识板B中心带有允许激光束通过的圆孔，板上刻画有三处圆形位置标志；所述反射镜调整平台(2)为L型刚性结构的高精度伺服台，包括反射镜C、配重D、伺服平台E，在伺服控制组件(3)的控制下，具备多个自由度调整能力，L型臂一端安装反射镜C，另一端为配重D，平台的中心轴上可以固定靶板(6)，并能使其与L型臂保持平行；所述伺服控制组件(3)包括处理器和电源，用于向伺服平台E供电并控制其动作；所述图像采集传输组件(4)包括摄像头和拍摄杆，可完成图像采集和对外传输；所述信息处理及显控组件(5)包括处理板、触摸屏及处理软件，用于图像接收、计算、显示及人机交互；所述靶板(6)为白色背景的轻质非金属板，上面标有各轴系的几何关系位置标志及测量标记，上述各轴系标志的位置可灵活设计，并能根据图像处理算法的需要进行调整。

本装置结构如图2所示，具体应用过程中，首先需要进行自校准，目的是调整反射镜C方向使其与基准身管的轴向垂直，为后续测量建立基准，。身管轴向模拟组件(1)分别安装在火炮的基准身管和被测身管炮口，带插塞结构的轴线激光器A从基准身管中通过标识板B的中心孔发出激光束，其方向代表了火炮身管轴线的方向。激光束照射到远处反射镜调整平台(2)上安装的反射镜C，经反射回到标识板B，在上面形成光斑，利用图像采集传输组件(4)中的摄像头采集标识板图像，如图3所示，由信息处理及显控组件(5)进行图像识别并计算出反射光斑与中心孔的偏差，形成控制信号送给伺服控制组件(3)，控制反射镜调整平台(2)在横滚、纵摇、旋转三个自由度方向上动作，带动反射镜C调整方位，直至反射光束恰好返回到标识板B中心孔，则自校准过程完成，此时反射镜C已经与基准身管轴向垂直，

完成自校准后，即可进行被测身管(即火力轴)与基准身管轴线的一致性测量，方法如下：代表被测身管(即火力轴)轴向的激光束通过标识板B的中心孔发出，经反射镜C反射回到标识板B，与自校准的步骤类似，利用图像采集传输组件(4)中的摄像头采集标识板图像，由信息处理及显控组件(5)进行图像识别并计算出反射光斑与中心孔的偏差，即得到火力轴相对基准身管轴的偏差。

其它轴系的测量可按以下方法进行：保持本装置的上述自校准状态，利用摄像头采集火炮各轴系检测目镜及显示屏上的图像，送入信息处理及显控组件(5)中，建立基准坐标和测量坐标，如图4所示，通过坐标变换算法，计算出相应轴线间的偏差。

本发明具有校准检测自动完成，智能化程度高，检测结果精确可信，无需火炮车身规正水平，操作使用简单，对场地条件要求低等特点。根据需要，可推广应用到其它武器系统的多轴线一致性检测，有效的提高校准效率和检测精度，使调校操作人员能够快速的完成任务，降低操作人员的劳动强度和技术要求。

Claims (4)

1.一种基于智能化光电标定技术的自行高炮多轴线一致性检测装置，其特征在于：包括身管轴向模拟组件(1)、反射镜调整平台(2)、伺服控制组件(3)、图像采集传输组件(4)、信息处理及显控组件(5)、靶板(6)。所述身管轴向模拟组件(1)分别安装在火炮的基准身管和被测身管炮口，基准身管中的轴线激光器A发出激光束，通过标识板B的中心孔照射到反射镜C后返回，依据采集图像计算出反射光斑与中心孔偏差，控制反射镜调整平台(2)动作，使反射光束回到标识板中心孔，完成自校准。保持自校准状态，则从被测身管中发出的激光束经反射镜C反射回到标识板B，采集其图像计算光斑与中心孔距离即算出火力轴偏差。在平台上安装靶板(6)，从装备目镜和显示屏上采集图像，分别建立基准坐标系和测量坐标系，利用软件算法进行坐标变换，计算出基准光轴与电视、红外、车长镜、激光、搜索等各轴系间的轴向偏差。

2.根据权利要求书1所述的基于智能化光电标定技术的自行高炮多轴线一致性检测装置，其特征在于：所述身管轴向模拟组件(1)包括带插塞结构的轴线激光器A和标识板B，所述轴线激光器A发出的激光束与身管轴线重合，所述标识板B中心带有允许激光束通过的圆孔，板上刻画有为图像识别所提供的位置标志。

3.根据权利要求书2所述的基于智能化光电标定技术的自行高炮多轴线一致性检测装置，其特征在于：所述反射镜调整平台(2)为L型刚性结构的高精度伺服平台，具备横滚、纵摇、旋转、上下4个自由度调整能力；L型臂一端安装反射镜C，另一端为配重D，平台的中心轴上可以固定靶板(6)，并能使其与L型臂保持平行。

4.根据权利要求书3所述的基于智能化光电标定技术的自行高炮多轴线一致性检测装置，其特征在于：所述靶板(6)为白色背景的轻质金属板，上面标有各轴系的几何关系位置标志及测量标记，上述各轴系标志的位置可灵活设置，并能根据图像处理算法的需要进行调整。