CN112504242A - 一种用于吊装式平视显示器的校靶系统及校靶方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于吊装式平视显示器的校靶系统及校靶方法，校靶系统包括靶板装置，激光跟踪仪，校靶镜以及终端显示设备。校靶系统的靶板装置和激光跟踪仪位于飞机外部，校靶镜和显示终端位于飞机的驾驶舱中。校靶时，激光跟踪仪采集飞机上机体两侧的标识点信息，确定校靶系统靶板装置的靶面图案中心点的空间位置即靶板装置得位置，采用校靶镜进行靶面图像的采集，通过视频采集设备由校靶镜和靶面得到需要调整飞机平显装置的调整误差，调整平视显示器的安装支架姿态。本发明使得大型民用客机的校靶流程进行优化，且靶板的放置距离缩短为10米，实现飞机机库校靶，大大降低校靶过程的环境要求，减少校靶流程，提升飞机校靶效率。

Description

一种用于吊装式平视显示器的校靶系统及校靶方法

技术领域

本发明属于民用飞机HUD校靶领域，涉及一种用于吊装式平视显示器的校靶系统及校靶方法。

背景技术

平视显示器以其优异的性能在战斗机乃至大型运输机、大型客机上得到了广泛的应用，平显通过准直光学系统，可以将需要的相关信息经过光学系统准直后1：1地成像在驾驶员前方“无限远”处，与座舱外景/目标重叠在一起；驾驶员能够同时观看机内各个状态的显示信息和真实外景/目标信息。驾驶员在使用平显时眼睛自然放松，无须在“看外景/目标”和“看座舱内仪表显示”之间反复切换和调焦，节省判读反应时间约2.5秒。

为了保证显示信息1：1地成像在驾驶员前方“无限远”处，飞行员能够同时看到座舱外景/目标的准确度，需要对HUD在安装时进行校靶，以确保HUD投射到飞行员视野内的画面显示位置的准确性。对于吊装式平视显示器，通过校正安装支架确保HUD的显示光轴与预期一致。

校靶的过程通常需要使飞机调平，通过经纬仪等设备将靶板调节到预期的位置，经过吊装在安装支架上的校靶镜拍摄，对靶板的显示画面进行图像识别，确定HUD安装支架的调整步骤。该方法实现过程繁琐复杂，操作难度大，且需要耗费较多的人力物力。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于吊装式平视显示器的校靶系统及校靶方法，为校靶人员提供一套简便易操作的设备，实现飞机无需架平，快速直观的实现校靶操作步骤，靶板的放置距离缩短为10米，可实现飞机在机库完成校靶，大大降低校靶过程的环境要求，减少校靶流程，提升飞机校靶效率。

技术方案

一种用于吊装式平视显示器的校靶系统，其特征在于包括靶板装置1、激光跟踪仪2、校靶镜3和终端显示设备4；所述校靶镜和终端显示设备位于飞机的驾驶舱中，其中校靶镜取代平视显示器安装于飞机的驾驶舱的平视显示器部位，且校靶镜的光轴与吊装HUD的显示光轴重合；所述校靶镜包括依光路设置的单筒望远镜5、长焦镜头7和摄像机8，以及位于校靶镜上的转接机构9，其中单筒望远镜5上设有一个分化刻度板6，单筒望远镜的光轴穿过分化板的O点；所述转接机构9将校靶镜与机上安装支架安装后，保证校靶镜的光轴与吊装HUD的显示光轴重合。

所述转接机构9的机械接口上设有方位和俯仰的调整机构。

所述靶板装置包括底座12、调整机构11、水平仪14、垂直仪16和靶面15；底座12通过调整机构11连接靶面15，靶面15上设有水平仪14和垂直仪16；所述调整机构11包括XYZ轴的三个方向的调整机构；所述靶面15上设有十字刻线以及一个圆图案。

所述底座12上设有多个调节螺栓13。

所述分化刻度板6的每格刻度为1mrad。

一种采用所述系统进行吊装式平视显示器的校靶系统的校靶方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将校靶镜通过转接机构的安装螺栓固定到飞机驾驶舱的平视显示器安装支架上，调整转接机构上的方位和俯仰的调整机构，使得校靶镜的光轴与吊装HUD的显示光轴重合；

步骤2：激光跟踪仪2在任意位置采集飞机机体的多个标识点信息，获得飞机座舱眼位坐标；

激光跟踪仪2根据眼位的坐标换算出靶面图案中心点理论位置的空间坐标：眼位坐标正前方10米外的垂面与从眼位位置沿下3°轴线的交点；

步骤3：靶板装置置于位于靶面图案中心点理论位置的空间坐标上，根据水平仪14、垂直仪16的指示，调整底座上的调节螺栓，使得靶面15底部以及靶面15处于水平垂直状态；

步骤4：调节单筒望远镜5的物镜将10米外的靶面图案成像到分划板6，再调节单筒望远镜4的目镜，使得靶面图案与分化板的成像清晰可见；

步骤5：将长焦镜头6和摄像机7将分划板5的刻线以及靶板装置1的靶面图案信息拍摄后通过视频接口传输到终端显示设备10上；所述图案信息显示靶面图案中心位置与分划板中心为有坐标差；

步骤5：根据坐标误差调整平视显示器的安装支架姿态，使得分划板0点在圆型图案的范围内。

有益效果

本发明提出的一种用于吊装式平视显示器的校靶系统及校靶方法，校靶系统包括一个靶板装置，一个激光跟踪仪，一个校靶镜以及一个终端显示设备(含图像采集设备)，其中靶板装置由底座、调整机构以及靶面组成，校靶镜由含分化刻度线的单筒望远镜、长焦镜头、摄像机以及转接机构组成，终端显示设备由视频采集装置和显示屏组成。本校靶系统的靶板装置和激光跟踪仪位于飞机外部，校靶镜和显示终端位于飞机的驾驶舱中。

校靶时，激光跟踪仪采集飞机上机体两侧的标识点信息，确定校靶系统靶板装置的靶面图案中心点的空间位置，将靶板装置置于该空间位置，采用校靶镜进行靶面图像的采集，通过调整校靶镜中单筒望远镜的物镜的焦距将远处靶面上的图案信息成像在单筒望远镜的分划板处，通过调整目镜的焦距，单筒望远镜后端的长焦镜头和摄像机将靶面图像和分化刻度线同时清晰成像；通过视频采集设备由校靶镜和靶面得到需要调整飞机平显装置的调整误差，即靶面中心与分划板中心之间的偏差。根据误差调整平视显示器的安装支架姿态，使得分划板0点在圆型图案的范围内。

本发明使得大型民用客机的校靶流程进行优化，不再需要进行飞机调平工作，且靶板的放置距离缩短为10米，实现飞机机库校靶，大大降低校靶过程的环境要求，减少校靶流程，提升飞机校靶效率。

附图说明

图1为本发明的组成示意图

图2为本发明系统在飞机座舱内外的分布示意图

图3为校靶镜结构示意图

图4为校靶镜镜头示意图

图5为靶板装置示意图

图6为本发明校靶方法流程图

图7为图案信息显示靶面图案中心位置与分划板中心出现坐标差示意图

1-靶板装置，2-激光跟踪仪，3-校靶镜，4-终端显示设备(含视频采集卡)，5-单筒望远镜，6-分化板，7-长焦镜头，8-摄像机，9-转接机构，11-调整机构，12-底座，13-三个调节螺栓，14-水平依，15-靶面，16-垂直仪。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

校靶设备包括一个靶板装置，一个激光跟踪仪，一个校靶镜以及一个终端显示设备(含视频采集卡)，其中靶板装置由底座、调整机构以及靶面组成，校靶镜由含分化板的单筒望远镜、长焦镜头、摄像机以及转接机构组成，终端显示设备由视频采集卡和显示屏组成。

靶板装置有一块具有十字刻线以及一个圆图案的靶面，所述的靶面通过调整机构安装在靶板底座上；调整机构可以实现靶面的上下，左右以及前后方向的移动，靶板底座可通过调节螺栓实现靶面在水平和横滚方向±10°的调节；靶板装置还包括两个水泡，用于判断底座调节螺栓的调节状态实现靶面是否水平。

所述的激光跟踪仪用于识别机上标识点，以计算确定校靶系统靶板装置的靶面图案中心点的理论空间位置。

所述的校靶镜包括：含分化板的单筒望远镜，长焦镜头和摄像机以及转接机构。

所述的含分化板的单筒望远镜其分化板上的分划刻度线的两格之间不大于1mrad，其焦距可调整，将10米外的靶面图案成像到分划板处；长焦镜头和摄像机用于显示画面拍摄，其中长焦镜头为焦距大于第一距离的镜头。

所述的转接机构包含方位和俯仰的调节，以保证单筒望远镜的光轴与机上HUD的理论光轴重合。

所述的终端显示设备由视频采集卡和显示屏组成，用于采集和显示校靶镜拍摄的靶板显示画面与分划板刻度线，用于校靶人员直观的确认校靶过程状态；

校靶方法：

通过激光跟踪仪获得靶板十字中心的位置数据；校靶镜获取靶板十字中心与分划板的刻度的图像信息；从显示终端显示的图像信息中获取偏差信息数据；依据偏差信息数据确定校靶操作动作，校靶是否完成，校靶偏差数据；

通过激光跟踪仪获得靶板十字中心的位置数据，包括：通过激光跟踪仪采集机上标识点的信息，通过计算确定校靶系统靶板装置的靶面图案中心点的理论空间位置，靶板通过调整机构进行前后左右上下六个方向的调整，使靶面图案中心点移动到激光跟踪仪确定的理论空间位置；

校靶镜获取靶板十字中心与分划板刻度的图像信息，包括：单筒望远镜通过显示物镜将远处靶面上的图案信息成像在单筒望远镜的分划板处，长焦镜头和摄像机将分划板的刻线以及靶面图案信息拍摄后通过视频接口传输到终端显示设备上；

从显示终端显示的图像信息中获取偏差信息数据，包括：识别靶面的十字刻线以及一个圆；识别分划板的刻度线以及分划板O点；识别靶面十字刻线，一个圆型图案与分划板0点之间的偏移量；

依据偏差信息数据确定校靶操作动作，校靶是否完成，校靶偏差数据，包括：依据分划板0点是否在圆型图案的范围内，确认校靶工作是否完成，当分划板0点位于圆型图案范围内，校靶工作结束，记录靶面十字刻线与分划板0点的水平，俯仰以及横滚的偏差；当分划板0点位于圆型图案外，需要根据分划板0点位于靶面十字刻线的那个象限，确定校靶的下一步操作动作。

具体方法步骤为：

一种采用所述系统进行吊装式平视显示器的校靶系统的校靶方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将校靶镜通过转接机构的安装螺栓固定到飞机驾驶舱的平视显示器安装支架上，调整转接机构上的方位和俯仰的调整机构，使得校靶镜的光轴与吊装HUD的显示光轴重合；

步骤2：激光跟踪仪2在任意位置采集飞机机体的多个标识点信息，获得飞机座舱眼位坐标；

激光跟踪仪2根据眼位的坐标换算出靶面图案中心点理论位置的空间坐标：眼位坐标正前方10米外的垂面与从眼位位置沿下3°轴线的交点；(如图2所示)

步骤3：靶板装置置于位于靶面图案中心点理论位置的空间坐标上，根据水平仪14、垂直仪16的指示，调整底座上的调节螺栓，使得靶面15底部以及靶面15处于水平垂直状态；

步骤4：调节单筒望远镜5的物镜将10米外的靶面图案成像到分划板6，再调节单筒望远镜4的目镜，使得靶面图案与分化板的成像清晰可见；

步骤5：将长焦镜头6和摄像机7将分划板5的刻线以及靶板装置1的靶面图案信息拍摄后通过视频接口传输到终端显示设备10上；所述图案信息显示靶面图案中心位置与分划板中心为有坐标差；如图7所示。

步骤5：根据坐标误差调整平视显示器的安装支架姿态，使得分划板0点在圆型图案的范围内。

Claims (6)

1.一种用于吊装式平视显示器的校靶系统，其特征在于包括靶板装置(1)、激光跟踪仪(2)、校靶镜(3)和终端显示设备(4)；所述校靶镜和终端显示设备位于飞机的驾驶舱中，其中校靶镜取代平视显示器安装于飞机的驾驶舱的平视显示器部位，且校靶镜的光轴与吊装HUD的显示光轴重合；所述校靶镜包括依光路设置的单筒望远镜(5)、长焦镜头(7)和摄像机(8)，以及位于校靶镜上的转接机构(9)，其中单筒望远镜(5)上设有一个分化刻度板(6)，单筒望远镜的光轴穿过分化板的O点；所述转接机构(9)将校靶镜与机上安装支架安装后，保证校靶镜的光轴与吊装HUD的显示光轴重合。

2.根据权利要求1所述用于吊装式平视显示器的校靶系统，其特征在于：所述转接机构(9)的机械接口上设有方位和俯仰的调整机构。

3.根据权利要求1所述用于吊装式平视显示器的校靶系统，其特征在于：所述靶板装置包括底座(12)、调整机构(11)、水平仪(14)、垂直仪(16)和靶面(15)；底座(12)通过调整机构(11)连接靶面(15)，靶面(15)上设有水平仪(14)和垂直仪(16)；所述调整机构(11)包括XYZ轴的三个方向的调整机构；所述靶面(15)上设有十字刻线以及一个圆图案。

4.根据权利要求3所述用于吊装式平视显示器的校靶系统，其特征在于：所述底座(12)上设有多个调节螺栓(13)。

5.根据权利要求1所述用于吊装式平视显示器的校靶系统，其特征在于：所述分化刻度板(6)的每格刻度为1mrad。

6.一种采用权利要求1～5任一项所述系统进行吊装式平视显示器的校靶系统的校靶方法，其特征在于步骤如下：步骤如下：

步骤1：将校靶镜通过转接机构的安装螺栓固定到飞机驾驶舱的平视显示器安装支架上，调整转接机构上的方位和俯仰的调整机构，使得校靶镜的光轴与吊装HUD的显示光轴重合；

步骤2：激光跟踪仪(2)在任意位置采集飞机机体的多个标识点信息，获得飞机座舱眼位坐标；

激光跟踪仪(2)根据眼位的坐标换算出靶面图案中心点理论位置的空间坐标：眼位坐标正前方10米外的垂面与从眼位位置沿下3°轴线的交点；

步骤3：靶板装置置于位于靶面图案中心点理论位置的空间坐标上，根据水平仪(14)、垂直仪(16)的指示，调整底座上的调节螺栓，使得靶面(15)底部以及靶面(15)处于水平垂直状态；

步骤4：调节单筒望远镜(5)的物镜将10米外的靶面图案成像到分划板(6)，再调节单筒望远镜(4)的目镜，使得靶面图案与分化板的成像清晰可见；

步骤5：将长焦镜头(6)和摄像机(7)将分划板(5)的刻线以及靶板装置1的靶面图案信息拍摄后通过视频接口传输到终端显示设备(10)上；所述图案信息显示靶面图案中心位置与分划板中心为有坐标差；

步骤5：根据坐标误差调整平视显示器的安装支架姿态，使得分划板0点在圆型图案的范围内。

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