專利名稱:全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瞄準(zhǔn)具檢測技術(shù)，具體地說是一種全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在武器系統(tǒng)中，瞄準(zhǔn)具是確保打擊精度，實現(xiàn)有效打擊的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為確保武器系統(tǒng)的準(zhǔn)確有效，在生產(chǎn)、裝調(diào)和維護等各個環(huán)節(jié)中，均需對瞄準(zhǔn)具及其裝調(diào)校正的各種技術(shù)參數(shù)進行精確的檢測。由于瞄準(zhǔn)具大多通過指向遠(yuǎn)方的光學(xué)軸線與火力發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射軸線之間的匹配關(guān)系來實現(xiàn)瞄準(zhǔn)，因此對瞄準(zhǔn)具各類技術(shù)參數(shù)的檢測方案大多以各種不同性能的平行光管為核心系統(tǒng)。
用于瞄準(zhǔn)具檢測的平行光管系統(tǒng)，通常由光源、分劃板和準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。為了適應(yīng)不同的測量要求需要用到不同的分劃板圖案，傳統(tǒng)的做法是針對不同的檢測需求設(shè)計和配備不同的分劃板，并針對不同的測量項目換裝不同的分劃板。由于分劃板需要經(jīng)過專門的設(shè)計和特殊的加工，一套檢測系統(tǒng)通常只能針對一些特定的檢測項目，系統(tǒng)的靈活性與適應(yīng)性差。
為了改善檢測系統(tǒng)的靈活性與適應(yīng)性，有一種做法是利用LCD器件作為分劃圖案生成器件，通過計算機軟件根據(jù)實際使用要求生成所需的分劃圖案，形成的數(shù)字化檢測系統(tǒng)極大地擴展了檢測系統(tǒng)的適用范圍和檢測能力，并對新的測量需求提供了低成本快速反應(yīng)的可能性。然而，現(xiàn)有的LCD分劃技術(shù)采用的是透射式成像器件，與之配套的光學(xué)系統(tǒng)在紅外到紫外的寬波段內(nèi)有效地實現(xiàn)功能是十分困難的。同時，LCD器件及其所配套使用的偏振器件對紫外輻射的耐受性限制了其在紫外波段的應(yīng)用。
隨著軍事斗爭與軍事科技的發(fā)展，瞄準(zhǔn)具技術(shù)已向著更為廣闊的光譜范圍延伸，針對目標(biāo)熱輻射的紅外技術(shù)和針對飛行羽煙的紫外技術(shù)均獲得了長足的發(fā)展，許多武器系統(tǒng)同時裝備有可見光、微光夜視、紅外熱成像、紫外成像等多種瞄準(zhǔn)具，迫切需要針對紅外熱成像瞄準(zhǔn)具和紫外成像瞄準(zhǔn)具檢測與調(diào)校技術(shù)手段的支持，尤其是迫切需要開發(fā)出能夠同時對各種不同譜段瞄準(zhǔn)具進行共軸調(diào)校的技術(shù)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述問題，提供一種全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)可以在全光譜范圍內(nèi)對瞄準(zhǔn)具進行檢測。
按照本發(fā)明的技術(shù)方案一種全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)，包括數(shù)字化平行光管系統(tǒng)以及計算機系統(tǒng)，所述數(shù)字化平行光管系統(tǒng)包括輻射源、DMD數(shù)字微鏡器件、DMD驅(qū)動電路以及準(zhǔn)直系統(tǒng)，DMD數(shù)字微鏡器件位于準(zhǔn)直系統(tǒng)的焦面上，DMD數(shù)字微鏡器件通過DMD驅(qū)動電路接收計算機系統(tǒng)輸入的分劃圖案，輻射源發(fā)出的光譜輻射投射到DMD數(shù)字微鏡器件的靶面上，由DMD數(shù)字微鏡器件控制將投射到參與成像的像素點上的照明輻射反射到準(zhǔn)直系統(tǒng)。[0008]所述系統(tǒng)還包括輔助檢測系統(tǒng)，所述輔助檢測系統(tǒng)包括輻射源控制系統(tǒng)，以及各種角度測量、位移測量等外圍測量裝置，用于針對具體的技術(shù)指標(biāo)進行系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)整與測量。
所述計算機系統(tǒng)由系統(tǒng)控制軟件控制，所述系統(tǒng)控制軟件包括分劃圖像生成模塊、瞄準(zhǔn)具測量流程控制模塊及外圍測量輔助系統(tǒng)控制模塊，所述瞄準(zhǔn)具測量流程控制模塊分別管理和控制所述分劃圖像生成模塊及外圍測量輔助系統(tǒng)控制模塊，所述分劃圖像生成模塊通過數(shù)字分劃圖像輸出接口與所述DMD驅(qū)動電路相連，所述外圍測量輔助系統(tǒng)控制模塊與所述輔助檢測系統(tǒng)相連。
所述輻射源發(fā)出的光譜輻射耦合輸入到積分器的入口，經(jīng)均化和光束整形后在出口以均勻面光源的形式出射，照明投射系統(tǒng)將積分器出口按規(guī)定的入射角投影成像到DMD數(shù)字微鏡器件的靶面上，利用DMD數(shù)字微鏡器件將投射到參與成像的像素點上的照明輻射反射到準(zhǔn)直系統(tǒng)，將投射到不參與成像的像素點上的照明輻射反射到成像光路以外，并通過吸收器吸收。
所述照明投射系統(tǒng)與DMD數(shù)字微鏡器件之間增加一個反射鏡。
所述照明投射系統(tǒng)與DMD數(shù)字微鏡器件之間增加一組光路轉(zhuǎn)折棱鏡對。
所述準(zhǔn)直系統(tǒng)采用離軸拋物面反射系統(tǒng)，所述離軸拋物面反射系統(tǒng)包括輔鏡及主鏡，DMD數(shù)字微鏡器件接收輻射照明光源投射來的照明光束，并接收分劃圖像信號，將分劃圖案像素點的照明輻射反射到所述離軸拋物面反射系統(tǒng)的輔鏡，成像輻射經(jīng)副鏡投射到離軸拋物面主鏡后，準(zhǔn)直為平行光束出射。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于通過計算機生成靜態(tài)或動態(tài)分劃圖像，控制DMD數(shù)字微鏡器件像素點的通、斷實現(xiàn)分劃圖案的顯示，可以靈活的生成、切換和用戶定制分劃靶標(biāo)，使系統(tǒng)具有極強的檢測項目適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。利用DMD數(shù)字微鏡器件金屬反射膜像素點的全光譜反射特性，輔之以相應(yīng)的照明輻射源和準(zhǔn)直系統(tǒng)，可以在紅外熱成像、可見光、微光夜視儀及紫外成像等全光譜的范圍內(nèi)靈活的生成檢測所需的無窮遠(yuǎn)檢測靶標(biāo)，所構(gòu)建瞄準(zhǔn)具檢測的技術(shù)平臺具有極強的輻射譜段適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。采用全光譜數(shù)字平行光管系統(tǒng)不僅用一套系統(tǒng)實現(xiàn)了在全光譜不同譜段的檢測需求，而且使得對各譜段瞄準(zhǔn)具進行同軸檢測的方法成為可能。利用計算機生成動態(tài)目標(biāo)及場景圖像，還可以在全光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)景物模擬，進行全光譜范圍內(nèi)的系統(tǒng)功能模擬測試和模擬實訓(xùn)。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
圖2為本發(fā)明的數(shù)字化平行光管的第一種實施例；
圖3為本發(fā)明的數(shù)字化平行光管的第二種種實施例；
圖4為本發(fā)明的數(shù)字化平行光管的第三種實施例；
圖5為本發(fā)明的離軸拋物面反射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明的計算機控制軟件的原理框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的說明。[0022]如圖1所示，本發(fā)明其包括數(shù)字化平行光管系統(tǒng)15以及計算機系統(tǒng)12。數(shù)字化平行光管系統(tǒng)15包括輻射源1、DMD數(shù)字微鏡器件4、DMD驅(qū)動電路14以及準(zhǔn)直系統(tǒng)5。輻射源I包括輻射發(fā)生源和照明系統(tǒng)，必要時可采用不同波段輻射源切換或全波段輻射源附加波段選擇裝置來保證系統(tǒng)在檢測要求所設(shè)定的窄波段范圍工作。DMD數(shù)字微鏡器件4位于準(zhǔn)直系統(tǒng)5的焦面上，DMD數(shù)字微鏡器件4通過DMD驅(qū)動電路14接收計算機系統(tǒng)12輸入的分劃圖案，輻射源I發(fā)出的光譜輻射投射到DMD數(shù)字微鏡器件4的靶面上，由DMD數(shù)字微鏡器件4控制將投射到參與成像的像素點上的照明輻射反射到準(zhǔn)直系統(tǒng)5。
本發(fā)明還包括輔助檢測系統(tǒng)17，輔助檢測系統(tǒng)17包括輻射源控制系統(tǒng)18，以及各種角度測量、位移測量等外圍測量裝置16，用于針對具體的技術(shù)指標(biāo)進行系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)整與測量。
本發(fā)明以數(shù)字化平行光管系統(tǒng)15為主體，利用計算機系統(tǒng)12生成和定義分劃圖案，并對檢測流程進行協(xié)調(diào)和控制，同時通過對輔助檢測系統(tǒng)17的切換及變化來實現(xiàn)對不同光譜、不同技術(shù)指標(biāo)的檢測。計算機系統(tǒng)12根據(jù)瞄準(zhǔn)具測量流程的需要，輸出適當(dāng)?shù)撵o態(tài)或動態(tài)分劃圖案，并通過與輔助檢測系統(tǒng)17的通信，對輻射源I以及必要的輔助檢測裝置發(fā)出適當(dāng)?shù)目刂浦噶?。通過人機交互，用戶可以定制分劃圖案，以適應(yīng)新的瞄準(zhǔn)具型號或新的技術(shù)指標(biāo)的檢測要求。
計算機系統(tǒng)12由系統(tǒng)控制軟件11控制，系統(tǒng)控制軟件11包括分劃圖像生成模塊21、瞄準(zhǔn)具測量流程控制模塊20及外圍測量輔助系統(tǒng)控制模塊19，瞄準(zhǔn)具測量流程控制模塊20分別管理和控制分劃圖像生成模塊21及外圍測量輔助系統(tǒng)控制模塊19，分劃圖像生成模塊21通過數(shù)字分劃圖像輸出接口 13與DMD驅(qū)動電路14相連，外圍測量輔助系統(tǒng)控制模塊19與輔助檢測系統(tǒng)17相連。
整個系統(tǒng)實現(xiàn)全光譜檢測的關(guān)鍵措施是采用以金屬反射膜微鏡為成像單元的DMD數(shù)字微鏡器件4作為分劃圖像發(fā)生器，利用金屬反射膜的全光譜反射特性可以適應(yīng)檢測需要的全光譜范圍內(nèi)圖像生成的要求。根據(jù)被測瞄準(zhǔn)具對輻射譜段的具體要求，采用相應(yīng)的輻射照明光源和適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)直系統(tǒng)即可形成作為檢測系統(tǒng)核心的全光譜數(shù)字化平行光管系統(tǒng)，從而實現(xiàn)在全光譜范圍內(nèi)，尤其是在紅外熱成像和紫外波段內(nèi)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)測量。
根據(jù)不同的檢測要求，作為檢測系統(tǒng)核心的全光譜數(shù)字化平行光管系統(tǒng)15有一些不同的實施例。
第一種實施例，如圖2所示，輻射源I發(fā)出的光譜輻射耦合輸入到積分器2的入口，經(jīng)均化和光束整形后在出口以均勻面光源的形式出射，照明投射系統(tǒng)3將積分器2出口按規(guī)定的入射角投影成像到DMD數(shù)字微鏡器件4的靶面上，利用DMD數(shù)字微鏡器件4將投射到參與成像的像素點上的照明輻射反射到準(zhǔn)直系統(tǒng)5，將投射到不參與成像的像素點上的照明輻射反射到成像光路以外，并通過吸收器6吸收。DMD數(shù)字微鏡器件4位于準(zhǔn)直系統(tǒng)5的焦面上，因此DMD數(shù)字微鏡器件4上顯示的圖像被準(zhǔn)直系統(tǒng)5成像在無窮遠(yuǎn)處，形成瞄準(zhǔn)器檢測所需的無窮遠(yuǎn)目標(biāo)。
第二種實施例，如圖3所示，它與第一種實施例相似，所不同的是在照明投射系統(tǒng)3與DMD數(shù)字微鏡器件4之間增加一個反射鏡7，使光路發(fā)生了轉(zhuǎn)折，從而使得光路更加緊湊，為輻射源I的安裝、調(diào)整及其切換等創(chuàng)造更為有利的結(jié)構(gòu)空間。。
第三種實施例，如圖4所示，它與第二種實施例相似，所不同的是照明投射系統(tǒng)3與DMD數(shù)字微鏡器件4之間增加一組光路轉(zhuǎn)折棱鏡對8。將光路轉(zhuǎn)折反射鏡7用一組光路轉(zhuǎn)折棱鏡對8來替代。此方案結(jié)構(gòu)更加緊湊合理，但由于光路中使用了棱鏡對8，由于棱鏡材料光譜透過率的局限性，限制了系統(tǒng)在一個寬泛的光譜范圍內(nèi)同時工作，因此只適合在相對狹窄的固定波段使用。
在上述三種實施例中，準(zhǔn)直系統(tǒng)5可以采用常用的折射系統(tǒng)，此時通過選用不同的光學(xué)材料，可以分別在紅外、可見及紫外范圍內(nèi)適用。當(dāng)系統(tǒng)要求同時對紅外、可見、紫外等不同波段的瞄準(zhǔn)具進行檢測與校正時，則可以采用離軸拋物面反射系統(tǒng)，以形成完全由金屬反射膜組成的寬光譜范圍全光譜平行光管系統(tǒng)，其典型結(jié)構(gòu)如圖5所示
準(zhǔn)直系統(tǒng)5采用離軸拋物面反射系統(tǒng)，離軸拋物面反射系統(tǒng)由輔鏡9及主鏡10構(gòu)成，DMD數(shù)字微鏡器件4接收輻射照明光源投射來的照明光束，并接收分劃圖像信號，將分劃圖案像素點的照明輻射反射到離軸拋物面反射系統(tǒng)的輔鏡9，成像輻射經(jīng)副鏡9投射到離軸拋物面主鏡10后，準(zhǔn)直為平行光束出射，從而將分劃圖像成像到無窮遠(yuǎn)處。當(dāng)系統(tǒng)完全由反射面構(gòu)成時，全光譜系統(tǒng)在寬光譜范圍內(nèi)的色差，透射材料在全光譜范圍內(nèi)的光譜透過率等技術(shù)障礙均得到很好的解決，使系統(tǒng)可以適應(yīng)對各種不同譜段瞄準(zhǔn)具同時進行同軸檢測的需要。
作為分劃圖像的生成源和檢測系統(tǒng)的控制中樞，計算機及其控制軟件起著人機溝通、過程控制和圖像生成的作用。
其中瞄準(zhǔn)具檢測系統(tǒng)控制軟件的原理框圖如圖6所示。
檢測系統(tǒng)軟件開始運行并通過權(quán)限控制后分別進入三個分支
常規(guī)檢測過程首先經(jīng)過靜態(tài)圖像選擇功能選定與檢測項目匹配的分劃圖案，經(jīng)過定標(biāo)及檢測參數(shù)設(shè)置后進入檢測流程。
特殊檢測過程可以由用戶定制分劃圖案，并進行相應(yīng)的定標(biāo)及檢測參數(shù)設(shè)置。用戶的定制信息經(jīng)確定存儲后成為可以隨時調(diào)用的技術(shù)數(shù)據(jù)，并在選擇調(diào)用后進入檢測流程。
通過選擇動態(tài)分劃圖像并設(shè)置相應(yīng)的運動參數(shù)，可以進入功能模擬過程。利用動態(tài)分劃模擬實際使用中的目標(biāo)場景，從而進行模擬訓(xùn)練以及實際使用效果的模擬分析和綜合檢測。
檢測流程通過檢測過程控制模塊進行管理和控制，通過該模塊檢測系統(tǒng)向輔助檢測系統(tǒng)發(fā)出指令和相關(guān)控制參數(shù)，并接收輔助檢測系統(tǒng)傳回的檢測數(shù)據(jù)和人機交互信息。
由被測系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)以及檢測過程中的人機交互構(gòu)成的檢測過程通過輔助檢測系統(tǒng)通訊接口與檢測過程控制模塊形成雙向交互信息流，共同完成檢測過程操作，通過測量與讀數(shù)過程，進入數(shù)據(jù)處理與輸出模塊完成檢測工作。
功能模擬過程通過動態(tài)分劃圖像模擬出實際使用中的目標(biāo)場景，觀測者利用被測系統(tǒng)觀察模擬檢測系統(tǒng)中的虛擬目標(biāo)，并通過模擬檢測系統(tǒng)通訊接口對被測系統(tǒng)運行參數(shù)進行測定與記錄，模擬訓(xùn)練參數(shù)與觀測數(shù)據(jù)記錄通過數(shù)據(jù)處理與輸出模塊處理與輸出。
權(quán)利要求
1.一種 全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)，包括數(shù)字化平行光管系統(tǒng)(15)以及計算機系統(tǒng)(12)，其特征是:所述數(shù)字化平行光管系統(tǒng)(15)包括輻射源(I)、DMD數(shù)字微鏡器件(4)、DMD驅(qū)動電路(14)以及準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)，DMD數(shù)字微鏡器件⑷位于準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)的焦面上，DMD數(shù)字微鏡器件(4)通過DMD驅(qū)動電路(14)接收計算機系統(tǒng)(12)輸入的分劃圖像，輻射源(I)發(fā)出的光譜輻射投射到DMD數(shù)字微鏡器件(4)的靶面上，由DMD數(shù)字微鏡器件(4)控制將投射到參與成像的像素點上的照明輻射反射到準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)。
2.按照權(quán)利要求
1所述的全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)，其特征是:所述全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)還包括輔助檢測系統(tǒng)(17)，輔助檢測系統(tǒng)(17)包括輻射源控制系統(tǒng)(18)與外圍測量裝置(16)，用于針對具體的技術(shù)指標(biāo)進行系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)整與測量。
3.按照權(quán)利要求
2所述的全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)，其特征是:所述外圍測量裝置(16)包括角度測量裝置與位移測量裝置。
4.按照權(quán)利要求
2所述的全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)，其特征是:所述計算機系統(tǒng)(12)由系統(tǒng)控制軟件(11)控制，所述系統(tǒng)控制軟件(11)包括分劃圖像生成模塊(21)、瞄準(zhǔn)具測量流程控制模塊(20)及外圍測量輔助系統(tǒng)控制模塊(19);所述瞄準(zhǔn)具測量流程控制模塊(20)分別管理和控制所述分劃圖像生成模塊(21)及外圍測量輔助系統(tǒng)控制模塊(19)，所述分劃圖像生成模塊(21)通過數(shù)字分劃圖像輸出接口(13)與所述DMD驅(qū)動電路(14)相連，所述外圍測量輔助系統(tǒng)控制模塊(19)與所述輔助檢測系統(tǒng)(17)相連。
5.按照權(quán)利要求
1所述的全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)，其特征是:所述輻射源(I)發(fā)出的光譜輻射耦合輸入到積分器(2)的入口，經(jīng)均化和光束整形后在積分器(2)的出口以均勻面光源的形式出射，照明投射系統(tǒng)(3)將積分器(2)出口的以均勻面光源的形式出射的光譜按規(guī)定的入射角投影成像到DMD數(shù)字微鏡器件(4)的靶面上，利用DMD數(shù)字微鏡器件(4)將投射到參與成像的像素點上的照明輻射反射到準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)，將投射到不參與成像的像素點上的照明輻射反射到成像光路以外，并通過吸收器(6)吸收。
6.按照權(quán)利要求
5所述的全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)，其特征是:所述照明投射系統(tǒng)⑶與DMD數(shù)字微鏡器件⑷之間增加一個反射鏡(7)。
7.按照權(quán)利要求
5所述的全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)，其特征是:所述照明投射系統(tǒng)(3)與DMD數(shù)字微鏡器件(4)之間增加一組光路轉(zhuǎn)折棱鏡對(8)。
8.按照權(quán)利要求
1所述的全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)，其特征是:所述準(zhǔn)直系統(tǒng)(5)采用離軸拋物面反射系統(tǒng)，所述離軸拋物面反射系統(tǒng)包括輔鏡(9)及主鏡(10)，DMD數(shù)字微鏡器件(4)接收輻射源(I)投射來的光譜輻射，并接收分劃圖像信號，將參與成像的分劃圖像像素點上的照明輻射反射到所述離軸拋物面反射系統(tǒng)的輔鏡(9)，并經(jīng)輔鏡(9)投射到離軸拋物面主鏡(10)后，準(zhǔn)直為平行光束出射。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種全光譜瞄準(zhǔn)具數(shù)字化檢測系統(tǒng)，其包括數(shù)字化平行光管系統(tǒng)以及計算機系統(tǒng)，數(shù)字化平行光管系統(tǒng)由輻射源、DMD數(shù)字微鏡器件、DMD驅(qū)動電路以及準(zhǔn)直系統(tǒng)構(gòu)成，DMD數(shù)字微鏡器件位于準(zhǔn)直系統(tǒng)的焦面上，DMD數(shù)字微鏡器件通過DMD驅(qū)動電路接收計算機系統(tǒng)輸入的分劃圖案，輻射源發(fā)出的光譜輻射投射到DMD數(shù)字微鏡器件的靶面上，由DMD數(shù)字微鏡器件控制將投射到參與成像的像素點上的照明輻射反射到準(zhǔn)直系統(tǒng)。本發(fā)明利用DMD數(shù)字微鏡器件金屬反射膜像素點的全光譜反射特性，輔之以相應(yīng)的照明輻射源和準(zhǔn)直系統(tǒng)，可以在紅外熱成像、可見光、微光夜視儀及紫外成像等全光譜的范圍內(nèi)靈活的生成檢測所需的無窮遠(yuǎn)檢測靶標(biāo)。
文檔編號F41G1/54GKCN101608883SQ200910031850
公開日2013年5月1日 申請日期2009年6月26日
發(fā)明者安寶林, 薛晉生, 杜士杰 申請人:無錫市星迪儀器有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (6),