激光指示器本体选用的是波长650nm为的红色半导体激光器部件,功率约为5Mw,束散角小于1mrad,其在目标处形成的红色光斑能量集中、光斑小、瞄准精度较高。其在背景照度为1勒克斯环境下,有效作用距离约为100米。
电源釆用的是电压为3V的CR2型锂电池,该电池可以适应零下四十摄氏度的工作环境,连续工作时间常温下大于10小时,此外电子开关电路和引线幵关用来控制激光指示器的开关。
枪镜连接机构与一般枪族瞄具相同,釆用统一的“正顶式”连接方式,其包括连接基座、锁紧手柄及锁紧螺杆。连接基座为基础连接件,起到激光指示器与武器导轨之间的连接作用;锁紧手柄为操作件,实现人力传递给锁紧组件的功能,并可自动复位;锁紧螺杆提供锁紧力,通过锁紧手柄,锁紧螺杆与导轨平面做正顶运动,消除了激光指示器与武器导轨燕尾面之间的间隙并顶紧武器导轨,实现了确实锁紧功能。
激光指示器与步枪的安装连接如下图:
虽然枪镜连接机构带有锁紧装置,但是子弹击发过程中给枪体带来的强大冲击力以及枪
体撞击硬物等都会对激光指示器的方向造成微小的偏移,偏移累积之后就会严重影响到激光指示器的瞄准精度。
所以为了保证射击精度,QM/QMJ激光指示器自身还带有校枪调整机构,其包括高低调整手轮与方向调整手轮,两个手轮位于激光指示器上位置如上图所示,通过调整手轮,可分别在两个相互垂直的方向上调整激光光束。该机构采用现瞄准镜常用的光学杠杆式调整机构,同时为减少射击时武器冲击带来的零位走动,高低、方向调整手轮上还设有零位锁定手轮。
2系统装配与标定
本系统属于光学检测仪器,光学仪器的装配一般分为两个步骤:第一步为零件组装将符合公差要求的零件按照图纸连接方式及工艺要求进行安装,完成整个系统的搭建;第二步为系统校正,主要调校光学系统的光轴、视差等。该检测系统的主体是物镜和单板机,物镜与机械零件连接,常用的固定方法有滚边法、压圈法、弹性元件固定法及胶粘法。其中弹性元件固定法是利用琴钢丝制成的弹性卡圈将透镜或其他的光学件固定在镜框内的一种方法,只用于同轴度和牢固性要求较低的透镜;胶粘法是利用胶粘剂如环氧树脂、乌利当胶粘剂将透镜胶粘在镜框内的一种方法,通常用于直径很小的透镜;滚边法是将透镜装入金属镜框中,在精整车床上用专用工具把镜边缘挤压弯曲,使其沿着透镜圆周倒角的斜面紧紧地包住透镜,把透镜和镜框牢固的连接在一起,这种方法一般使用在直径是40毫米以下的透镜安装,本物镜直径为40毫米,且为双胶合,透镜较重,滚边法不易固定,现采用压圈法连接。压圈法是采用内、外螺纹压圈来固定透镜,本胶合物镜将凹透镜作为定位面,压圈压在凸透镜上。
CCD单板机通过定位块、压片进行固定,给定的尺寸及公差范菌可以保证CCD的中心大致在物镜光轴上。
此外,系统装配时还需要注意的有以下几点:
1、机械零件与光学零件连接时,应保证连接的牢固性,但不能引起光学零件产生应力。如
果压力过大,会使光学零件发生变形; 2、需要满足光学系统成像质量的要求,该系统中主要是保证的感光面与物镜的焦平面重合,
若离焦则会产生测量误差;
3、仪器的内表面、零件表面,尤其是光学零件表面要求非常清洁。因为一切附在光学零件
表面上的灰尘、污拒等,都将影响光线的通过,整个装配过程需在无尘实验室中进行; 4、该产品属于军用光学检测仪器,需要保证其在野外恶劣条件下任能正常使用,要求仪器
对外界的影响具有良好的稳定性,装配时通过加入密封圈、涂胶、表面氧化等手段增加仪器的密封性、防水性以及防腐性。 安装完成后进行第二步,主要完成对系统视差的校正,即将CCD的感光面调至与物镜的焦平面重合。校正方法如下:
将装配好的仪器连接上位机,将物镜对准平行光管,平行光管采用分辨率靶板,平行光管出射的是平行光,通过物镜后便会聚在其焦点上,通过仪器表面的螺钉对物镜的前后位置进行微调,在上位机软件上观察感光面所成像,当分辨率靶板最清晰时,即完成调校。 装配校正好的仪器与上位机连接如下图所示:
3.2系统装配与标定
对激光指示器的零位进行检测必须要有一个基准来代表子弹发射轴,这里将插轴作为基准轴,标定的目的就是找出感光面上的一个点(参考点),使其与物镜组成的光轴与插轴平行,当把激光光斑的中心调节到该点时,激光指示器的出射光轴与步枪的发射轴平行,完成调校。
参考点标定采用工厂检测里常用的五棱镜法,原理如下图所示。整个检测装置由带十字分划的平行光管、五棱镜、安装平台及基准面组成。安装平台上有根据插轴结构设计的小孔,内部构造和毫米口径的枪腾相同,插轴插入小孔后,光学成像系统能够以插轴为中心轴进行左右旋转。
基准面是一个平面,五棱镜可以依靠基准面在一条直线上左右移动,五棱镜的光学性能是能将光路折转度,如下图所示,五棱镜在位置和位置处,出射的两光束平行。由几何光学原理可知,当这两束光与插轴平行时,它们分别在上成像的点相同,此点即为要标定的参考点。
调节过程中,转动安装平台,改变插轴与两平行光的位置关系,然后分别查看两束光中十字分划在CCD上的成像位置,多次调节直至两个位置下,十字分划在CCD上的位置相同。调节完成后固定平行光管和安装台位置,此时插轴和平行光管光轴垂直,以后标定参考点只需插入插轴,找出十字分划中心在CCD上的坐标,此即为参考点。
1. 总结与展望
红外瞄准仪一直是军事领域的重要器件,本文对红外瞄准仪装配与校正的研究虽然比较浅显,但对作者本人对红外瞄准仪的装配无论是从理论上还是实践上都有了更为深刻的认识
而多光轴校正一直是光学检测领域研究的重点问题,现己从传统的目视观察法发展到以图像采集技术为主体的数字化检测方法,不仅检测更加方便而且精度更高。本文所研究的内容属于光轴检测范畴,但又有所区别,主要是完成光轴与机械轴两种不同轴线的平行度校正。
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