CN103363926B - 测速光幕靶光幕参数的检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测速光幕靶光幕参数的检测装置及方法。目前测量两光幕面之间间距方法测量精度低，无法保证两光幕面严格平行，无法实现对弹丸飞行速度高精度测量；使用中的光幕靶、激光靶需要定期检测幕面的平面度和两幕面的平行度及间距。一种测速光幕靶光幕参数的检测装置及方法，其特征在于：包括基准平面组件与测距基准平面组件，测距基准平面组件包括第二激光平面投射器、第二平面法线激光投射器和高精度激光测距仪，第二激光平面投射器、第二平面法线激光投射器和高精度激光测距仪设置于第二精密平台上；基准平面组件与测距基准平面组件等高且相对地平行设置。本发明克服现有测量两靶之间间距存在较大误差、光幕面平行度无法保证等不足。
Description
技术领域
本发明属于常规兵器靶场测试技术领域，主要涉及一种测量弹丸速度用光幕靶光幕参数检测装置，具体是一种测量光幕靶光幕平面度和两个光幕平行度及间距的检测装置及方法，用于检测测速用两台光幕靶光幕的平行度和靶距。
背景技术
在武器装备的生产和研制中，弹丸飞行速度是需要经常测试的关键参数，也是产品检验中的必测项目。速度量是国防工业的基础参量，对该参量测量的精度高低，直接决定国防工业的制造水平。针对弹丸速度的测试，目前常规靶场主要使用光幕靶、激光靶和天幕靶。作为测试仪器和设备，需要定期检测和检定，但检定测速光幕靶的装置一直处于研究之中，目前尚没有用于上述测试测速装置检测的设备和方法。
光幕靶是一种基于光电转换原理的区截测速装置，当弹丸穿过光幕时，遮挡了光幕的部分光线，使接收装置接收到的光能量发生变化，引起光电流变化从而产生脉冲信号，经过电路处理，将产生的脉冲信号作为测时仪的触发信号。当弹丸分别穿过两个区截装置的光幕面时，测时仪分别记录这两个时刻，以此计算弹丸穿过两靶面的时间间隔，再结合两个光幕间距，计算弹丸飞过两个光幕间的平均飞行速度。根据光幕靶测速原理可知，影响弹丸速度测量的主要因素是两靶面之间的间距和弹丸穿过两个光幕面的时间间隔，而时间间隔是由测时仪记录的，目前测试精度可以做到0.1μs，所以主要影响弹丸测速精度的因素为两个光幕面间距的测量精度。使用中的光幕靶按分立和一体化两种安装模式，对分立安装的两个光幕靶，光幕面间距测量主要是通过利用卷尺进行测量，测量精度低，且无法保证两个光幕面严格平行，测量结果误差较大，最终导致弹丸速度测量存在较大的误差；对于一体化安装的两个光幕，其幕面间距是事先标定的，但长时间使用，光幕和固连机构会变形，从而引起光幕面间距发生变化，需要定期检测，发现问题及时维护。虽然使用高精度激光测距仪能够满足距离高精度测量要求，但对使用中的两个光幕，光幕是看不见的无形平面，激光测距仪的基准无法确定，因此，无法直接使用激光测距仪等一类高精度距离测试仪器。
通过上述分析，目前测量两光幕面之间间距的方法测量精度低，无法保证两光幕面严格平行，无法实现对弹丸飞行速度的高精度测量；使用中的光幕靶、激光靶需要定期检测幕面的平面度和两幕面的平行度及间距，目前尚缺乏有效的光幕参数检测手段。
本发明人就本发明的主题对国内外专利文献和公开发表的期刊论文检索，尚未发现与本发明密切相关和一样的报道或文献。
发明内容
本发明针对现有测量光幕靶光幕面间距及平行度的技术现状，克服现有技术测量两靶之间间距存在较大误差、光幕面平行度无法保证等不足，提供一种测量光幕靶光幕面检测装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种测速光幕靶光幕参数的检测装置，其特别之处在于：包括基准平面组件与测距基准平面组件，
所述基准平面组件包括第一激光平面投射器和第一平面法线激光投射器，第一激光平面投射器和第一平面法线激光投射器设置于第一精密平台上；
所述测距基准平面组件包括第二激光平面投射器、第二平面法线激光投射器和高精度激光测距仪，第二激光平面投射器、第二平面法线激光投射器和高精度激光测距仪设置于第二精密平台上；
所述基准平面组件与测距基准平面组件等高且相对地平行设置；
所述第一激光平面投射器和第二激光平面投射器均为两个扇形一字线型激光器，分别对称安装在第一平面法线激光投射器和第二平面法线激光投射器下部的两侧，所述第一平面法线激光投射器和第二平面法线激光投射器均为一个点状光束激光器，激光光束出口处标有十字刻划，其投射的激光光束与激光平面投射器投射的光平面垂直；
所述测距基准平面组件中的高精度激光测距仪设置于第二激光平面投射器和第二平面法线激光投射器的下部，且位于第二激光平面投射器的正下方；测距基准面与激光平面投射器投射的平面共面。
所述第一精密平台和第二精密平台以偏心的方式分别安装在第一三脚架和第二三脚架上。
所述第一精密平台和第二精密平台以偏心的方式分别安装在同一个三脚架上。
上述检测装置的检测方法，其特别之处在于：包括下述操作步骤：
一、按实际测试放置两台光幕靶：光幕靶和光幕靶，调整两台光幕靶水平；
二、放置测距基准平面组件，使第二激光平面投射器的激光束处于光幕靶光幕的中心，观测光幕的平面度；
三、放置基准平面组件，使第一激光平面投射器的激光束处于光幕靶光幕的中心，观测光幕的平面度；
四、根据第一平面法线激光投射器和第二平面法线激光投射器的投射方向夹角可分别测算出两光幕的平行度；
五、调节基准平面组件或测距基准平面组件，满足步骤二和步骤三的要求，并使检测装置的平面法线激光投射器的激光光束投射在对方的十字刻划处，光斑以十字刻划对称分布；
六、操作激光测距仪，记录结果为两台光幕靶的靶距。
所述的检测装置的检测方法，包括下述操作步骤：
一、按实际测试放置两台天幕靶：天幕靶和天幕靶，调整两台天幕靶水平；
二、放置测距基准平面组件，使第二激光平面投射器的激光束与天幕靶的天幕面重合；
三、放置基准平面组件，使第一激光平面投射器的激光束与天幕靶的天幕面重合；
四、调节基准平面组件或测距基准平面组件，满足步骤二和步骤三的要求，并使检测装置的平面法线激光投射器的激光光束投射在对方的十字刻划处，光斑以十字刻划对称分布，若不能对称分布，则调节测距基准平面组件，使第二平面法线激光投射器的激光恰好打到第一平面法线激光投射器的出光口，操作激光测距仪，记录结果为S线段的长度；测量L的长度；根据公式即可测算出两天幕面的平行度误差；
五、若天幕靶天幕面的平行度在允许误差范围内，则操作激光测距仪，记录结果为两个天幕靶的靶距。
本发明巧妙使用激光投射器投射基准平面和平面的法线，将投射的激光光幕作为测量基准，很容易给出激光测距仪的测距基准面，结合使用高精度激光测距仪，克服常规方法基准平面误差大，间距测不准的不足，在提高检测精度的同时，简化了操作步骤。
与现有技术相比，本发明的技术优势在于：
1.本发明装置采用的激光平面投射器、平面法线激光投射器和激光测距仪进行光幕面平面度、两光幕之间平行度及间距测量，该装置均有国家专门机构进行标准计量检定，使得本发明装置测得的结果精度高、可靠；
2.本发明装置制作简单、操作容易；
3.本发明装置能够确保两光幕面平行的同时，精确测得两个光幕之间的间距，从而提高了测速光幕靶速度测量精度；
4.本发明适用范围广：不仅可用于测速光幕靶，也可用于一体化光幕靶、分离式光幕靶和天幕靶等以光幕为特征的测速装置，还可用于激光靶。
附图说明
图1是本发明装置测距基准平面组件结构示意图；
图2是本发明装置基准平面组件结构示意图；
图3是图2的局部A向视图；
图4是本发明装置检测光幕靶光幕面平面度测量示意图；
图5是本发明装置检测光幕靶光幕面平行度测量示意图；
图6是本发明装置检测一体化光幕靶幕面参数示意图；
图7是本发明装置检测天幕靶示意图。
图中：1——第一激光平面投射器，2——第一平面法线激光投射器，3——天幕面，4——第一精密平台，5——第一三脚架，6——测距基准面，7——光幕面，11——第二激光平面投射器，12——第二平面法线激光投射器，13——高精度激光测距仪，14——第二精密平台，15——第二三脚架，16——激光平面投射器投射平面。
具体实施方式
下面结合附图和工作原理对本发明进行详细说明。
实施例1：参见图1、图2和图3，一种测量光幕靶光幕面检测装置，包括基准平面组件与测距基准平面组件。所述基准平面组件包括第一激光平面投射器1和第一平面法线激光投射器2，第一激光平面投射器1和第一平面法线激光投射器2设置于第一精密平台4上；
所述测距基准平面组件包括第二激光平面投射器11、第二平面法线激光投射器12和高精度激光测距仪13，第二激光平面投射器11、第二平面法线激光投射器12和高精度激光测距仪13设置于第二精密平台14上；
第一精密平台4和第二精密平台14可以旋转和平移，保证在检测光幕时方便灵活地操作。
所述基准平面组件与测距基准平面组件等高且相对地平行设置；
所述第一激光平面投射器1和第二激光平面投射器11均为两个扇形一字线型激光器，采用市售线标器，其功率在50mw以上，保证在室内肉眼观察到激光器投射出的光线，它们分别对称安装在第一平面法线激光投射器2和第二平面法线激光投射器12下部的两侧，所述第一平面法线激光投射器2和第二平面法线激光投射器12均为一个点状光束激光器，激光光束出口处标有十字刻划，其投射的激光光束与激光平面投射器1投射的光平面垂直；
所述测距基准平面组件中的高精度激光测距仪13设置于第二激光平面投射器11和第二平面法线激光投射器12的下部，且位于第二激光平面投射器11的正下方；测距基准面与激光平面投射器投射的平面共面。
该实施例中，基准平面组件与测距基准平面组件中的第一精密平台4和第二精密平台14以偏心的方式分别安装在第一三脚架5和第二三脚架15上。
本发明的第一激光平面投射器1和第二激光平面投射器11，它们均采用市售一字线型半导体激光器，功率在50mw以上，波长为650nm，通过连接件安装在检测装置上，该连接件采用顶丝与拉丝的形式使得激光平面投射器1的激光束方向可调，最终使两台一字线型激光器投射的光平面共面，同时，该光平面与检测装置上的测距基准面6重合。
本发明的第一平面法线激光投射器2和第二平面法线激光投射器12，均采用市售的点状半导体激光器，功率5mw以上，波长为650nm，光束质量好，非常适合用于指示方向。该投射器光源通过连接件安装在检测装置上，该连接件采用顶丝与拉丝的形式具有微调功能，最终保证它们的激光束方向与激光平面投射器1投射的平面垂直。第一平面法线激光投射器2和第二平面法线激光投射器12的激光光束出口处均标有十字刻划，易于调整基准平面组件与测距基准平面组件的两个相对的平面法线激光投射器2投射的激光完全重合，进而精确保证两个激光平面投射器1投射的平面严格平行。
本发明的精密平台4，实现平台的平移、旋转和俯仰功能。在光幕参数检测过程中，微调精密平台的俯仰、旋转与平移，最终使得第一激光平面投射器1投射的光平面与光幕靶的光幕面中心重合，同时使得基准平面组件与测距基准平面组件的第二平面法线投射器12的激光束完全重合，结构简单，使用方便。第一精密平台4和第二精密平台14的偏心结构方式可适应光幕靶框架大小不同的光幕参数测量，克服了因光幕靶靶面面积过小而无法放置该检测装置的局限，有效扩展了本发明装置的应用范围。
实施例2：一种测量光幕靶光幕面检测装置，包括基准平面组件与测距基准平面组件。基准平面组件与测距基准平面组件中的第一精密平台4和第二精密平台14也可以以偏心的方式安装在同一个三脚架上，也就是说，以上两部分通过可调横杆结构连接在同一三脚架上，组成光幕检测装置。
下面将对本发明实施例1中装置的使用进行详细地说明：
实施例3：在对光幕靶进行光幕面平行度与平行性及距离参数测量时，该方法包括下述步骤：
一、按实际测试放置两台光幕靶，调整两台光幕靶水平；
二、放置测距基准平面组件，调节第二三脚架15和第二精密平台14，使第二激光平面投射器11投射的激光束处于光幕靶的光幕面7的中心，观测光幕的平面度，若第二激光平面投射器11投射的平面与光幕面7的中心不重合，则如图4所示测量线段AB与BC的长度，根据公式∠BAC=arctan（BC/AB）即可算出光幕的平面度误差；
三、放置基准平面组件，调节第一三脚架5和第一精密平台4，使第一激光平面投射器1投射的激光束处于光幕靶的光幕面7的中心，观测光幕的平面度，若第一激光平面投射器1投射的平面与光幕面7的中心不重合，则同步骤二可算出该光幕的平面度误差；
四、调节基准平面组件或测距基准平面组件，同时满足步骤二和步骤三的要求，使检测装置的第一平面法线激光投射器2和第二平面法线激光投射器12的激光光束分别投射在对方的十字刻划处，光斑以十字刻划对称分布，若不能对称分布，则如图5所示调节测距基准平面组件，使第二平面法线激光投射器12投射的激光恰好打到基准平面组件上第一平面法线激光投射器2的出光口，操作高精度激光测距仪13，记录结果为S线段的长度；测量L的长度；根据公式可算出光幕面7与激光平面投射器投射平面16之间的夹角，即两光幕的平行度误差；
五、若光幕靶光幕面7的平面度与平行度均在允许误差范围内，则操作激光测距仪3，记录结果为两个光幕靶的靶距。
实施例4：如图6所示本发明装置还可用于一体化光幕靶的光幕面检定，具体步骤包括：
一、按实际测试放置一体化光幕靶，并调水平；
二、放置测距基准平面组件，调节第二三脚架5和第二精密平台4，使第二激光平面投射器11投射的激光束处于光幕靶的光幕面7的中心，观测光幕的平面度，若第二激光平面投射器11投射的平面与光幕面7的中心不重合，则如图4所示测量线段AB与BC的长度，根据公式∠BAC=arctan（BC/AB）即可算出光幕的平面度误差；
三、放置基准平面组件，调节第一三脚架5和第一精密平台4，使第一激光平面投射器1投射的激光束处于光幕靶光幕面7的中心，观测光幕的平面度，若第一激光平面投射器1投射的平面与光幕面7的中心不重合，则同步骤二可算出该光幕的平面度误差；
四、调节基准平面组件或测距基准平面组件，同时满足步骤二和步骤三的要求，使检测装置的第一平面法线激光投射器2和第二平面法线激光投射器12的激光光束分别投射在对方的十字刻划处，光斑以十字刻划对称分布，若不能对称分布，则如图5所示调节测距基准平面组件，使第二平面法线激光投射器12投射的激光恰好打到基准平面组件上第一平面法线激光投射器2的出光口，操作高精度激光测距仪13，记录结果为S线段的长度；测量L的长度；根据公式可算出光幕面7与激光平面投射器投射平面16之间的夹角，即两光幕的平行度误差；
五、若光幕靶光幕面7的平面度与平行度均在允许误差范围内，则操作高精度激光测距仪13，记录结果为两个光幕靶的靶距。
实施例5：如图7所示，本发明还可用于天幕靶的天幕面检定，具体步骤包括：
一、按实际测试放置两台天幕靶：调整两台天幕靶水平；
二、放置测距基准平面组件，调节第二三脚架15和第二精密平台14，使第二激光平面投射器11投射的激光束与天幕靶的天幕面3重合；
三、放置基准平面组件，调节第一三脚架5和第一精密平台4，使第一激光平面投射器1投射的激光束与天幕靶的天幕面3重合；
四、调节基准平面组件或测距基准平面组件，同时满足步骤二和步骤三的要求，使检测装置的第一平面法线激光投射器2和第一平面法线激光投射器12的激光光束分别投射在对方的十字刻划处，光斑以十字刻划对称分布，若不能对称分布，则调节测距基准平面组件，使第二平面法线激光投射器12投射的激光恰好打到基准平面组件上第一平面法线激光投射器2的出光口，操作高精度激光测距仪3，记录结果为S线段的长度；测量L的长度；根据公式即可测算出两天幕面3的平行度误差；
五、若天幕靶天幕面3的平行度在允许误差范围内，则操作高精度激光测距仪13，记录结果为两个天幕靶的靶距。
Claims (5)
1.一种测速光幕靶光幕参数的检测装置，其特征在于：包括基准平面组件与测距基准平面组件，
所述基准平面组件包括第一激光平面投射器(1)和第一平面法线激光投射器(2)，第一激光平面投射器(1)和第一平面法线激光投射器(2)设置于第一精密平台(4)上；
所述测距基准平面组件包括第二激光平面投射器(11)、第二平面法线激光投射器(12)和高精度激光测距仪(13)，第二激光平面投射器(11)、第二平面法线激光投射器(12)和高精度激光测距仪(13)设置于第二精密平台(14)上；
所述基准平面组件与测距基准平面组件等高且相对地平行设置；
所述第一激光平面投射器(1)和第二激光平面投射器(11)均为两个扇形一字线型激光器，分别对称安装在第一平面法线激光投射器(2)和第二平面法线激光投射器(12)下部的两侧，所述第一平面法线激光投射器(2)和第二平面法线激光投射器(12)均为一个点状光束激光器，激光光束出口处标有十字刻划，其投射的激光光束与第一激光平面投射器(1)投射的光平面垂直；
所述测距基准平面组件中的高精度激光测距仪(13)设置于第二激光平面投射器(11)和第二平面法线激光投射器(12)的下部，且位于第二激光平面投射器(11)的正下方；测距基准面与第一激光平面投射器（1）投射的平面共面。
2.根据权利要求1所述的测速光幕靶光幕参数的检测装置，其特征在于：所述第一精密平台(4)和第二精密平台(14)以偏心的方式分别安装在第一三脚架（5）和第二三脚架（15）上。
3.根据权利要求1所述的测速光幕靶光幕参数的检测装置，其特征在于：所述第一精密平台(4)和第二精密平台(14)以偏心的方式分别安装在同一个三脚架上。
4.根据权利要求1所述的检测装置的检测方法，其特征在于：包括下述操作步骤：
一、按实际测试放置两台光幕靶：第一光幕靶和第二光幕靶，调整两台光幕靶水平；
二、放置测距基准平面组件，使第二激光平面投射器(11)的激光束处于第二光幕靶光幕的中心，观测光幕的平面度；
三、放置基准平面组件，使第一激光平面投射器(1)的激光束处于第一光幕靶光幕的中心，观测光幕的平面度；
四、根据第一平面法线激光投射器(2)和第二平面法线激光投射器(12)的投射方向夹角可分别测算出两光幕的平行度；
五、调节基准平面组件或测距基准平面组件，满足步骤二和步骤三的要求，并使检测装置的第一平面法线激光投射器(2)的激光光束投射在对方的十字刻划处，光斑以十字刻划对称分布；
六、操作高精度激光测距仪(13)，记录结果为两台光幕靶的靶距。
5.根据权利要求1所述的检测装置的检测方法，其特征在于：包括下述操作步骤：
一、按实际测试放置两台光幕靶：第一光幕靶和第二光幕靶，调整两台光幕靶水平；
二、放置测距基准平面组件，使第二激光平面投射器(11)的激光束与第二光幕靶的光幕面重合；
三、放置基准平面组件，使第一激光平面投射器(1)的激光束与第一光幕靶的光幕面重合；
四、调节基准平面组件或测距基准平面组件，满足步骤二和步骤三的要求，并使检测装置的第一平面法线激光投射器(2)的激光光束投射在对方的十字刻划处，光斑以十字刻划对称分布，若不能对称分布，则调节测距基准平面组件，使第二平面法线激光投射器(12)的激光恰好打到第一平面法线激光投射器(2)的出光口，操作高精度激光测距仪(13)，记录结果为S线段的长度；测量L的长度；根据公式即可测算出两光幕面的平行度误差；
五、若光幕靶光幕面的平行度在允许误差范围内，则操作高精度激光测距仪(13)，记录结果为两个光幕靶的靶距；
S线段表示高精度激光测距仪所测得的两光幕间距长度，L线段表示当平面法线激光投射器(2)的激光光束投射在对方的十字刻划处，光斑不能对称分布时，测距基准平面组件调节前与调节后的高精度激光测距仪(13)激光光斑在基准平面上的变化长度。
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