CN209655902U - 一种小型整体式激光收发射机 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种小型整体式激光收发射机属于激光射击训练产品的技术领域，具体的是一种实时采集射击训练过程的瞄准轨迹以及命中结果的装置。包括主镜筒、激光发射模块、激光接收模块、光点位置传感器、主控电路、左壳体、右壳体和夹具；主镜筒采用整体式结构，主镜筒包括光学镜筒、主体前支撑部以及主体后支撑部；激光接收模块和激光发射模块均设置在主体前支撑部上，在主体后支撑部后端装有光点位置传感器；在主镜筒的两侧分别设有左壳体和右壳体；夹具设置在主体前支撑部和主体后支撑部的下部；在主镜筒上还固定有主控电路板，在主控电路板上设有主控模块。可安装于多型实装枪支实时显示或再现瞄准轨迹以及命中结果，开展模拟或实弹射击训练。

Description

一种小型整体式激光收发射机

技术领域

本实用新型一种小型整体式激光收发射机属于激光射击训练产品的技术领域，具体的是一种实时采集射击训练过程的瞄准轨迹以及命中结果的装置。

背景技术

射击瞄准训练是武器操作的基本技能，射击手一般是依靠自身的感觉或者身边教员的指导来反复训练瞄准到射击的过程，以此来提高射击技能。这种方式不能得到科学的射击训练评估，不能深入快速的解决瞄准射击过程中存在的问题。只有实时显示或再现瞄准轨迹以及命中结果才能够使射击训练更加直观，更加科学。

目前常用的瞄准轨迹显示的方式为利用CCD，将其安装在枪支上，通过其拍摄射击瞄准的全过程，运用图像处理技术实现轨迹的显示、再现、存储。这种传统的方式有诸多弊端，首先，训练过程中往往要进行实弹射击，而CCD装置一般为普通设备，不具备承受枪支射击时的剧烈冲击性，并且装置一般质量重、体积大，影响枪支的重量和重心，不利于模拟射手正常使用枪支训练的情况；其次，CCD装置需要记录图像的每帧数据，计算处理缓慢，不能够很好的捕捉弹药爆炸瞬间枪支振动的轨迹；再者，CCD图像处理复杂，对配套的硬件和软件算法要求也很高。

射击瞄准训练中的实弹射击要求对于传统的激光发射机难以承受，传统的激光发射机多采用装配式的结构，一般由夹具、壳体和镜筒等多模块组成，模块间采用大量的螺钉固定，而螺纹连接具有螺纹空隙和侧隙，由于射击过程中的巨大冲击力易使激光发射机光轴偏转，引起较大误差。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种小型整体式激光收发射机，能够实时显示或再现瞄准轨迹以及命中结果，可安装于多型实装枪支，用于开展模拟或实弹射击训练，有效辅助射手提升射击技巧。

本实用新型是采取以下技术方案实现的：

一种小型整体式激光收发射机，包括主镜筒、激光发射模块、激光接收模块、光点位置传感器、主控电路、左壳体、右壳体和夹具；

主镜筒采用整体式结构，主镜筒包括前端的光学镜筒、与光学镜筒前部固定相连的主体前支撑部以及与光学镜筒后部固定相连的主体后支撑部；

激光接收模块和激光发射模块均设置在主体前支撑部上，在主体后支撑部后端装有光点位置传感器；

在主镜筒的两侧分别设有左壳体和右壳体，左壳体和右壳体将主镜筒包容在中间，以防内部部件损伤；

夹具设置在主体前支撑部和主体后支撑部的下部，在使用时用于将小型整体式激光收发射机装夹在枪支上；

在主镜筒上还固定有主控电路板，在主控电路板上设有主控模块，用于接收光点位置传感器传送过来的电信号，输出报靶结果和瞄准轨迹。

在主镜筒上还固定有内置电池，内置电池通过导线与主控模块以及光点位置传感器相连，为发射机的整个装置提供工作电能；所述内置电池采用充电电池。

在左壳体或右壳体上设有USB接口和拓展接口，USB接口内部与主控模块相连，用于对本装置外部供电和进行有线通信；拓展接口用于连接拓展的外置装置。

所述夹具包括前夹具和后夹具，在主体前支撑部和主体后支撑部的底部均设有主镜筒配合孔，前夹具和后夹具通过主镜筒配合孔分别装设在主体前支撑部和主体后支撑部的底部。

所述主镜筒配合孔为通用孔位，用于灵活更换夹具以适应不同型号的实装枪支。

在主体前支撑部上开有接收模块安装孔，激光接收模块装设在接收模块安装孔内，并通过外锁紧圈与接收模块安装孔锁紧固定。

在主体前支撑部和主体后支撑部上还开有发射模块安装孔，激光发射模块装设在发射模块安装孔内，并通过内锁紧圈与发射模块安装孔锁紧固定。

所述接收模块安装孔设有内螺纹，所述内螺纹与设置在激光接收模块上的外螺纹相配合。

所述发射模块安装孔设有内螺纹，所述内螺纹与设置在激光发射模块上的外螺纹相配合。

左壳体和右壳体通过螺钉固定在主镜筒上。

在前夹具和后夹具与主镜筒配合孔的连接处均设有销钉凸起，前夹具和后夹具通过销钉与主镜筒配合孔进行固定，该连接处利用销钉产生过盈配合，起到定位和紧定的作用。

在前夹具和后夹具与主镜筒之间还采用螺钉紧固，确保夹具与主镜筒作为一个受力整体。

工作原理：本实用新型使用时，发射红外激光，当实装枪支瞄准具有高亮度标志反光点的靶标时，红外激光经过靶标反射回至激光接收模块，并照射到光点位置传感器上，光点位置传感器将光信号转化为电信号，经主控模块处理运算后获得瞄准信息，通过无线或有线方式将瞄准信息传输至主机，在主机上可实时显示并存储射击者的瞄准轨迹以及命中结果，可用于实时评估及后期回放、分析。所述主机可以是PC、智能手持机或其他智能设备。

本实用新型具有如下优点：

1）激光发射模块、激光接收模块虽使用螺纹固定，但冲击力的方向在螺纹的轴向上，较大程度上减少了螺纹间隙导致的误差；

2）主镜筒采用整体式结构，其不仅是是光学镜筒，同时是装置的主体支撑结构；区别于传统的发射机装配式的结构，这种整体式的设计，能够有效减少零件的种类和数量，减少零件间的连接配合，有助于传递和分散冲击能量，增强装置的刚度，提高系统的耐冲击性；

3）夹具和实装枪支之间为刚性连接，因此实弹击发时的冲击力主要作用在主镜筒上，降低了冲击对其余模块的影响，提高装置的稳定性和耐冲击性；

4）主镜筒采用金属材质，可在根据其余模块的形状进行挖槽的同时保证整体的强度, 易于形成紧密的构造，大幅度减轻结构质量，实现小型化的设计。小型化的设计可确保装置对实装枪支的重量和重心影响非常小，不会影响射手正常使用枪支训练。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是传统的激光发射机内部安装结构示意图；

图2是图1的结构分解图；

图3是本实用新型的结构示意图；

图4是本实用新型的结构爆炸图；

图5是本实用新型的主镜筒与夹具安装的分解结构示意图；

图6是本实用新型的主控模块组成框图；

图7是本实用新型的工作原理图；

图8是本实用新型的使用状态示意图。

图中：1、实装枪支，2、小型整体式激光收发射机，3、高亮度标志反光点，4、靶标，5、主机，6、主镜筒，6-1、光学镜筒，6-2、主体前支撑部，6-3、主体后支撑部，6-4、接收模块安装孔，6-5、发射模块安装孔，7、激光发射模块，8、激光接收模块，9、光点位置传感器，10、窗口镜，11、主控电路板，12、左壳体，13、右壳体，14、夹具，15、内锁紧圈，16、外锁紧圈，17、内置电池，18-1、USB接口，18-2、拓展接口，19、电源按键，20、销钉凸起，21、主镜筒配合孔，22、接收镜筒，23、接收透镜，24、传统发射机发射镜筒，25、传统发射机壳体，26、传统发射机夹具，111、精密放大电路，112、模拟运算电路，113、MCU电路，114、电源电路，115、激光发射驱动电路，116、有线通信电路，117、无线通信电路，118、振动传感电路。

具体实施方式

参照附图1~2，传统发射机采用装配式的结构，传统发射机壳体为一整体，传统发射机发射镜筒24安装在传统发射机壳体25内，传统发射机夹具26安装在传统发射机壳体25下部，各部件之间采用螺钉固定，螺纹连接具有螺纹空隙和侧隙，由于射击过程中的巨大冲击力易使激光发射机光轴偏转，会引起较大误差。

参照图3~4，在本实施例中，小型整体式激光收发射机包括主镜筒6、激光发射模块7、激光接收模块8、光点位置传感器9、主控电路板11、左壳体12、右壳体13和夹具14；主镜筒6包括前端的光学镜筒6-1、与光学镜筒6-1前部固定相连的主体前支撑部6-2以及与光学镜筒6-1后部固定相连的主体后支撑部6-3；在主体前支撑部6-2上开有接收模块安装孔6-4，激光接收模块8装设在接收模块安装孔6-4内，并通过外锁紧圈16与接收模块安装孔6-4锁紧固定；在主体前支撑部6-2上还开有发射模块安装孔6-5，激光发射模块7装设在发射模块安装孔6-5内，并通过内锁紧圈15与发射模块安装孔6-5锁紧固定；在发射模块安装孔外部通过螺纹连接有窗口镜10；在主体后支撑部6-3后端装有光点位置传感器9；在主镜筒6的两侧分别设有左壳体12和右壳体13，左壳体12和右壳体13将主镜筒6包容在中间，以防内部部件损伤；所述夹具14包括前夹具14-1和后夹具14-2，在主体前支撑部6-2和主体后支撑部6-3的底部均设有主镜筒配合孔21，前夹具14-1和后夹具14-2通过主镜筒配合孔21分别装设在主体前支撑部6-2和主体后支撑部6-3的底部；在主镜筒6上还固定有主控电路板11，在主控电路板11上设有主控模块，用于接收光点位置传感器9传送过来的电信号，输出报靶结果和瞄准轨迹；在左壳体12或右壳体13上设有USB接口18-1和拓展接口18-2，USB接口18-1可用于外部供电和有线通信；拓展接口18-2可用于连接拓展的外置装置。

激光发射模块7和激光接收模块8上下或左右装设；光点位置传感器9和、主控电路板利用螺钉固定在主镜筒6上，其中主控电路板11安装在主镜筒6的的侧边，光点位置传感器9安装在主镜筒6的尾部。内置电池17前后方向由主镜筒6限位，内置电池17的上部由左壳体12限位，内置电池17的侧边胶合在主镜筒6侧壁上。

在壳体上还设有电源按键19，电源按键与主控电路板上的电源电路相连，通过电源按键19控制装置电路的通断，从而进行开、关机。

激光发射模块7可发射具有扩散角度的激光，其可以为855nm的激光，也可以为其它波长的不可见激光。

激光接收模块8内部具有透镜组，其可将光线会聚在光点位置传感器上。

光点位置传感器可采用四象限探测器或位敏探测器。

参照附图5，在前夹具14-1和后夹具14-2与主镜筒配合孔21的连接处均设有销钉凸起20，前夹具14-1和后夹具14-2通过销钉与主镜筒配合孔21进行固定，该连接处利用销钉产生过盈配合，起到定位和紧定的作用；在前夹具14-1和后夹具14-2与主镜筒6之间还采用螺钉紧固，确保夹具与主镜筒6作为一个受力整体，将附图5中的夹具14按照箭头所示进行旋转，即可安装在主镜筒上。

参照附图6，主控电路板11上的主控模块主要包括精密放大电路111、模拟运算电路112、MCU电路113、激光发射驱动电路114、有线通信电路115、无线通信电路116、振动传感电路117和电源电路118。

精密放大电路111采用OPA140运放实现，将光点位置传感器9输出的电信号实现精密放大；

模拟运算电路112采用OPA140运放，对精密放大电路111输出的电压信号进行运算，用于获得与光点位置结果成比例的电压信号；

MCU电路113采用STM32F3系列单片机为核心，用于采集模拟运算电路112输出的电压信号并进行数字处理运算，获得高精度瞄准信息；

激光发射驱动电路114能够驱动激光器发射激光；

有线通信电路115采用USB通信方式，将解算得到的信号通过有线方式传输给计算机；

无线通信电路116将解算得到的信号通过无线方式（WIFI或者蓝牙等）传输给主机；无线通信电路具有WIFI电路和蓝牙电路，WIFI电路采用TiCC3200或其他WIFI芯片；蓝牙电路采用Ti CC2640芯片或其他蓝牙芯片。

振动传感电路117中包含振动传感器，能够拾取枪支在勾动扳机时产生的振动信号；所述振动传感器可以采用麦克风拾音头或加速度传感器。

电源电路118为主控模块中各电路提供电源。

参照图7~8，本实用新型在使用时，通过夹具，将小型整体式激光收发射机装夹在枪支上；在实装枪支1上安装小型整体式激光收发射机2，高亮度标志反光点3安装在靶标4上，靶标4可以是泡沫靶板或常规木质靶板，高亮度标志反光点3的安装位置及方式无限定。小型整体式激光收发射机2的激光发射模块7发出红外激光照射到一定距离处的高亮度标志反光点3，高亮度标志反光点3将红外激光反射至激光接收模块8，并会聚在光点位置传感器9上，将瞄准位置的光信号转化为电信号，经过运算获得瞄准、击发信息，并通过有线或者无线的方式传递给主机5显示。

以一个方向（垂直Y方向）为例，若光点位置传感器9上的光斑重心距接收透镜光轴距离为，高亮度标志反光点3到接收透镜光轴为，接收透镜焦距为，接收透镜到高亮度标志反光点3的水平距离为，光束的中心线与接收透镜光轴夹角为，则有，

；

变化时，则有，

；

因此，当、、已知时，可以根据上述公式求得高亮度标志反光点3到接收透镜光轴垂直方向变化量和光点位置传感器光斑位置变化量之间的关系。

根据光点位置传感器9测量到的光斑位置变化量，经运算处理得到高亮度标志反光点3到接收透镜光轴垂直方向的变化距离，通过该方式即可获得瞄准点的位置信息。

本实用新型具有结构简单、体积小、质量轻、精度高、耐冲击、运算效率高、实时性好的优点，能够实时显示或再现瞄准轨迹以及命中结果，经过试验，可很好地应用于多种型号的实装枪支的射击训练。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种小型整体式激光收发射机，其特征在于：包括主镜筒、激光发射模块、激光接收模块、光点位置传感器、主控电路、左壳体、右壳体和夹具；

主镜筒采用整体式结构，主镜筒包括前端的光学镜筒、与光学镜筒前部固定相连的主体前支撑部以及与光学镜筒后部固定相连的主体后支撑部；

激光接收模块和激光发射模块均设置在主体前支撑部上，在主体后支撑部后端装有光点位置传感器；

在主镜筒的两侧分别设有左壳体和右壳体，左壳体和右壳体将主镜筒包容在中间，以防内部部件损伤；

夹具设置在主体前支撑部和主体后支撑部的下部，在使用时用于将小型整体式激光收发射机装夹在枪支上；

在主镜筒上还固定有主控电路板，在主控电路板上设有主控模块，用于接收光点位置传感器传送过来的电信号，输出报靶结果和瞄准轨迹。

2.根据权利要求1所述的小型整体式激光收发射机，其特征在于：所述装置供电方式为内置电池或USB供电。

3.根据权利要求2所述的小型整体式激光收发射机，其特征在于：在主镜筒上还设有内置电池，所述内置电池通过导线与主控模块以及光点位置传感器相连，为发射机的整个装置提供工作电能。

4.根据权利要求1所述的小型整体式激光收发射机，其特征在于：在左壳体或右壳体上设有USB接口和拓展接口，USB接口可用于外部供电和有线通信；拓展接口可用于连接拓展的外置装置。

5.根据权利要求1所述的小型整体式激光收发射机，其特征在于：所述夹具包括前夹具和后夹具，在主体前支撑部和主体后支撑部的底部均设有主镜筒配合孔，前夹具和后夹具通过主镜筒配合孔分别装设在主体前支撑部和主体后支撑部的底部。

6.根据权利要求5所述的小型整体式激光收发射机，其特征在于：在前夹具和后夹具与主镜筒配合孔的连接处均设有销钉凸起，前夹具和后夹具通过销钉与主镜筒配合孔进行固定；在前夹具和后夹具与主镜筒之间还采用螺钉紧固。

7.根据权利要求5所述的小型整体式激光收发射机，其特征在于：所述主镜筒配合孔为通用孔位，用于灵活更换夹具以适应不同型号的实装枪支。

8.根据权利要求1所述的小型整体式激光收发射机，其特征在于：在主体前支撑部上开有接收模块安装孔，激光接收模块装设在接收模块安装孔内，并通过外锁紧圈与接收模块安装孔锁紧固定。

9.根据权利要求1所述的小型整体式激光收发射机，其特征在于：在主体前支撑部和主体后支撑部上还开有发射模块安装孔，激光发射模块装设在发射模块安装孔内，并通过内锁紧圈与发射模块安装孔锁紧固定。

10.根据权利要求1所述的小型整体式激光收发射机，其特征在于：所述接收模块安装孔设有内螺纹，所述内螺纹与设置在激光接收模块上的外螺纹相配合；所述发射模块安装孔设有内螺纹，所述内螺纹与设置在激光发射模块上的外螺纹相配合；所述发射模块安装孔设有内螺纹，所述内螺纹与设置在激光发射模块上的外螺纹相配合。