DE102005054156B4

DE102005054156B4 - Justiervorrichtung und Verfahren zur Ausrichtung der Simulatorachse eines mit einer Waffe verbundenen Schusssimulators

Info

Publication number: DE102005054156B4
Application number: DE102005054156A
Authority: DE
Inventors: Michael Thomas; Frank Schneider; Susanne Lischewski; Ullrich Krüger; Dietmar Schulz
Original assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Current assignee: Vincorion Advanced Systems GmbH
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2025-11-11
Also published as: EP1875150B1; EP1875150A1; WO2006114076A1; DE102005054156A1

Abstract

Justiervorrichtung zur Ausrichtung der Simulatorachse eines mit einer Waffe verbundenen Schusssimulators zur Visierlinie der Waffe, enthaltend nacheinander auf einem gemeinsamen Träger (10) angeordnet und einen optischen Kanal bildend:
– ein Fernrohr (4), das eine integrierte Zielmarke (17) aufweist und das mit einer Schwenkvorrichtung (18) zum Verschwenken des Fernrohres (4) um das Zentrum der Zielmarke (17) ausgestattet ist, um die optische Achse des Fernrohrs (4) und die Visierlinie gegenseitig auszurichten,
– Strahlumlenkmittel (5), durch welche die Zielmarke (17) zur gleichzeitigen Sichtbarmachung mit der Zielvorrichtung der Waffe in das Auge (16) eines Schützen abgebildet werden kann,
– einen Flächenempfänger (22) mit einer Abbildungsoptik (6), welche zur Abbildung der Zielmarke (17) und eines von dem Schusssimulator ausgehenden und durch das Fernrohr (4) hindurchtretenden Simulatorstrahls als Spot auf den Flächenempfänger (22) ausgebildet ist
sowie ferner enthaltend auf dem gemeinsamen Träger (10):
– eine Koppeleinrichtung (9), die zum ausgerichteten Ankoppeln...

Description

Duellsimulatoren sind Ausbildungsgeräte, mit denen die Wirkung der eigenen Waffe auf Ziele gefechtsmäßig dargestellt werden kann.
Hierbei werden zur Simulation des scharfen Schusses Systeme verwendet, die aus einem Lasersender, dem Schusssimulator, als aktives und einem Empfängersystem als passives Teil bestehen, wobei der aktive Teil an der Waffe und der passive Teil am gegnerischen Waffensystem oder bei Infanteristen an der Ausrüstung angebracht ist.
Bevor die an der Waffe befestigten Lasersender zur Anwendung kommen können, ist es erforderlich, die Simulatorachse zur Visierlinie der Waffe auszurichten.
Das kann z. B. mit einem bekannten Ausrichtsystem gemäß der EP 0 760 083 B1 erfolgen, bei dem mit der eingespannten Waffe auf eine beleuchtete Zielmarke gezielt wird, die zu einem Positionssensor ausgerichtet ist. Der Positionssensor empfängt den Laserstrahl des Lasersenders und gibt ein Fehlersignal an eine Steuereinrichtung, wenn der Laserstrahl von der Zielposition abweicht. Die Steuereinrichtung gibt ein der Ablage entsprechendes Signal an einen Ausrichtkopf, der Betätigungselemente für eine Verstelleinrichtung zur Justierung der Laserachse aufweist.
Aus der DE 27 54 109 B1 ist es bekannt, eine Laserachse parallel zu einer Visierachse auszurichten, indem die Strahlen einer Hilfslichtquelle in die Visierlinie des Schützen eingespiegelt und das Bild der Hilfslichtquelle mit dem Fadenkreuz zur Deckung gebracht werden.
Bekannt ist auch eine auf den Lasersender aufzusetzende Ausrichteinheit gemäß der US 2004/0073393 A1 . Ein von dem Lasersender ausgesendeter Laserstrahl wird gleichzeitig auf ein entferntes, mit einem Reflektor versehenes Ziel und über ein Umlenkprisma parallel versetzt zur Laserstrahlachse auf einen Positionssensor gerichtet, auf den ebenfalls das von dem Reflektor zurückreflektierte Licht fällt. Aus dem relativen Abstand der Auftrefforte beider Strahlen auf dem Positionssensor wird ein Steuersignal zur Verstellung zweier Keilscheiben in dem Lasersender gebildet, sodass eine Ausrichtung der Laserachse vorgenommen werden kann.
Das in beiden Fällen entfernt zur Waffe aufgestellte Ziel lässt zwar Vorteile hinsichtlich der Genauigkeit bei der Ausrichtung erwarten, doch resultiert daraus der Nachteil einer unvorteilhaften Handhabbarkeit.
Andererseits würde eine für kleine und kompakte Geräte erforderliche Abstandsverkürzung zum Ziel die Justiergenauigkeit verringern, wie das z. B. bei einem Simulator gemäß der WO 00/53993 A1 der Fall ist, der zur Ausrichtung der Simulatorachse zur Visierlinie der Waffe mit einer Vorrichtung ausgestattet ist, die einen Ausrichtungsstrahl entlang einer Ausrichtungsachse erzeugt. Ausrichtungsachse und Simulatorachse schließen einen festen Winkel zueinander ein und werden gemeinsam verstellt, bis eine von dem Ausrichtungsstrahl erzeugte und über eine Reflexionseinrichtung in der Visiereinrichtung sichtbar gemachte Ausrichtungsmarkierung zum Visierkreuz ausgerichtet ist.
Ferner soll das erforderliche Justiergerät, ebenso wie der Lasersender, für eine große Bandbreite von Waffentypen geeignet sein. Diese Universalitätsforderung bezieht sich insbesondere auf die Kompensation unterschiedlicher Abstände der Visierlinie zum Lauf und die damit verbundenen Anbau- und Visierlagen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Justiervorrichtung klein, kompakt und gut handhabbar auszubilden, ohne dass damit ein wesentlicher Verlust an Genauigkeit verbunden ist. Die Justiervorrichtung soll an unterschiedliche Abstände der Visierlinie zum Lauf der Waffe anpassbar sein, in kurzer Zeit eine weitgehend automatische Justierung vornehmen können und eine schnelle Kontrolle des erreichten Justierzustandes sowohl durch den Schützen als auch durch mindestens eine weitere Person zulassen.

– Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Justiervorrichtung zur Ausrichtung der Simulatorachse eines mit einer Waffe verbundenen Schusssimulators zur Visierlinie der Waffe gemäß Anspruch 1 gelöst.

Besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Fernrohr von einer an der Basisplatte befestigten Halterung getragen wird, die durch das Zentrum der innerhalb des Fernrohres untergebrachten Zielmarke verlaufende Schwenkachsen festlegt, um die das Fernrohr durch Stellmittel, die an einem Ende des Fernrohres angreifen, verschwenkbar ist.
Mit der Unterbringung einer bevorzugt als beleuchtete Strichmarke ausgebildeten Zielmarke innerhalb des in der Justiervorrichtung erfindungsgemäß vorgesehenen schwenkbaren Fernrohres wird die Justiergenauigkeit trotz einer kurzen Baulänge und somit bei gleichzeitig guter Handhabbarkeit erheblich verbessert.
Die Adaptiergenauigkeit braucht nur im Stellbereich des Fernrohres zu liegen, eine unbedingte Reproduzierbarkeit ist nicht notwendig. Die Genauigkeit dieser Einstellung bestimmt die tatsächliche Genauigkeit der Justage und berücksichtigt gleichzeitig die Eigenarten des Schützen.
Aufgrund einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung, bei der die Strahlumlenkmittel einen Strahlteiler und ein senkrecht zur optischen Achse des optischen Kanals verschiebbares Retroprisma umfassen, die gemeinsam um die optische Achse des optischen Kanals verschwenkbar sind, kann eine Anpassung an Visierlinien von unterschiedlichen Waffen gewährleistet werden.
Von besonderer Bedeutung ist auch der Vorteil einer Kontrolle der automatisch erfolgenden Nachstellung der Simulatorachse durch mindestens eine andere Person als den Schützen, weshalb der Flächenempfänger vorteilhaft ein Bildempfänger einer Kamera ist, die mit einer Anzeigeeinrichtung, wie z. B. einem Monitor zum Sichtbarmachen des Justiervorganges verbunden ist.
Die Koppeleinrichtung besteht vorteilhaft aus einem Ausrichtteil und einem Fixierteil, wobei das Fixierteil von einem mit einer Rast versehenen Spannarm gebildet wird.
Der Stellantrieb umfasst zwei Schrittmotoren mit Ankoppelschnittstellen zur Bewegungsübertragung.

– Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner durch ein Verfahren zur Ausrichtung der Simulatorachse eines Schusssimulators zur Visierlinie einer Waffe mit Hilfe einer, an dem Schusssimulator zu befestigenden Justiervorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Darstellung der Strahlengänge bei einer erfindungsgemäßen Justiervorrichtung
2 die Ausrichtung von Strichplattenbild und Visiereinrichtung zueinander
3 die Justiervorrichtung in einer perspektivischen Darstellung
4 einen Längsschnitt durch das verschwenkbare Fernrohr mit integrierter Zielmarke
5 die Justiervorrichtung aus der Sicht eines Schützen
6 die Strahlumlenkeinrichtung mit höhenverstellbarem Retroprisma in einen Schnitt C-C durch die Justiervorrichtung
7 ein Ablaufschema für die gesamte Justierung
8 ein Ablaufschema für die Ausrichtung von Strichplattenbild und Visiereinrichtung zueinander
9 ein Ablaufschema für die Ausrichtung der Simulatorachse
Gemäß der Darstellung in 1 weist die Justiervorrichtung einen optischen Kanal 1 auf, der entlang einer optischen Achse O-O eine bevorzugt variable Eintrittsblende 2 für einen als Simulatorstrahl 3 dienenden Laserstrahl eines Schusssimulators, ein Fernrohr 4, ein Strahlumlenksystem 5, eine Abbildungsoptik in Form eines Kameraobjektives 6 und eine Kamera 7 enthält, die gemäß 3 zusammen mit einem Stellantrieb 8 und einer Koppeleinrichtung 9 auf einer gemeinsamen tragenden Basisplatte 10 befestigt sind.
Die Koppeleinrichtung 9, die entsprechend 3 aus einem Ausrichtteil 11 und einem Fixierteil 12 besteht, dient zum Adaptieren und Fixieren der Justiervorrichtung an dem mit der Waffe verbundenen Schusssimulator. Während das Ausrichtteil 11 derart halbrund ausgebildet ist, dass es in eine Nut in dem Schusssimulator eingreifen kann, wird das Fixierteil 12 durch einen mit einer Rast versehenen Spannarm gebildet, der den Schusssimulator umgreifen kann.
Das Strahlumlenksystem 5 besteht aus einem Strahlteiler 13 und einem in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse O-O verschiebbaren Retroprisma 14 (1 und 6), die gemeinsam um die optische Achse O-O entsprechend der Pfeildarstellung in 3 verschwenkbar sind, da der Schusssimulator mit seinem Strahlaustrittfenster üblicherweise nicht mittig über dem Lauf der Waffe positioniert werden kann.
Der Strahlteiler 13 zweigt von einem entlang der optischen Achse O-O verlaufenden ersten Strahlengang einen zweiten Strahlengang ab, der durch Umlenkung über das Retroprisma 14 parallel zum ersten Strahlengang und entlang einer Visierlinie 15 verlaufend in das Auge 16 eines Schützen gerichtet ist.
Durch die senkrecht zur optischen Achse O-O gerichtete Verschiebung des Retroprismas 14 lässt sich der Abstand der beiden Strahlengänge zueinander verändern, wodurch die Justiervorrichtung an unterschiedliche Abstände der Visierlinie 15 zum Lauf der Waffe angepasst werden kann.
Integriert in das Fernrohr 4, das als 1:1-Fernrohr ausgebildet ist, ist eine Zielmarke 17 in Form einer beleuchteten Strichplatte, um deren Zentrum das Fernrohr 4 verschwenkbar ist. Mittels einer Schwenkvorrichtung 18, bestehend aus senkrecht zueinander gerichteten Stellgliedern 19, 20, die als Feinstellschrauben oder z. B. über Funk durch den Schützen steuerbare elektrische Stellglieder an einem Ende des Fernrohres 4 angreifen, kann die Verstellung des im Bereich der Zielmarke 17 von einer an der Basisplatte 10 befestigten Halterung 21 getragenen Fernrohres 4 um durch das Zentrum der Strichplatte verlaufende Schwenkachsen vorgenommen werden.
Durch das Verschwenken des Fernrohres 4 kann erreicht werden, dass das Bild der beleuchteten Zielmarke 17, das über den Strahlteiler 13 und das Retroprisma 14 für das Auge 16 des Schützen sichtbar ist, mit der Visiereinrichtung der Waffe entsprechend 2 optisch zur Deckung gebracht werden kann. Im Ergebnis sind die Visierlinie 15 der Waffe und die optische Achse O-O des Fernrohrs 4 gegenseitig ausgerichtet, so dass die über das Kameraobjektiv 6 ebenfalls auf einen Flächenempfänger 22 in der Kamera 7 abgebildete Zielmarke 17 als Referenzziel für die Ausrichtung der Simulatorachse zur Visierlinie 15 dienen kann.
Zur Ausrichtung der Simulatorachse zur Visierlinie 15 wird von dem Schusssimulator ein Simulatorstrahlimpuls abgegeben, der über die Eintrittsblende 2 durch das Fernrohr 4 hindurch und über das Kameraobjektiv 6 als Spot auf den Flächenempfänger 22 in der Kamera 7 gelangt. Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 23 erfasst die Mittelpunkte der als beleuchteter Ring auf dem Flächenempfänger 22 abgebildeten Zielmarke 17 und des Spots des Simulatorstrahls und bildet aus deren gegenseitiger Ablage Steuersignale zum Antrieb zweier Schrittmotoren 24, 25 des Stellantriebes 8, so dass über eine in dem Schusssimulator vorhandene Einrichtung zur Simulatorachsenverstellung die Ausrichtung der Simulatorachse zur Visierlinie 15 der Waffe vorgenommen werden kann. Von den Schrittmotoren 24, 25 können durch die Steuersignale festgelegte Drehbewegungen über Ankoppelschnittstellen 26, 27 in nicht dargestellter Weise auf Stellmittelachsen eines zur Simulatorachsenverstellung dienenden Keilscheibenpaares in den Schusssimulator übertragen werden. Nach erfolgter gegenseitiger Ausrichtung der Simulatorachse und der Visierlinie 15 der Waffe liegt der Spot des Simulatorsignals im Referenzziel auf dem Flächenempfänger 22.
Vorteilhaft lässt sich an die Kamera 7 eine Anzeigeeinrichtung 28, insbesondere ein Monitor anschließen, auf dem die bei der gegenseitigen Ausrichtung der Simulatorachse und der Visierlinie 15 der Waffe erfolgende Bewegung des Spots des Simulatorsignals in das Referenzziel sichtbar gemacht werden kann.
Den Ablauf der Justierung, der sich entsprechend 7 in eine Ermittlung einer Bildposition der zur Visierlinie 15 ausgerichteten Zielmarke und eine Justierung der Simulatorachse zur Visierlinie 15 der Waffe gliedert, stellen Ablaufschemata gemäß den 8 und 9 dar.

Claims

Justiervorrichtung zur Ausrichtung der Simulatorachse eines mit einer Waffe verbundenen Schusssimulators zur Visierlinie der Waffe, enthaltend nacheinander auf einem gemeinsamen Träger (10) angeordnet und einen optischen Kanal bildend: – ein Fernrohr (4), das eine integrierte Zielmarke (17) aufweist und das mit einer Schwenkvorrichtung (18) zum Verschwenken des Fernrohres (4) um das Zentrum der Zielmarke (17) ausgestattet ist, um die optische Achse des Fernrohrs (4) und die Visierlinie gegenseitig auszurichten, – Strahlumlenkmittel (5), durch welche die Zielmarke (17) zur gleichzeitigen Sichtbarmachung mit der Zielvorrichtung der Waffe in das Auge (16) eines Schützen abgebildet werden kann, – einen Flächenempfänger (22) mit einer Abbildungsoptik (6), welche zur Abbildung der Zielmarke (17) und eines von dem Schusssimulator ausgehenden und durch das Fernrohr (4) hindurchtretenden Simulatorstrahls als Spot auf den Flächenempfänger (22) ausgebildet ist sowie ferner enthaltend auf dem gemeinsamen Träger (10): – eine Koppeleinrichtung (9), die zum ausgerichteten Ankoppeln der Justiervorrichtung an den mit der Waffe verbundenen Schusssimulator ausgebildet ist, – einen Stellantrieb (8) und – eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (23) zur Generierung von Steuersignalen aus einer gegenseitigen Ablage der abgebildeten Zielmarke (17) und des Spots auf dem Flächenempfänger (22), wobei die Steuersignale zur Steuerung des Stellantriebes (8) vorgesehen sind, der dafür ausgebildet ist, Stellmittel in dem Schusssimulator zu betätigen, bis der Spot des Simulatorsignals in der abgebildeten Zielmarke auf dem Flächenempfänger (22) liegt und damit die Simulatorachse zur Visierachse ausgerichtet ist.
Justiervorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Fernrohr (4) von einer an dem gemeinsamen Träger (10) befestigten Halterung (21) getragen wird, die durch das Zentrum der innerhalb des Fernrohres (4) untergebrachten Zielmarke (17) verlaufende Schwenkachsen festlegt, um die das Fernrohr (4) durch Stellmittel (19, 20), die an einem Ende des Fernrohres (4) angreifen, verschwenkbar ist.
Justiervorrichtung nach Anspruch 2, bei dem die Zielmarke (17) als beleuchtete Strichplatte ausgebildet ist.
Justiervorrichtung nach Anspruch 3, bei dem die Strahlumlenkmittel (5) einen Strahlteiler (13) und ein senkrecht zur optischen Achse (O-O) des optischen Kanals verschiebbares Retroprisma (14) umfassen, die gemeinsam um die optische Achse (O-O) des optischen Kanals verschwenkbar sind.
Justiervorrichtung nach Anspruch 4, bei dem das Fernrohr (4) eine variable Strahleintrittsblende (2) aufweist.
Justiervorrichtung nach Anspruch 5, bei dem der Flächenempfänger (22) ein Bildempfänger einer Kamera (7) ist.
Justiervorrichtung nach Anspruch 6, bei dem an die Kamera (7) eine Anzeigeeinrichtung (28) zum Sichtbarmachen des Justiervorganges angeschlossen ist.
Justiervorrichtung nach Anspruch 7, bei dem die Koppeleinrichtung (9) aus einem Ausrichtteil (11) und einem Fixierteil (12) besteht und das Fixierteil (12) von einem mit einer Rast versehenen Spannarm gebildet wird.
Justiervorrichtung nach Anspruch 8, bei dem der Stellantrieb (8) zwei Schrittmotoren (24, 25) mit Ankoppelschnittstellen (26, 27) für eine Bewegungsübertragung umfasst.
Verfahren zur Ausrichtung der Simulatorachse eines Schusssimulators zur Visierlinie einer Waffe mit Hilfe einer, an dem Schusssimulator zu befestigenden Justiervorrichtung nach Anspruch 1 mit folgenden Verfahrensschritten: – Ausrichten der optischen Achse des Fernrohres (4) zur Visierlinie der Waffe durch Schwenken des Fernrohres (4) um das Zentrum der integrierten Zielmarke (17), – Abbilden der Zielmarke (17) auf dem Flächenempfänger (22) und Erfassen des Mittelpunktes der abgebildeten Zielmarke (17) mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (23), – Abgabe eines Simulatorstrahlimpulses vom Schusssimulator durch das Fernrohr (4) auf den Flächenempfänger (22) und Erfassen des Mittelpunktes des abgebildeten Spots auf dem Flächenempfänger (22) mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung (23), – Ausrichten der Simulatorachse mittels von der Steuer- und Auswerteeinheit (23) generierten Steuersignalen, bestimmt aus der gegenseitigen Ablage der Mittelpunkte der abgebildeten Zielmarke (17) und des Spots, bis der Spot in der Abbildung der Zielmarke (17) auf dem Flächenempfänger (22) liegt.