ES2925194T3

ES2925194T3 - Dispositivo y método de ajuste de mira

Info

Publication number: ES2925194T3
Application number: ES17729418T
Authority: ES
Inventors: Bernard Clermont; Pierre Balthasart; Igor LOISELLE; Tristan LILET; Philippe Laurent
Original assignee: John Cockerill Defense SA
Current assignee: John Cockerill Defense SA
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2022-10-14
Anticipated expiration: 2037-05-29
Also published as: IL263330A; BE1023708B1; IL263330B; CN109154486B; US20200370869A1; KR20190022508A; PL3465069T3; CN109154486A; US11435164B2; EP3465069B1; WO2017207487A1; EP3465069A1; KR102323309B1; SG11201809069SA; CA3020892A1

Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo de puntería destinado a equipar una torreta (1) montada con un cañón (4) y uno o más sistemas de puntería basados en óptica (10), comprendiendo dicho dispositivo: un blanco de deflexión (3) destinado a ser posicionado en el exterior del arma (4), a la altura del freno de boca (6) de dicho arma (4); y un alojamiento (2) destinado a ser colocado en el exterior del arma (4), a la altura del mantelete (5) de dicho arma (4), incluyendo dicho alojamiento (2) un primer sistema óptico (7) equipado con un cámara de vídeo de deflexión y un segundo sistema óptico (8) equipado con una cámara de vídeo de puntería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y método de ajuste de mira

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un método y a un dispositivo de alineación de la línea de puntería con la línea de disparo, habitualmente denominado dispositivo de ajuste de mira, para sistemas de armas, preferiblemente, de gran calibre (de 75 mm a 140 mm).

Antecedentes tecnológicos y estado de la técnica

En un sistema de armas, una desalineación entre la línea de disparo y la línea de puntería, es perjudicial para alcanzar con precisión un objetivo. Hay dos fuentes principales de desalineación. Una primera fuente de desalineación es la deformación física del cañón, habitualmente denominada flecha, que aparece de manera natural e inevitable, tanto horizontal como verticalmente, debido al peso relativamente alto del cañón, así como a las condiciones exteriores (lluvia, viento, exposición al sol...). Esta deformación conlleva un error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda del cañón, y la línea de disparo que surge de la boca del cañón. Una segunda fuente de desalineación son los impactos y las vibraciones experimentados durante el rodamiento, y los disparos que conllevan una deriva con respecto a la alineación previamente calibrada.

Existen diferentes dispositivos para alinear la línea de disparo con la línea de puntería o, dicho de otro modo, ajustar la mira (boresighting, en inglésj de un sistema de armas.

Hay técnicas clásicas de ajuste de mira, en donde el dispositivo se basa en la colaboración entre dos operarios, estando el primero ubicado en la torreta, mientras que el segundo, en el exterior de la misma, se encuentra cerca de la boca del cañón. El principio se basa en un colimador óptico y se describe en el documento US-1.994.177. El colimador se coloca en el interior del tubo del cañón por el segundo operario, y da al primer operario una vista alineada con la línea de disparo. Dicho de otro modo, el segundo operario indica al primer operario la manera con la que es necesario desplazar el cañón, con el fin de poder ver con la mira cómo está posicionado el objetivo de referencia. Una desventaja principal de este dispositivo es que necesita dos operarios, uno de ellos fuera del vehículo, es decir, directamente expuesto a una amenaza exterior. Además, necesita una escalera para que el segundo operario pueda alcanzar el freno de boca.

También existen dispositivos de tipo “ Muzzle Reference System” (MRS, sistema de referencia de mira). Estos dispositivos descritos, entre otros, en el documento US-4.665.795, están constituidos, en general, por un emisor-receptor de láser, situado en la base del cañón, y por un espejo colocado a nivel de la boca del cañón. El emisor envía un rayo láser infrarrojo hacia el espejo, que, a continuación, se refleja hacia el receptor. En función de la posición del láser recibido por el receptor, un equipo electrónico permite calcular automáticamente correcciones en acimut y en elevación, que, a continuación, se añaden a las correcciones balísticas a nivel del sistema de control de disparo. Una desventaja de estos dispositivos es que resulta muy complejo garantizar la estabilidad mecánica del espejo. Además, la detección de la curvatura del cañón, mediante mediciones de láser, puede hacer que el sistema sea detectable por el enemigo. A continuación, aunque los dispositivos de tipo MRS permiten corregir las variaciones de la curvatura del cañón, sigue siendo necesaria una alineación inicial.

Asimismo, el documento FR 2 505 477 describe un dispositivo de ajuste de mira, que comprende, en el cañón, un objetivo de desviación formado por un espejo en donde se proyecta un retículo, una carcasa que comprende dispositivos ópticos, y un detector de imágenes que son, por un lado, la imagen reflejada del retículo y, por otro lado, en presencia de un filtro, la imagen reflejada de un objeto lejano. De nuevo, es un sistema vulnerable al desgaste, poco estable, con un riesgo a largo plazo de degradación de la precisión de los dispositivos ópticos.

Pueden mencionarse otros dispositivos menos extendidos.

El documento EP 1510 775 describe un dispositivo con una cámara que presenta dos niveles de enfoque. Esta cámara se inserta en el alojamiento del cañón durante operaciones de ajuste de mira. Un primer enfoque, a nivel de la boca del cañón, permite estimar su desviación angular (X, Y). Un segundo enfoque, ajustado al infinito, permite observar un objeto situado a una distancia alejada y, por tanto, llevar la vista de los dispositivos ópticos a la misma referencia. El ajuste de mira se realiza combinando estas dos operaciones.

El documento EP 1616 145 describe un dispositivo de ajuste de mira realizado por un único operario situado en el interior de la torreta. Se empuja una cámara hasta la boca del cañón, desde el interior de este último. Dado que esta cámara está situada a nivel de la boca del cañón, tiene en cuenta, de manera implícita, la curvatura del cañón.

Estos dos dispositivos presentan como desventaja tener que posicionar una cámara en el interior del cañón. En el caso del documento EP 1616 145, el despliegue de la cámara es un procedimiento largo y molesto, sobre todo si debe realizarse por un único operario situado en la torreta. Además, no puede garantizarse que la orientación de la cámara empujada hasta la boca, será sistemáticamente la misma en cada operación de ajuste de mira.

Objetivos de la invención

La presente invención tiene como objetivo proporcionar un dispositivo y un método de ajuste de mira que sólo necesiten un operario situado en el interior de la torreta.

[0012] También se refiere a desarrollar un dispositivo que no necesite ningún sistema óptico en el interior del cañón. Por tanto, se refiere a desarrollar un dispositivo que sea estable y preciso.

También se refiere a poner a punto un método de ajuste de mira que sea rápido, al tiempo que repetible.

Breve descripción de las figuras

La presente invención se comprenderá mejor a la vista de la siguiente descripción, haciendo referencia, a modo de ejemplo, a las Figuras 1 a 3.

La Figura 1 representa, esquemáticamente, una torreta dotada del dispositivo de ajuste de mira, según la invención, en presencia de la funda, del cañón y de los dispositivos ópticos de puntería, así como los ejes ópticos de las dos cámaras del dispositivo de ajuste de mira.

La Figura 2 representa, esquemáticamente, los sistemas ópticos en el interior de la carcasa, según la invención. La Figura 3 ilustra el desplazamiento de la figura geométrica sobre el objetivo de desviación, tras la desviación del cañón. Leyenda

₍₁₎Torreta

(2) Carcasa

(3) Objetivo de desviación

(4) Cañón

(5) Funda

(6) Freno de boca del cañón

(7) Sistema óptico dotado de la cámara de desviación

(8) Sistema óptico dotado de la cámara de ajuste de mira

(9) Figura geométrica sobre el objetivo de desviación

(10) Dispositivo óptico de un sistema de puntería de la torreta

Principales elementos característicos de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo de ajuste de mira, para equipar una torreta dotada de un cañón y de uno o varios sistemas de puntería, cada uno con un dispositivo óptico, comprendiendo dicho dispositivo:

- un objetivo de desviación destinado a posicionarse en el exterior del cañón, a nivel freno de boca de dicho cañón, - una carcasa destinada a posicionarse en el exterior del cañón, a nivel de la funda de dicho cañón, comprendiendo dicha carcasa:

- un primer sistema óptico dotado de una cámara de desviación, usándose dicho primer sistema para determinar un error de paralelismo entre una línea de disparo procedente de la funda y la procedente del freno de boca,

- un segundo sistema óptico dotado de una cámara de ajuste de mira, usándose dicho segundo sistema para determinar un error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda y una línea óptica del o de los sistemas de puntería, estando dicho dispositivo caracterizado porque el objetivo de desviación carece de espejo e integra una figura geométrica que sirve de punto de referencia para el primer sistema óptico, estando dicho dispositivo destinado a poner en práctica un método de ajuste de mira, que comprende las siguientes etapas: calcular el desplazamiento AX y AY de la figura geométrica con respecto a una posición de referencia de dicha figura, realizándose dicho cálculo basándose en el procesamiento de imágenes procedentes de la cámara de desviación, determinándose, a continuación, el error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda y la procedente del freno de boca, por medio de un modelo matemático basándose en los valores AX y AY calculados,

comparar una imagen tomada por la cámara de ajuste de mira, con una imagen tomada por el dispositivo óptico del o de los sistemas de puntería, con el fin de determinar el error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda y la línea óptica del o de los sistemas de puntería,

sumar los dos errores de paralelismo, y desplazar, por consiguiente, dicha línea óptica.

Según modos particulares de la invención, el dispositivo comprende al menos una, o una combinación apropiada, de las siguientes características:

- cada cámara tiene un enfoque fijo, teniendo la cámara de ajuste de mira un enfoque ajustado al infinito y estando la cámara de desviación configurada para tener un enfoque ajustado en el objetivo de desviación;

- el objetivo de desviación comprende cualquier figura geométrica material, o, dicho de otro modo, física, que sirve de punto de referencia para el primer sistema óptico, siendo dicha figura geométrica, preferiblemente, un círculo. La presente invención también se refiere a un sistema de armas que comprende el dispositivo de ajuste de mira, tal como se describió anteriormente, en donde la carcasa está posicionada sobre la funda del cañón y dicho objetivo de desviación está posicionado en proximidad del, o sobre el, perímetro del freno de boca del cañón. Además, en este sistema de armas, el objetivo de desviación puede estar añadido o integrado al freno de boca. La presente invención también se refiere al vehículo blindado dotado de este sistema de armas.

La presente invención también se refiere a un método de ajuste de mira con la ayuda del dispositivo descrito anteriormente, comprendiendo dicho método las siguientes etapas:

- calcular el desplazamiento AX y AY de la figura geométrica con respecto a una posición de referencia de dicha figura, realizándose dicho cálculo basándose en el procesamiento de imágenes procedentes de la cámara de desviación, determinándose, a continuación, el error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda y la procedente del freno de boca, por medio de un modelo matemático basándose en los valores AX y AY calculados,

- comparar una imagen tomada por la cámara de ajuste de mira, con una imagen tomada por un dispositivo óptico del o de los sistemas de puntería, con el fin de determinar el error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda y la línea óptica del o de los sistemas de puntería,

- sumar los dos errores de paralelismo, y desplazar, por consiguiente, dicha línea óptica.

Según modos particulares de la invención, el método comprende al menos una, o una combinación apropiada, de las siguientes características:

- el cálculo de AX y AY se realiza con la ayuda de un algoritmo que se basa en una detección de contornos, según el método de Canny y con la ayuda de una transformada de Hough;

- la posición de referencia de la figura geométrica se calcula durante una calibración, tras una instalación del dispositivo de ajuste de mira en un sistema de armas;

- la calibración se realiza con la ayuda de una mira de boca, comprendiendo dicha calibración una etapa de alineación de una posición de un retículo de la cámara de ajuste de mira, con un punto observado a través de la mira de boca;

- tras la etapa de cálculo del error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda y la procedente del freno de boca, se desplaza el retículo de la cámara de ajuste de mira un mismo ángulo, según las coordenadas X e Y;

- el método puede ponerse en práctica en plena misión.

Para terminar, la presente invención se refiere a un programa informático adaptado para poner en práctica el método descrito anteriormente y a un medio de grabación de datos legible por ordenador que comprende este programa.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo de ajuste de mira y al método puesto en práctica con ayuda de dicho dispositivo. El dispositivo según la invención, está, preferiblemente, destinado a sistemas de armas de gran calibre (de 75 mm a 140 mm). No obstante, puede usarse para sistemas de armas de calibre pequeño y/o medio, por medio de ciertas disposiciones asociadas al volumen ocupado a nivel de los armamentos asociados a dichos calibres.

El dispositivo de ajuste de mira, según la invención, se representa en la Figura 1 en una torreta 1. El dispositivo se presenta en dos partes posicionadas en lugares distintos. Comprende, por un lado, una carcasa 2 y, por otro lado, un objetivo 3 de desviación. La carcasa 2 está posicionada en el exterior del cañón 4 y, preferiblemente, está montada sobre la funda 5 del cañón 4. La carcasa 2 , visible en más detalle en la Figura 2, comprende dos sistemas 7 , 8 ópticos dotados, cada uno, de una cámara. Una primera cámara 7 , denominada de desviación, tiene por objeto corregir la desalineación resultante de la desviación del cañón, es decir, la desalineación entre la línea de disparo procedente de la funda y la procedente de la boca del cañón. Una segunda cámara 8 , denominada de ajuste de mira, tiene por objeto corregir la desalineación entre la línea de disparo procedente de la funda del cañón y el eje óptico del sistema de puntería. En la carcasa, las dos cámaras están montadas en un único bloque. Las cámaras de ajuste de mira y de desviación, tienen como característica tener un enfoque fijo, respectivamente, al infinito y a nivel del freno de boca, tal como se ilustra en la Figura 1. El montaje en un único bloque con un enfoque fijo para cada cámara, presenta, como ventaja, que no se requiere ninguna pieza móvil en la carcasa, lo cual permite garantizar su estabilidad mecánica con respecto a los impactos y las vibraciones asociados a los disparos. Además, el diseño de la carcasa está concebido de manera atérmica, con el fin de que la posición del eje óptico de las cámaras no sea sensible a las variaciones de temperatura. Además de la carcasa, el dispositivo comprende el objetivo 3 de desviación que está localizado a nivel del freno 6 de boca, es decir, en el extremo del cañón de donde sale la munición. Este objetivo 3 de desviación puede ser o bien una pieza complementaria que se coloca a nivel de la fijación del freno de boca, o bien puede integrarse directamente en el perímetro del mismo. Se prefiere esta última alternativa para garantizar la estabilidad mecánica del dispositivo. El objetivo de desviación está dotado de cualquier figura geométrica que sirva de punto de referencia para el sistema 7 óptico. Esta figura es realmente material en el objetivo, es decir, que está integrada en el objetivo. Dicho de otro modo, no se trata de una figura proyectada en un espejo que actúa de objetivo de desviación.

El método de ajuste de mira, según la invención, tiene en cuenta las dos causas de desalineación mencionadas anteriormente, a saber, la desviación del cañón, y la deriva entre la línea de disparo y la línea de puntería, tras impactos provocados por el uso del vehículo y de su sistema de armas.

Para ello, el método se basa en tres etapas.

En una primera etapa, se usa el sistema óptico dotado de la cámara de desviación, para determinar el error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda y la procedente del freno de boca. Más precisamente, el primer sistema 7 óptico de la carcasa detecta la posición del objetivo de desviación, mediante un procesamiento de imágenes, de tal manera que el sistema puede deducir vertical y horizontalmente la flecha del cañón con respecto a una posición de referencia obtenida durante la calibración del dispositivo. El desplazamiento en X y en Y, a saber, el delta X (AX) y el delta Y (AY), se calcula con respecto a una referencia materializada por la figura geométrica que, preferiblemente, es un círculo 9 en el objetivo 3 de desviación (véase la Figura 3). Es posible considerar otras formas geométricas, habiendo aportado previamente algunas modificaciones específicas a nivel de los algoritmos usados. De este modo, se calcula un AX y un AY, con respecto a la posición inicial del centro del círculo. Por medio de un modelo matemático, el sistema deduce el error de paralelismo entre la línea de disparo a nivel de la funda y la línea de disparo a nivel del freno de boca. El algoritmo usado para detectar la figura geométrica se basa en una detección de contornos según el método de Canny. Una transformada de Hough permite obtener una primera estimación de la posición del círculo de referencia. A continuación, un algoritmo permite refinar los resultados obtenidos a nivel de subpixel.

En una segunda etapa, se usa el sistema óptico dotado de la cámara de ajuste de mira, para determinar el error de paralelismo entre la línea de disparo a nivel de la funda y la línea de puntería. La cámara, cuyo eje es paralelo a la línea de disparo a nivel de la funda, y cuyo enfoque está ajustado al infinito, proporciona una imagen de un objeto lejano, que se compara directamente con la proporcionada por el o los dispositivos 10 ópticos del o de los sistemas de puntería de la torreta (Figura 1). Por tanto, es posible deducir el error de paralelismo entre la línea de disparo a nivel de la funda y la línea óptica del o de los sistemas de puntería.

En una tercera etapa, se suman los dos errores de paralelismo y se envían directamente al/a los sistema(s) de puntería de la torreta.

Previamente a estas etapas, debe calibrarse el dispositivo. Esta calibración se realiza cuando se montan la carcasa y el objetivo, sobre la torreta. A continuación, no se requiere ninguna nueva calibración mientras que no se desplacen la carcasa y el objetivo de desviación. La calibración se realiza a partir de una mira de boca convencional. Esta calibración consiste en alinear la posición del retículo en la cámara de ajuste de mira, con el punto observado por la mira de boca.

Esta operación se realiza por uno de los ocupantes de la torreta por medio de sus pantallas de control. Cuando se logra esta alineación, se calcula la posición de referencia de la figura geométrica y se memoriza por el dispositivo. Durante ajustes de mira posteriores, el dispositivo mide, en la primera etapa, el desplazamiento de la figura geométrica con respecto a la obtenida durante la calibración. A continuación, se traslada esta diferencia a la cámara de ajuste de mira, desplazando la posición de su retículo.

Ventajas de la invención

La precisión del ajuste de mira en presencia del dispositivo según la invención, es equivalente a la encontrada con los dispositivos de la técnica anterior, pero sin sus inconvenientes.

Por tanto, el ajuste de mira se realiza por un único operario situado en el interior de la torreta, sin desplegar ninguna herramienta. Por tanto, no hay ninguna manipulación pesada y, de facto, lenta. Esta ausencia de manipulación también garantiza una mejor repetibilidad de las mediciones. Además, esto permite realizar el ajuste de mira en plena misión.

Según la invención, el objetivo de desviación y su figura geométrica son realmente materiales. No se trata de un espejo en donde se proyecta un retículo. Por tanto, el dispositivo según la invención, no necesita capas de espejos que conlleven riesgos de desincronización y requieran calibraciones sistémicas.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Dispositivo de ajuste de mira, para equipar una torreta (1) dotada de un cañón (4) y de uno o varios sistemas de puntería, con un dispositivo (10) óptico, comprendiendo dicho dispositivo:

-un objetivo (3) de desviación destinado a posicionarse en el exterior del cañón (4), a nivel del freno (6) de boca de dicho cañón (4),

- una carcasa (2) destinada a posicionarse en el exterior del cañón (4), a nivel de la funda (5) de dicho cañón (4), comprendiendo dicha carcasa (2):

- un primer sistema (7 ) óptico dotado de una cámara de desviación, usándose dicho primer sistema (7 ) para determinar un error de paralelismo entre una línea de disparo procedente de la funda (5) y la procedente del freno (6) de boca,

- un segundo sistema (8) óptico dotado de una cámara de ajuste de mira, usándose dicho segundo sistema (8) para determinar un error de paralelismo entre una línea de disparo procedente de la funda (5 ) y una línea óptica del o de los sistemas de puntería,

estando dicho dispositivo caracterizado porque el objetivo (3) de desviación carece de espejo e integra una figura (9) geométrica que sirve de punto de referencia para el primer sistema (7) óptico, estando dicho dispositivo destinado a poner en práctica un método de ajuste de mira, que comprende las siguientes etapas:

- calcular el desplazamiento AX y AY de la figura (9) geométrica con respecto a una posición de referencia de dicha figura (9), realizándose dicho cálculo basándose en el procesamiento de imágenes procedentes de la cámara de desviación, determinándose, a continuación, el error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda (5) y la procedente del freno (6) de boca, por medio de un modelo matemático basándose en los valores AX y AY calculados,

- comparar una imagen tomada por la cámara de ajuste de mira, con una imagen tomada por el dispositivo (10) óptico del o de los sistemas de puntería, con el fin de determinar el error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda (5) y la línea óptica del o de los sistemas de puntería,

-sumar los dos errores de paralelismo, y desplazar, por consiguiente, dicha línea óptica.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde cada cámara tiene un enfoque fijo, teniendo la cámara de ajuste de mira un enfoque ajustado al infinito, y estando la cámara de desviación configurada para tener un enfoque ajustado en el objetivo (3) de desviación.
3. Dispositivo según las reivindicaciones 1 o 2, en donde la figura (9) geométrica es un círculo.
4. Sistema de armas que comprende el dispositivo de ajuste de mira, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicha carcasa (2) está posicionada sobre la funda (5) del cañón (4), y dicho objetivo (3) de desviación está posicionado en proximidad del, o sobre el, perímetro del freno (6) de boca del cañón (4).
5. Sistema de armas según la reivindicación 4, en donde el objetivo (3) de desviación está añadido o integrado en el freno (6) de boca.
6. Vehículo blindado dotado del sistema de armas, según las reivindicaciones 4 o 5.
7. Método de ajuste de mira, con la ayuda del dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, comprendiendo dicho método las siguientes etapas:

- calcular el desplazamiento AX y AY de la figura (9) geométrica con respecto a una posición de referencia de dicha figura (9), realizándose dicho cálculo basándose en el procesamiento de imágenes procedentes de la cámara de desviación, determinándose, a continuación, el error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda (5) y la procedente del freno (6) de boca, por medio de un modelo matemático basándose en los valores AX y AY calculados, - comparar una imagen tomada por la cámara de ajuste de mira, con una imagen tomada por un dispositivo (10) óptico del o de los sistemas de puntería, con el fin de determinar el error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda (5) y la línea óptica del o de los sistemas de puntería,

-sumar los dos errores de paralelismo, y desplazar, por consiguiente, dicha línea óptica.
8. Método según la reivindicación 7, en donde el cálculo de AX y AY se realiza con la ayuda de un algoritmo que se basa en una detección de contornos, según el método de Canny y con la ayuda de una transformada de Hough.
9. Método según las reivindicaciones 7 u 8, en donde la posición de referencia de la figura (9) geométrica se calcula durante una calibración, tras una instalación del dispositivo de ajuste de mira en un sistema de armas.
10. Método según la reivindicación 9, en donde la calibración se realiza con la ayuda de una mira de boca, comprendiendo dicha calibración una etapa de alineación de una posición de un retículo de la cámara de ajuste de mira, con un punto observado a través de la mira de boca.
11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en donde, tras la etapa de cálculo del error de paralelismo entre la línea de disparo procedente de la funda y la procedente del freno de boca, se desplaza el retículo de la cámara de ajuste de mira un mismo ángulo, según las coordenadas X e Y.
12. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, que puede ponerse en práctica en plena misión.
13. Programa informático adaptado para poner en práctica el método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12.
14. Medio de grabación de datos legibles por ordenador, que comprende el programa según la reivindicación 13.