一种无线自动报靶激光校枪仪

摘要

本发明涉及一种无线自动报靶激光校枪仪，其包括半导体激光器组件、靶体和报靶器，半导体激光器组件包括半导体激光器和安装座，半导体激光器设于安装座的中；靶体包括靶纸、装夹板、靶体架、CCD相机组件和无线通信模块；报靶器包括无线通信模块、电源和显示模块。本发明公开的一种无线自动报靶激光校枪仪其具有以下有益效果：1、采用数字显示坐标的方法，直观、快速显示着靶位置；2、CCD相机、靶纸及装夹板、图像处理电路、无线通信模块等一并封装，便于防护；3结构简单；4、靶纸可换，降低成本；5、无线传输着靶坐标数据，节省铺设线路成本；6、小型化易便携；7、图像处理电路设有畸变校正模块，用于校正超短焦镜头产生的图像畸变。

说明书

技术领域

本发明属于激光检测技术领域，具体涉及一种无线自动报靶激光 校枪仪。

背景技术

由于枪支结构设计、加工制造及装配过程中累计误差，如枪管直 线度误差的影响，在出厂前必须进行射击校枪，校枪的具体方法是通 过调整瞄准机构高低与方向，保证弹着点均能命中在规定的检查圆形 范围内。传统的校枪方法是将枪身装夹在专用的固定架座上，由优秀 射手通过肉眼瞄准进行射击，根据实际的弹着点和射手瞄准的位置差 判断调节瞄准机构的高低与方向。这种方法由于受到不可避免的人 为误差的影响，不能真实反映出枪支的射击精度，因而造成枪支的射 击精度不稳定，合格率低，返校工作量大，耗弹多。

为此，哈尔滨激光研究所激光校枪研制小组和成都温度表厂雷书 春等分别在《激光校枪的研究》(兵器激光1981(2)：16-18)、《激 光校枪、电视报靶技术》(应用激光1986,6(5)：228-229)中提出 了利用氦氖激光器作为光源，在枪管安装反射镜使反射出去的激光与 枪管轴线重合，在靶上形成明亮的光斑，这样可以用激光光斑代替子 弹着靶位置，并通过位于靶位的摄像机，由工业电视观察，使其瞄准 靶心，然后不断调整枪械准星，最终使其指向靶心从而达到校枪的目 的。但该文所述方法主要靠检察人员主观判断光斑位置，没有提供一 个客观依据。另外激光器体积大，不能插入枪管，只能通过安装在枪 管处的反射镜，不断调整，使反射的光线与枪管轴线重合。所以不仅 设备复杂、调整费时费力，且受到摄像机和工业电视的显示分辨率及 精度的影响，校枪精度十分有限。

近几年来，还有中国专利(专利号CN200820062262.0)公开了 可插入枪管并精确定位的激光发射装置，保证射出的激光束与枪管中 心线重合，通过激光光斑代替子弹着靶，调整准星，实现无弹校枪。 还有中国专利(专利号CN201010118545.4)根据子弹飞行的运动轨 迹计算出靶距确定情况下实际弹着点与激光光斑的位置差，通过调整 瞄准点与实际弹着点吻合达到校枪的目的。但是靶位距离射手较远 (30～100m)，激光着靶后形成光斑直径较大，又必须通过望远系统 才能看到，这两种靠检测人员主观判断光斑中心位置的方法精度十分 有限，又同样没有校枪的客观依据。

在射击训练应用上，有中国专利(专利号CN200920174969.5)提 出了利用装有激光发射器的枪支、无线报靶器和激光标靶器进行模拟 训练。具体方法是将激光发射器压入枪械弹仓，射出与枪管轴线重合 的激光束至激光标靶器，激光标靶器上装有多层激光接收环，可探测 光斑所处位置环数，同时通过无线模块传送至无线报靶器。该专利方 案只能粗略报出激光光斑所处位置的环数，在一个环内具体方位无法 得到，无法为校枪提供依据，检测人员不知道该向哪个方向调整瞄准 器具，并且每一环宽度也很大，精度不高，无法用于枪支校准。

此外，又有中国专利(专利号CN200420115331.0)提出了利用装 于枪支上的激光器、靶面、采集靶面图像的摄像机、图像处理单元和 计算机组成模拟训练系统。激光器直接采集靶面图像信息并计算出光 斑位置数据，由图像处理单元和计算机分析并显示出来。该方法可以 自动报出光斑位置，但是其另有很多缺点，难以应用于枪械校准中。 首先，摄相机安装要求极其复杂，需要安装在靶位附近并可靠固定， 随后进行系统标定，在使用过程中，摄像机位置的变动易造成系统数 据错误而又必须重新标定。其次，该专利只能应用于完全室内靶场， 靶和摄像机暴露在室外，容易受到雨水等侵蚀损坏，受到阳光干扰、 靶面反光、摄像机镜头污损等影响，图像处理软件不易分辨光斑位置。 再次，该专利所述方法中，摄像机不可能与靶面对正，只能从一侧进 行观察，否则阻挡激光着靶，然而，摄像机与靶面形成一定角度后， 带来分析误差，造成报靶精度不高。该专利还不易实现小型化，机构 复杂，需要配备摄像机、图像处理器、计算机等设备，维护费用很高。

近年来，许多机构进行了可识别激光光斑二维坐标的定位传感器 的研究。南京理工大学王志兴等在《新型二维激光定位图像传感器》 (电子产品世界2002(7)：68-70)一文中提出了应用二维CMOS图 像传感器做接收器件，与光斑接收靶面做成一体，采用DSP处理器进 行图像处理，可以自动检测激光光斑两维位置坐标。该文提出了小量 程、大量程两种传感器方案，并说明了这种传感器在跟踪定位、位置 检测等多种环境中的应用。但是该文对许多关键技术问题没有提及， 只是提出了一种构想，按照该文构想，要制作量程为500×500mm的 传感器，厚度方向至少要做到800mm，体积过于庞大。该文也没有提 出其在激光校枪上的应用。还有文献提出了采用二维位移传感器PSD 进行光斑位置检测，但均未提到在激光校枪上的应用。

发明内容

发明目的：本发明为解决上述问题，特别是针对靠人工主观判断， 精度不高，设备体系复杂、庞大，安装、标定困难，室外无法应用等 问题做出改进，即本发明公开了一种无线自动报靶激光校枪仪，其利 用激光进行校枪，无线传输着靶坐标，并可根据坐标数据快速、准确 实现枪支校准的仪器。具有可应用于室内、室外，体积小、重量轻， 结构简单、部件少，无须现场标定，易实现批量生产等优点。

技术方案：一种无线自动报靶激光校枪仪，包括半导体激光器组 件、靶体和报靶器，

半导体激光器组件包括半导体激光器和安装座，半导体激光器设 于安装座的中；

靶体包括靶纸、装夹板、靶体架、CCD相机组件和无线通信模块， 靶体架包括后面板和四个中间支撑，所述后面板分别与四个中间支撑 的一端固接，所述装夹板分别与四个中间支撑的另一端固接；

所述装夹板包括前有机玻璃板和后有机玻璃板，所述靶纸设于前 有机玻璃板和后有机玻璃板之间，所述前有机玻璃板的外侧设有定位 十字线，靶纸的定位十字线与前有机玻璃板外侧的定位十字线重合， 后面板设有图像处理电路、无线通信模块和CCD相机组件，CCD相机 组件与后面板固定连接，CCD相机组件的输出端与图像处理电路的输 入端相连，图像处理电路的输出端与无线通信模块的输入端相连，

报靶器包括无线通信模块、电源和显示模块，所述无线通信模块 的输出端与显示模块的输入端相连，所述电源分别与显示模块、半导 体激光器组件相连，报靶器的无线通信模块接收从靶体的无线通信模 块传送过来的信号，并将该信号转换成位置坐标显示在显示模块上。

作为本发明中一种无线自动报靶激光校枪仪的一种优选方案：图 像处理电路包括视频解码器、数字图像信号处理器、随机动态储存器、 可编程逻辑器、串行通信接口和时钟模块，所述视频解码器的信号输 入端外接标准视频信号，所述视频解码器的输出端与所述数字图像信 号处理器的输入端相连，所述数字图像信号处理器分别与所述随机动 态储存器、所述可编程逻辑器相连，所述时钟模块的输出端与所述数 字图像信号处理器的输入端相连，所述数字图像信号处理器的输出端 外接所述串行通信接口。

作为本发明中一种无线自动报靶激光校枪仪的一种优选方案：所 述半导体激光器采用可见光波段或红外波段。

作为本发明中一种无线自动报靶激光校枪仪的一种优选方案：将 CCD相机组件、图像处理电路、靶纸、装夹板、无线通信模块和靶体 架封装为一体式靶体。

作为本发明中一种无线自动报靶激光校枪仪的一种优选方案：所 述CCD相机组件采用对可见光及红外光均敏感的芯片。

作为本发明中一种无线自动报靶激光校枪仪的一种优选方案：靶 体还包括外罩，所述外罩设于所述靶体架的外侧。

作为本发明中一种无线自动报靶激光校枪仪的一种优选方案：所 述装夹板分别与四个中间支撑的一端通过螺钉固接，所述后面板分别 与四个中间支撑的另一端通过螺钉固接。

作为本发明中一种无线自动报靶激光校枪仪的一种优选方案： CCD相机组件包括CCD相机、滤光片、相机座和保护罩，CCD相机通 过螺钉与相机座固接，滤光片设于CCD相机镜头的前端，相机座和防 护罩通过螺钉连接的方式于后面板固接。

作为本发明中一种无线自动报靶激光校枪仪的一种优选方案： CCD相机的镜头采用超短焦镜头。

作为本发明中一种无线自动报靶激光校枪仪的一种优选方案：靶 体的无线通信模块为RFM73无线数字通信模块。

作为本发明中一种无线自动报靶激光校枪仪的一种优选方案：报 靶器的无线通信模块为RFM73无线数字通信模块。

应用上述校枪仪进行枪支校准的方法包含如下步骤：

(1)、将靶体固定于距离枪支校验距离处；

(2)、将待校验枪支可靠固定在可调支架上；

(3)、将半导体点状激光器组件安装至枪管中，接通电源点 亮激光器；

(4)、观看报靶器显示光斑着靶坐标，根据坐标距离靶心的 位置差，不断调节枪支所固定支架，使报靶器显示着靶坐标为 (0,0)为止；

(5)、调整瞄准器具，使瞄准器具对准靶心；

(6)、关闭激光器，校枪完毕。

有益效果：本发明公开了一种无线自动报靶激光校枪仪其具有以 下有益效果：

1、采用数字显示坐标的方法，直观、快速显示枪支着靶位置， 为瞄准系统调整提供了客观依据；

2、靶体将CCD相机、靶纸及装夹板、图像处理电路、无线通信 模块等一并封装，便于防护，可应用于室内、室外环境，不需要现场 参数标定；

3、采用一般靶纸，可以成像也有一定透光性，CCD相机可探测 到激光光斑，因此可以将CCD相机至于靶纸后方，易于与靶体封装成 一体；

4、采用超短焦镜头极大缩小了靶体体积，与采用一般镜头相比， 体积缩小50％以上，并通过图像处理电路进行图像分析、处理，简单 可靠；

5、本发明结构简单、可靠，不含有计算机等体积较大设备，安 装简单，不需要现场参数标定，并可以随时移动；

6、靶纸可任意更换，更换成本极低；

7、无线传输着靶坐标数据，节省大量铺设线路的成本及时间；

8、易于实现小型化，可便携；

9、图像处理电路设有畸变校正模块，用于校正超短焦镜头产生 的图像畸变。

附图说明

图1为本发明公开的一种无线自动报靶激光校枪仪的使用状态示 意图；

图2a为靶体的立体示意图；

图2b为靶体的前侧正面的示意图；

图3为靶体的后侧立体示意图；

图4为图2b中I-I面的剖面图；

图5为CCD相机的结构示意图；

图6为靶纸、装夹板与靶体架的位置示意图；

图7为报靶器的结构示意框图；

图8为激光器组件结构示意图；

图9为图像处理电路的结构示意框图

其中：

1-靶体              2-报靶器

3-半导体激光器组件  4-枪支

11-外罩             12-装夹板

13-靶体架           14-CCD相机组件

15-无线通信模块     31-安装座

32-半导体激光器     121-前有机玻璃板

122-后有机玻璃板    123-靶纸

131-中间支撑        132-图像处理电路

133-橡胶垫          134-后面板

141-保护罩          142-CCD相机

143-相机座          144-滤光片

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式详细说明。

具体实施例1

如图1～图8所示，一种无线自动报靶激光校枪仪，包括半导体 激光器组件3、靶体1和报靶器2，

半导体激光器组件3包括半导体激光器32和安装座31，半导体 激光器32设于安装座31的中；

靶体1包括靶纸123、装夹板12、靶体架13、CCD相机组件14 和无线通信模块15，靶体架13包括后面板134和四个中间支撑131， 后面板134分别与四个中间支撑131的一端固接，装夹板12分别与 四个中间支撑131的另一端固接；

装夹板12包括前有机玻璃板121和后有机玻璃板122，靶纸123 设于前有机玻璃板121和后有机玻璃板122之间，前有机玻璃板121 的外侧设有定位十字线，靶纸123的定位十字线与前有机玻璃板121 外侧的定位十字线重合，后面板134设有图像处理电路132、无线通 信模块15和CCD相机组件14，CCD相机组件14与后面板134固定连 接，CCD相机组件14的输出端与图像处理电路132的输入端相连， 图像处理电路132的输出端与无线通信模块15的输入端相连，

报靶器2包括无线通信模块、电源和显示模块，无线通信模块的 输出端与显示模块的输入端相连，电源分别与显示模块、半导体激光 器组件3相连，报靶器2的无线通信模块接收从靶体1的无线通信模 块传送过来的信号，并将该信号转换成位置坐标显示在显示模块上。

本实施例中，图像处理电路132包括视频解码器、数字图像信号 处理器、随机动态储存器、可编程逻辑器、串行通信接口和时钟模块， 视频解码器的信号输入端外接标准视频信号，视频解码器的输出端与 数字图像信号处理器的输入端相连，数字图像信号处理器分别与随机 动态储存器、可编程逻辑器相连，时钟模块的输出端与数字图像信号 处理器的输入端相连，数字图像信号处理器的输出端外接串行通信接 口。

本实施例中，半导体激光器32采用可见光波段。

本实施例中，将CCD相机组件14、图像处理电路132、靶纸123、 装夹板12、无线通信模块15和靶体架13封装为一体式靶体。

本实施例中，CCD相机组件14采用对可见光及红外光均敏感的 芯片。

本实施例中，靶体1还包括外罩11，外罩11设于靶体架13的 外侧。

本实施例中，装夹板12分别与四个中间支撑131的一端通过螺 钉固接，后面板134分别与四个中间支撑131的另一端通过螺钉固接。

本实施例中，CCD相机组件14包括CCD相机142、滤光片144、 相机座143和保护罩141，CCD相机142通过螺钉与相机座143固接， 滤光片144设于CCD相机镜头的前端，相机座143和防护罩通过螺钉 连接的方式于后面板134固接。

本实施例中，CCD相机的镜头采用超短焦镜头。

本实施例中，靶体1的无线通信模块15为RFM73无线数字通信 模块。

本实施例中，报靶器2的无线通信模块为RFM73无线数字通信模 块。

应用上述校枪仪进行枪支校准的方法包含如下步骤：

(1)、将靶体1固定于距离枪支校验距离处；

(2)、将待校验枪支可靠固定在可调支架上；

(3)、将半导体点状激光器组件安装至枪管中，接通电源点 亮激光器；

(4)、观看报靶器2显示光斑着靶坐标，根据坐标距离靶心 的位置差，不断调节枪支所固定支架，使报靶器2显示着靶坐标 为(0,0)为止；

(5)、调整瞄准器具，使瞄准器具对准靶心；

(6)、关闭激光器，校枪完毕。

半导体激光器组件3射出激光模拟枪弹着靶，靶体1上的CCD相 机142采集靶上光斑图像，并通过图像处理电路132计算出光斑位置 参数，再通过无线模块将该数据传输至报靶器2，报靶器2显示出该 数据，为校枪提供客观、准确依据；

如图1和图8所示，无线自动报靶激光校枪训练仪包括可安装在 枪支4的枪管中并与之紧密配合的半导体激光器组件3、靶体1和报 靶器2，报靶器2与靶体1无线通信，并通过电线给激光器供电，半 导体激光器组件3包括半导体激光器32和安装座31，半导体激光器 32设于安装座31的中，使用时，安装座31与枪支4的枪管紧密配 合；

如图2～6所示，靶体1包括外罩11，靶纸123及装夹板12，靶 体架13，CCD组件14和无线通信模块15，外罩11作用为遮光、防 护。装夹板12包括前有机玻璃板121和后有机玻璃板122，中间装 夹靶纸123，前有机玻璃板121上雕刻定位十字线，与靶纸123的定 位十字线对中。靶体架13由后面板134和四个中间支撑131连接组 成，靶体1的后面板134上安装图像处理电路132、无线通信模块15 和CCD相机组件14。

如图5所示，CCD相机组件14包括保护罩141、CCD相机142、 相机座143和滤光片144，滤光片144安装在相机座143上，滤光片 144对进入CCD相机142的杂散光进行阻隔，应用不同波段的激光器， 可方便更换相配套的滤光片144，CCD相机142通过数据线将图像输 送给图像处理电路132。

本发明中CCD相机142包含焦距为2.8mm超短焦镜头并可靠封 装。

本发明中无线传输模块15与图像处理电路132进行数据交换， 将光斑坐标数据送给报靶器2。

本发明中采用橡胶垫133进行支撑并减震。

如图7，本发明的报靶器2包括无线传输模块接收靶体1传来的 着靶坐标数据，包括显示模块、可使用数码管显示也可采用液晶屏显 示X、Y坐标、供电电源及给激光器供电线路。

如图9所示，图像处理电路132包括视频解码器、数字图像信号 处理器、随机动态储存器、可编程逻辑器、串行通信接口和时钟模块， 视频解码器的信号输入端外接标准视频信号，视频解码器的输出端与 数字图像信号处理器的输入端相连，数字图像信号处理器分别与随机 动态储存器、可编程逻辑器相连，时钟模块的输出端与数字图像信号 处理器的输入端相连，数字图像信号处理器的输出端外接串行通信接 口

具体实施例2

与具体实施例1大致相同，区别仅仅在于：

半导体激光器32采用红外波段。

上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上 述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还 可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。