CN114754982A - 一种智能光学瞄具眼点距离自动测试装置及方法 - Google Patents

一种智能光学瞄具眼点距离自动测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能光学瞄具眼点距离自动测试装置及方法，涉及光学器具测量技术领域；测量装置包括：瞄具支架，用于固定待测瞄具；图像采集模块，设有摄像机和光阑，所述摄像机用于采集所述待测瞄具透过所述光阑后的图像；移动模块，用于驱动所述图像采集模块相对远离或靠拢所述瞄具支架；数据处理模块，用于接收所述图像采集模块输出的图像数据，并对图像数据进行处理，根据处理结果判断当前状态是否达到测试要求；测距模块，测量所述光阑与所述瞄具支架上装载的瞄具的目镜接触时，到所述数据处理模块的处理结果达到测试要求时的距离，能够自动的测量光学瞄具的眼点距离。测试方法基于前述的测试装置，能够自动的测量光学瞄具的眼点距离。

Description

一种智能光学瞄具眼点距离自动测试装置及方法
技术领域
本发明涉及光学器具测量技术领域，具体涉及一种智能光学瞄具眼点距离自动测试装置及方法。
背景技术
光学瞄具是光电产品中用于观测、瞄准的关键设备，是射击精准度和命中率提高的重要支撑。相较于无瞄准镜的机瞄模式，光学瞄具利用光学透镜成像，将目标影像和瞄准线重叠在同一个聚焦平面上，方便进行瞄准射击。由于射击会带来后坐力，人眼不能紧贴在目镜后进行观测，需要预留距离用于缓冲减震，因此提出了眼点距离的指标，以用于评价光学瞄具性能。若眼点距离不够，则在使用中容易出现人员受伤，或成像质量不佳，影响使用，因而需要对光学瞄具的眼点距离进行测试。
现有技术中，对光学瞄具眼点距离的测试完全依赖人工操作及人眼判断和测量，限于人工操作和通过人眼判断眼点距离的测试设备及方法，给眼点距离的测试带来了极大的不便，且人工测量主观性强、易疲劳、重复性差、标准不固定，导致效率低下、测试结果误差大。
发明内容
针对现有光学瞄具眼点由人工判断和测量，导致试结果误差大的技术问题；本发明提供了一种智能光学瞄具眼点距离自动测试装置及方法，能够自动的测量光学瞄具的眼点距离，相对于人工判断和测量，可降低测量误差，并具有测量效率高的特点。
本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，包括：瞄具支架，所述瞄具支架用于固定待测瞄具；图像采集模块，所述图像采集模块设有摄像机和光阑，所述摄像机用于采集所述待测瞄具透过所述光阑后的图像；移动模块，所述移动模块用于驱动所述图像采集模块相对远离或靠拢所述瞄具支架；数据处理模块，所述数据处理模块用于接收所述图像采集模块输出的图像数据，并对图像数据进行处理，根据处理结果判断当前状态是否达到测试要求；测距模块，所述测距模块用于测量所述光阑与所述瞄具支架上装载的瞄具的目镜接触时，到所述数据处理模块的处理结果达到测试要求时的距离。
本发明提供的智能光学瞄具眼点距离自动测试装置使用时，将待测瞄具固定在瞄具支架上，使得待测瞄具的目镜正对图像采集模块，通过移动模块驱动图像采集模块向待测瞄具的目镜相抵触，并以此时图像采集模块的位置作为初始位置，然后通过移动模块驱动图像采集模块向远离待测瞄具的方向移动，由图像采集模块实时采集透过光阑的图像信息，并将图像信息反馈给数据处理模块，由数据处理模块接收图像采集模块输出的图像数据，并对图像数据进行处理，根据处理结果判断当前状态是否达到测试要求，当采集到的图像到达测试要求时，由测距模块测量光阑与瞄具支架上装载的瞄具的目镜间的距离。
根据小孔成像原理，在摄像机和光阑的相对位置固定之后，摄像机通过小孔光阑所能观察到物体的尺寸范围仅和光阑与物体的距离有关，即光阑和物体距离变大，则摄像机能采集到的物体的尺范围就越大，以此实现眼点距离的测量。因此，本发明能够自动的测量光学瞄具的眼点距离，相对于人工判断和测量，可降低测量误差，并具有测量效率高的特点。
在一可选的实施例方式，所述瞄具支架固定在导轨上，所述移动模块包括移动底座，所述移动底座可在所述导轨上沿所述导轨长度方向移动，以确保移动模块驱动图像采集模块直线移动，进而确保测距的准确性。
在一可选的实施例方式，还包括第一直线驱动组件，所述第一直线驱动组件用于所述移动底座沿所述导轨长度方向移动。
在一可选的实施例方式，所述移动底座上设有位置调整机构，所述位置调整机构用于调整所述图像采集模块在垂直于所述导轨的平面内的位置，以确保待测瞄具的视场位于图像采集模块的视场中央。
在一可选的实施例方式，所述位置调整机构包括竖向驱动组件和横向驱动组件，所述竖向驱动组件用于驱动所述图像采集模块竖向移动，所述横向驱动组件用于驱动所述竖向驱动组件横向移动。
在一可选的实施例方式，所述测距模块包括光栅尺尺身和光栅尺读数头，所述光栅尺尺身与所述导轨固定连接，所述光栅尺读数头与所述移动底座固定连接，以确保距离测量的准确性。
在一可选的实施例方式，所述光阑正对所述瞄具支架的一端设有压力传感器，以通过压力传感器的数据判断光阑是否与待测瞄具的目镜相抵触，进而确保距离测量的准确性。
第二方面，本发明提供了一种光学瞄具眼点距离测试方法，基于上述的智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，包括以下步骤：
S10、将待测瞄具放置在瞄具支架上，使瞄具目镜朝向图像采集模块；
S20、驱动图像采集模块朝待测瞄具的方向移动，直至压力传感器被触发，并记录压力传感器触发时图像采集模块的位置数据；
S30、驱动图像采集模块朝远离待测瞄具的方向移动，通过图像采集模块采集图像，并将采集到的图像信息反馈至数据处理模块；
S40、通过数据处理模块对图像信息进行处理，获得图像的边缘位置信息，并根据边界信息判断图像整体是否位于视场中央；
S50、当图像整体位于视场中央时，记录当前图像采集模块的位置数据；
S60、将步骤S20和步骤S50的位置数据相减。
通过本发明提供的光学瞄具眼点距离测试方法，可自动的测量光学瞄具的眼点距离，相对于人工判断和测量，可降低测量误差，并具有测量效率高的特点。
具体的，图像处理步骤包括：
S41、对图像进行灰度化，并统计图像灰度数据，根据像素灰度值从大到小排列，取其中位数作为阈值对图像进行二值化；
S42、检测图像的连通域、提取边缘，并获得边界坐标信息，利用hough变换对二值图像进行直线检测；
S43、结合所述边界坐标信息，检测四个边界角位置对应的像素灰度值，当最小的所述像素灰度值等于所述阈值时，判定瞄具的全视场恰好被图像采集模块采集到。
具体的，步骤S40中，通过位置调整机构调整所述图像采集模块，使得待测瞄具视场位于摄像机获得的图像中央。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明提供的智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，通过移动模块驱动图像采集模块向待测瞄具的目镜相抵触，并以此时图像采集模块的位置作为初始位置，然后通过移动模块驱动图像采集模块向远离待测瞄具的方向移动，由图像采集模块实时采集透过光阑的图像信息，并将图像信息反馈给数据处理模块，由数据处理模块接收图像采集模块输出的图像数据，并对图像数据进行处理，根据处理结果判断当前状态是否达到测试要求，当采集到的图像到达测试要求时，由测距模块测量光阑与瞄具支架上装载的瞄具的目镜间的距离，以根据小孔成像原理，在摄像机和光阑的相对位置固定之后，摄像机通过小孔光阑所能观察到物体的尺寸范围仅和光阑与物体的距离有关，即光阑和物体距离变大，则摄像机能采集到的物体的尺范围就越大，因此，本发明能够自动的测量光学瞄具的眼点距离，相对于人工判断和测量，可降低测量误差，并具有测量效率高的特点。
2、本发明提供的光学瞄具眼点距离测试方法，基于前述的测量装置，可自动的测量光学瞄具的眼点距离，相对于人工判断和测量，可降低测量误差，并具有测量效率高的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
在附图中：
图1为本发明实施例智能光学瞄具眼点距离自动测试装置的立体结构示意图；
图2为本发明实施例智能光学瞄具眼点距离自动测试装置另一角度的立体结构示意图；
图3为本发明实施例光学瞄具验电距离测试方法的流程示意图
图4为本发明实施例检测过程中图像采集模块获取的图像示意图；
图5为本发明实施例检测完成时图像采集模块获取的图像示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
10-瞄具支架，20-图像采集模块，21-摄像机，22-光阑，30-移动模块，31-移动底座，32-第一直线驱动组件，33-竖向驱动组件，34-横向驱动组件，40-数据处理模块，50-测距模块，60-导轨，70-采集图，71-图像背景，72-小孔成像图，73-瞄具视场。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请实施例的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
结合图1和图2，本实施例提供了一种智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，包括：瞄具支架10，所述瞄具支架10用于固定待测瞄具；图像采集模块20，所述图像采集模块20设有摄像机21和光阑22，所述摄像机21用于采集所述待测瞄具透过所述光阑22后的图像；移动模块30，所述移动模块30用于驱动所述图像采集模块20相对远离或靠拢所述瞄具支架10；数据处理模块40，所述数据处理模块40用于接收所述图像采集模块20输出的图像数据，并对图像数据进行处理，根据处理结果判断当前状态是否达到测试要求；测距模块50，所述测距模块50用于测量所述光阑22与所述瞄具支架10上装载的瞄具的目镜接触时，到所述数据处理模块40的处理结果达到测试要求时的距离。
结合图1具体来说，所述瞄具支架10固定在导轨60上，所述移动模块30包括移动底座31，所述移动底座31可在所述导轨60上沿所述导轨60长度方向移动，以确保移动模块30驱动图像采集模块20直线移动，进而确保测距的准确性。所述导轨60的轨道的长度，应当满足眼点距离测试的需要，同时所述移动底座31可以沿导轨60的长度方向自由运动。
对于图像采集模块20，光阑22为满足测试要求规定设备，通常为小孔光阑22，(据小孔成像原理，在摄像机21和小孔光阑22的相对位置固定之后，摄像机21通过小孔光阑22所能观察到物体的尺寸范围仅和小孔光阑22与物体的距离有关，小孔光阑22和物体距离变大，则摄像机21能采集到的物体的尺范围就越大，以此实现眼点距离的测量。其中，摄像机21放置于小孔光阑22之后，且固定连接，以防止摄像机21与光阑22之间的距离发生改变。另外，为便于处理图像信息，采用数字相机作为摄像机21使用。
在本实施例中，还包括第一直线驱动组件32，所述第一直线驱动组件32用于所述移动底座31沿所述导轨60长度方向移动。第一直线驱动组件32可以是电机带动的齿轮条机构、同步带轮机构、丝杠滑块机构等，对于移动底座31的移动距离较远，通常采用电机带动的同步带轮机构，相应的，驱动的电机固定在移动底座31上，同步带沿导轨60的长度方向张设置在导轨60上，以通过电机驱动同步轮旋转二带动移动底座31在导轨60的长度方向移动。
在此基础上，所述移动底座31上设有位置调整机构，所述位置调整机构用于调整所述图像采集模块20在垂直于所述导轨60的平面内的位置，以确保待测瞄具的视场位于图像采集模块20的视场中央，以降低对瞄具固定位置精度的要求。
具体而言，所述位置调整机构包括竖向驱动组件33和横向驱动组件34，所述竖向驱动组件33用于驱动所述图像采集模块20竖向移动，所述横向驱动组件34用于驱动所述竖向驱动组件33横向移动。同样的，竖向驱动组件33和横向驱动组件34均可以是电机带动的齿轮条机构、同步带轮机构、丝杠滑块机构等。
对于测距模块50，所述测距模块50包括光栅尺尺身和光栅尺读数头，所述光栅尺尺身与所述导轨60固定连接，且使尺身与导轨60平行，所述光栅尺读数头与所述移动底座31固定连接，以确保距离测量的准确性。
优选的，所述光阑22正对所述瞄具支架10的一端设有压力传感器，以通过压力传感器的数据判断光阑22是否与待测瞄具的目镜相抵触，进而确保距离测量的准确性。
本实施例提供的智能光学瞄具眼点距离自动测试装置使用时，将待测瞄具固定在瞄具支架10上，使得待测瞄具的目镜正对图像采集模块20，通过移动模块30驱动图像采集模块20向待测瞄具的目镜相抵触，并以此时图像采集模块20的位置作为初始位置，然后通过移动模块30驱动图像采集模块20向远离待测瞄具的方向移动，由图像采集模块20实时采集透过光阑22的图像信息，并将图像信息反馈给数据处理模块40，由数据处理模块40接收图像采集模块20输出的图像数据，并对图像数据进行处理，根据处理结果判断当前状态是否达到测试要求，当采集到的图像到达测试要求时，由测距模块50测量光阑22与瞄具支架10上装载的瞄具的目镜间的距离，即可获得瞄具眼点距离。
综上，本实施例能够自动的测量光学瞄具的眼点距离，相对于人工判断和测量，可降低测量误差，并具有测量效率高的特点。
实施例2
结合图3，本实施例提供了一种光学瞄具眼点距离测试方法，基于实施例所记载的智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，包括以下步骤：
S10、将待测瞄具放置在瞄具支架10上，使瞄具目镜朝向图像采集模块20。
S20、驱动图像采集模块20朝待测瞄具的方向移动，直至压力传感器被触发，并记录压力传感器触发时图像采集模块20的位置数据。
S30、驱动图像采集模块20朝远离待测瞄具的方向移动，通过图像采集模块20采集图像，并将采集到的图像信息反馈至数据处理模块40。
S40、通过数据处理模块40对图像信息进行处理，获得图像的边缘位置信息，并根据边界信息判断图像整体是否位于视场中央；并通过位置调整机构调整所述图像采集模块20，使得待测瞄具视场位于摄像机21获得的图像中央。
其中，图像处理步骤包括：
S41、对图像进行灰度化，并统计图像灰度数据，根据像素灰度值从大到小排列，取其中位数作为阈值对图像进行二值化；
S42、检测图像的连通域、提取边缘，并获得边界坐标信息，利用hough变换对二值图像进行直线检测；通常瞄具视场具有四个边界角，结合图4，位于边界的四条直线的四个交点即为瞄具视场的四个边界角，边界角可能尚未出现在图像中，此时，边界点的灰度值极低；
S43、结合所述边界坐标信息，检测四个边界角位置对应的像素灰度值，当最小的所述像素灰度值等于所述阈值时，判定瞄具的全视场恰好被图像采集模块20采集到。也就是说，若其中三个点的灰度值大于二值化阈值，当第四个点的灰度值恰好等于阈值时，结合图5，可知瞄具视场面积为摄相机视场面积的一半，因此此处的判断阈值为即为瞄具的全视场恰好被图像采集模块20采集到，此时，移动底座31停止运动，此位置为光学瞄具的眼点位置。
S50、当图像整体位于视场中央时，记录当前图像采集模块20的位置数据。
S60、将步骤S20和步骤S50的位置数据相减，以获得该光学瞄具的眼点距离。
综上，本实施例提供的光学瞄具眼点距离测试方法，可自动的测量光学瞄具的眼点距离，相对于人工判断和测量，可降低测量误差，并具有测量效率高、结果清晰直观、成本低和误差小的特点，能够更加方便准确的对光学瞄具的眼点距离进行测试。
需要说明是，本实施提供的光学瞄具眼点距离测试方向，先将图像采集模块20向待测瞄具移动，并通过图像采集模块20与待测瞄具之间的压力判断图像采集模块20与待测瞄具是否接触，并以图像采集模块20与待测瞄具接触时的位置作为初始位置，通过光栅尺测量在瞄具的全视场恰好被图像采集模块20采集到的位置，以精确的测量瞄具眼点距离。相对于直接测量瞄具的全视场恰好被图像采集模块20采集到的位置到瞄具的距离，能够避免因瞄具位置带来的测量误差，从而确保测量的准确性。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，其特征在于，包括：
瞄具支架(10)，所述瞄具支架(10)用于固定待测瞄具；
图像采集模块(20)，所述图像采集模块(20)设有摄像机(21)和光阑(22)，所述摄像机(21)用于采集所述待测瞄具透过所述光阑(22)后的图像；
移动模块(30)，所述移动模块(30)用于驱动所述图像采集模块(20)相对远离或靠拢所述瞄具支架(10)；
数据处理模块(40)，所述数据处理模块(40)用于接收所述图像采集模块(20)输出的图像数据，并对图像数据进行处理，根据处理结果判断当前状态是否达到测试要求；
测距模块(50)，所述测距模块(50)用于测量所述光阑(22)与所述瞄具支架(10)上装载的瞄具的目镜接触时，到所述数据处理模块(40)的处理结果达到测试要求时的距离。
2.根据权利要求1所述的智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，其特征在于，所述瞄具支架(10)固定在导轨(60)上，所述移动模块(30)包括移动底座(31)，所述移动底座(31)可在所述导轨(60)上沿所述导轨(60)长度方向移动。
3.根据权利要求2所述的智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，其特征在于，还包括第一直线驱动组件(32)，所述第一直线驱动组件(32)用于所述移动底座(31)沿所述导轨(60)长度方向移动。
4.根据权利要求2所述的智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，其特征在于，所述移动底座(31)上设有位置调整机构，所述位置调整机构用于调整所述图像采集模块(20)在垂直于所述导轨(60)的平面内的位置。
5.根据权利要求4所述的智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，其特征在于，所述位置调整机构包括竖向驱动组件(33)和横向驱动组件(34)，所述竖向驱动组件(33)用于驱动所述图像采集模块(20)竖向移动，所述横向驱动组件(34)用于驱动所述竖向驱动组件(33)横向移动。
6.根据权利要求2所述的智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，其特征在于，所述测距模块(50)包括光栅尺尺身和光栅尺读数头，所述光栅尺尺身与所述导轨(60)固定连接，所述光栅尺读数头与所述移动底座(31)固定连接。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，其特征在于，所述光阑(22)正对所述瞄具支架(10)的一端设有压力传感器。
8.一种光学瞄具眼点距离测试方法，其特征在于，基于权利要求1～7中任意一项所述的智能光学瞄具眼点距离自动测试装置，包括以下步骤：
S10、将待测瞄具放置在瞄具支架(10)上，使瞄具目镜朝向图像采集模块(20)；
S20、驱动图像采集模块(20)朝待测瞄具的方向移动，直至压力传感器被触发，并记录压力传感器触发时图像采集模块(20)的位置数据；
S30、驱动图像采集模块(20)朝远离待测瞄具的方向移动，通过图像采集模块(20)采集图像，并将采集到的图像信息反馈至数据处理模块(40)；
S40、通过数据处理模块(40)对图像信息进行处理，获得图像的边缘位置信息，并根据边界信息判断图像整体是否位于视场中央；
S50、当图像整体位于视场中央时，记录当前图像采集模块(20)的位置数据；
S60、将步骤S20和步骤S50的位置数据相减。
9.根据权利要求8所述的光学瞄具眼点距离测试方法，其特征在于，图像处理步骤包括：
S41、对图像进行灰度化，并统计图像灰度数据，根据像素灰度值从大到小排列，取其中位数作为阈值对图像进行二值化；
S42、检测图像的连通域、提取边缘，并获得边界坐标信息，利用hough变换对二值图像进行直线检测；
S43、结合所述边界坐标信息，检测四个边界角位置对应的像素灰度值，当最小的所述像素灰度值等于所述阈值时，判定瞄具的全视场恰好被图像采集模块(20)采集到。
10.根据权利要求8所述的光学瞄具眼点距离测试方法，其特征在于，步骤S40中，通过位置调整机构调整所述图像采集模块(20)，使得待测瞄具视场位于摄像机(21)获得的图像中央。
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