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专利号: 2018104387191
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 弹药;爆破
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种近炸空间破片散布测试装置,其包括三个高速面阵CCD靶、火焰探测靶(4)、图像采集分析仪(48)和上位机(49),其中,三个高速面阵CCD靶的位置为三角形的三个顶点,所述火焰探测靶(4)的光学视场对准火炮口设置并分别与三个所述高速面阵CCD靶通过触发电缆线相连,所述图像采集分析仪(48)分别与各所述高速面阵CCD靶相连接,所述高速面阵CCD靶包括方形底盘(17)、第二壳体(35)、调整转台(32)以及第一壳体(51),所述第一壳体(51)的上表面包括一水平面和一斜面,在所述斜面上设有光学镜头(5),所述第一壳体(51)还包括图像采集单元(57)、控制单元(7)和旋转单元,其中,所述图像采集单元(57)布置在所述光学镜头(5)的下部并且与所述光学镜头(5)相连接,所述图像采集单元(57)与所述旋转单元相连接,所述图像采集单元(57)包括微透镜阵列(6)、高速面阵CCD相机和控制模块(11),其中,所述控制模块(11)能够调整所述微透镜阵列(6)与所述高速面阵CCD相机的感光面(12)之间的距离,所述高速面阵CCD相机与所述控制单元(7)相连接,高速面阵CCD相机中的微透镜阵列平面(45)上包含爆炸区域的光场信息,将CCD感光平面(46)所成的像重新投影到新的重聚焦平面(47)后进行积分,在重聚焦平面(47)上形成新的图像,新的图像可以分辨重合、遮挡的多个破片目标(44);所述第二壳体(35)包括图像处理单元(55)、信息处理单元(15)和第二电机(14),所述第二电机(14)与所述控制单元(7)相连接,在所述方形底盘(17)上设有圆形连接座(52),所述第二壳体(35)通过所述圆形连接座(52)布置在所述方形底盘(17)上并与所述方形底盘(17)可转动地连接;所述调整转台(32)布置在所述第二壳体(35)上,所述第一壳体(51)通过与所述调整转台(32)固定连接设置在所述第二壳体(35)的上表面,在所述调整转台(32)的下部通过旋转轴(10)连接有第二电机(14),在所述第二壳体(35)内部设有第二角度编码器(9),所述第二角度编码器(9)与所述调整转台(32)相连接。

2.根据权利要求1所述的近炸空间破片散布测试装置,其附加特征在于,所述圆形连接座(52)包括连接凸起盘(22)和旋转连接座(23),其中,所述连接凸起盘(22)嵌套在所述旋转连接座(23)中并能够相对所述旋转连接座(23)转动,所述方形底盘(17)的上表面与所述连接凸起盘(22)固定连接,所述旋转连接座(23)的上表面与所述第二壳体(35)固定连接,在所述连接凸起盘(22)上设有锁紧旋钮(18),在所述圆形连接座(52)上还设有第三角度编码器(19)。

3.根据权利要求2所述的近炸空间破片散布测试装置,其附加特征在于,在所述方形底盘(17)的四个角部位置设置四个调节装置,每个所述调节装置包括可调节高低的调节旋钮(20)、螺柱(21)和底脚,其中,所述调节旋钮(20)设置在所述螺柱(21)的顶部,所述螺柱(21)穿过所述方形底盘(17)并与所述底脚连接。

4.根据权利要求3所述的近炸空间破片散布测试装置,其附加特征在于,所述旋转单元包括第一电机(31)和第一角度编码器(54),所述第一电机(31)与第一旋转轴相连接,所述第一旋转轴与所述图像采集单元(57)相连接,所述第一电机(31)输出动力通过第一旋转轴带动所述图像采集单元(57)和所述光学镜头(5)转动,旋转的角度值通过所述第一角度编码器(54)读取并实时传输给所述信息处理单元(15)。

5.根据权利要求4所述的近炸空间破片散布测试装置,其附加特征在于,所述火焰探测靶(4)包括三角底盘(56)和第三壳体(53),其中,所述第三壳体(53)通过圆形连接座(52)布置在所述三角底盘(56)上。

6.根据权利要求5所述的近炸空间破片散布测试装置,其附加特征在于,所述第三壳体(53)的上表面包括一水平面和一斜面,在所述斜面上设有第二光学镜头(36),所述第三壳体(53)内部设置有第二电气盒(33)、第二旋转轴,所述第二电气盒(33)位于第三壳体(53)内部并与所述第二光学镜头(36)相连接,所述第二旋转轴的一端为固定端并固定在所述第三壳体(53)内表面上,其另一端连接锁紧旋钮(18),当松开所述锁紧旋钮(18)时,所述第二旋转轴的旋转使得所述第二电气盒(33)旋转,当所述第二电气盒(33)旋转到所需要的位置时,拧紧所述锁紧旋钮(18)可以使所述第二电气盒(33)的位置固定;所述第三壳体(53)还包括光电探测单元和信号处理单元,其中,所述光电探测单元布置在所述第三壳体(53)内部并且位于所述第二光学镜头(36)的下部,所述光电探测单元与所述第二光学镜头(36)相连接。

7.根据权利要求6所述的近炸空间破片散布测试装置,其附加特征在于,所述光电探测单元包括光阑狭缝(37)、光电探测器(39)以及自适应调节电路板(40),其中,所述第二光学镜头(36)将光通过所述光阑狭缝(37)汇聚到所述光电探测器(39)的感光面上,所述自适应调节电路板(40)采用自增益控制电路,在所述第三壳体(53)中还设有信号处理单元(38)。

8.一种近炸空间破片散布的测试方法,其采用权利要求7所述的近炸空间破片散布测试装置,其包括以下步骤:

(1)调整各高速面阵CCD靶调节装置中的调节旋钮(20),通过观测靶体上的水平气泡(13)完成水平调节;

(2)打开每个高速面阵CCD靶的激光校平单元,将第一高速面阵CCD靶(1)与第三高速面阵CCD靶(3)进行校平,读取这两个高速面阵CCD靶中第三角度编码器(19)的角度值θa1、θa3;

将第一高速面阵CCD靶(1)与第二高速面阵CCD靶(2)进行校平,读取这两个高速面阵CCD靶中第三角度编码器(19)的角度值θb1、θb2;将第二高速面阵CCD靶(2)与第三高速面阵CCD靶(3)进行校平,读取这两个高速面阵CCD靶中第三角度编码器(19)的角度值θa2、θb3;将所有角度值输入给信息处理单元(15);

(3)调整三个高速面阵CCD靶的圆形连接座(52)使其三个相机的视场交汇于探测区域,读取每个高速面阵CCD靶中第一角度编码器(54)的数值ε1、ε2、ε3以及第二角度编码器(9)的数值θd1、θd2、θd3,并将角度值输入给信息处理单元(15),如果在测试过程中第一电机(31)进行自适应调整,则在此次测试完成后更新第一角度编码器(54)的数值ε1、ε2、ε3输入给信息处理单元(15);

(4)以第一高速面阵CCD靶(1)和第三高速面阵CCD靶(3)的中心连线S1S3为X轴,S1为原点,构成主坐标系XOY;建立两个从坐标系,其中,以第一高速面阵CCD靶(1)和第二高速面阵CCD靶(2)的中心连线S1S2为X'轴,S1为原点O',构成第一从坐标系;以第二高速面阵CCD靶(2)和第三高速面阵CCD靶(3)的中心连线S2S3为X”轴,S2为原点O”,构成第二从坐标系;主坐标系与第一从坐标系的夹角为T1,主坐标系与第二从坐标系的夹角为T3,第一从坐标系与第二从坐标系的夹角为T2,其中,T1=θb1-θa1,T2=θb2-θa2,T3=θb3-θa3;第一从坐标系旋转角度T1转换至主坐标系,第二从坐标系旋转角度T3再平移转换至主坐标系;

(5)测量每两个高速面阵CCD靶的光学镜头(5)之间的靶距d,如果测试过程中第二电机(14)进行自适应调整,则在此次测试完成后更新靶距d,并将其输入给信息处理单元(15);

(6)将火焰探测靶(4)的光学视场对准火炮口,打开所有高速面阵CCD靶、火焰探测靶(4)以及图像采集分析仪(48)的电源,启动测试程序,图像采集分析仪(48)采集与处理n个飞行目标穿过三个高速面阵CCD靶的空间破片图像,每个空间破片经过图像处理与重聚焦处理技术获得图像上的坐标(xi1,yi1),(xi2,yi2)和(xi3,yi3),其中,i=1,2,Λ,n,结合相机布置的空间位置、光学镜头的俯仰角度εj、方位角度ωp以及破片目标与相机中心连线的夹角βj,进而计算出飞行破片目标(44)的空间坐标(Xi,Yi,Zi),其中,i=1,2,Λ,n,j=1,2,3。