一种无框型光电靶及其实弹报靶方法技术

本发明专利技术提出了一种无框型光电靶，防弹板、总控盒、测角传感器和照明光源安装在底板上，防弹板和靶纸的靶面分别位于底板的前后两侧，总控盒、测角传感器、照明光源位于防弹板和靶面之间，防弹板上边缘高于底板上的工作部件，起保护作用；测角传感器为四个，照明光源为两个，两个测角传感器和一个照明光源形成一组探测单元，形成一个检测面，两组探测单元分别构成检测面和后检测面，两个检测面和靶纸靶面互相平行。本发明专利技术还提出一种基于无框型光电靶的实弹报靶方法。本发明专利技术有效地解决了子弹斜入射靶面时带来的误差问题，提高了整体设备装置的报靶精度，并且简化了整体的结构，提高了整机的工作安全性和可靠性，减少了设备在使用中的维护工作量。维护工作量。维护工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种无框型光电靶及其实弹报靶方法


[0001]本专利技术涉及武器射击训练报靶设备，具体涉及一种空间布阵传感器的无框型光电靶及其实弹报靶方法。

技术介绍

[0002]在轻武器实弹射击时，子弹打在靶纸上的位置，决定了射手的最终射击成绩。原始的方法是通过人工查看弹孔在靶纸上的位置，计算射击成绩。随着技术的发展，多种自动报靶的设备因运而生，人们不需要手工查看靶纸上的弹孔，即能自动输出子弹在靶纸上的位置。到目前为止，人们已经专利技术了导电式、激波(超声波)传感、光学(激光)传感等多种方法的报靶产品。这些产品各有优缺点，但总体上具有精度不高或防弹性能不好等缺点。
[0003]最早的实弹报靶方法是做成分区导电检测的形式，靶子有前后两面，都为导电的铝膜或导电橡胶皮，当子弹穿过靶面时接通两面，产生一个短路脉冲，通过接通不同的环区和方位，经信号处理输出子弹打在靶上的环数和方位。该方法是精度低，子弹密集部位容易将导电层被打脱落，就不能继续工作了。
[0004]当前较为多见的是激波(超声波)报靶形式。该方法是在靶面下方布设了几个激波探头，当子弹飞行时会产生激波，这些探头能探测到子弹产生的激波，通过计算处理激波到达各个探头的时间差，即可获得子弹在靶面上的位置坐标，从而进行报靶输出。该方法是结构简单，但是精度不高，也不能进行低速子弹的报靶。
[0005]近年来在光学报靶方面出现了一些相关产品，具体方法是在靶面区域前方布设一个交叉光幕，当子弹穿过靶面时，将对光幕有遮挡，通过检测被遮挡的的位置，经过相应的计算处理，即可获知子弹在光幕中对应的位置坐标，进而给出靶面上的弹孔位置，实现报靶。现有的光学报靶样式有如《基于光敏管阵列激光靶的算法设计及应用》(《工艺技术与职业教育》2020年3月)介绍的结构，为水平和垂直方向正交布局，通过检测子弹产生阴影的位置，推算出相应的子弹位置坐标。另一种常见的光学报靶样式如专利《CN111811326A激光靶、激光L形光幕智能报靶系统及其报靶方法》，该方法设计了两组激光发射和接收装置，一个激光点和对角的L形组成一个角度测量的装置，探测到子弹的遮挡光幕产生阴影的一个方位。另一组装置则探测另一个方位，将两个方位数据合在一个平面内，再通过整个装置的物理尺寸大小，计算出子弹正入射时在靶面的坐标位置。所有的光学报靶方法中，光源和检测元件分别布设在靶面的四周，不能放置在一侧，需要形成一个完整的框体，暴露在空中的部分易被子弹击中，需要对整个框体进行防弹处理，导致整体设备笨重、造价高，也不便于安装使用。
[0006]在当前的激波或光学报靶设备中，传感器所在的检测平面和靶纸平面有一定的距离，不能重合，工作时假设子弹垂直靶面和检测面正入射，按检测面坐标正投影到靶纸上换算射击成绩。因此当子弹不是正对靶面斜射时，检测面所得出的坐标和靶面坐标就会有偏差，这种偏差有时会达到几个毫米，这么大的误差会导致靠近环线边缘的弹孔产生环数成绩的错误等问题，这是非常重要而又苦于无法解决的难题。如附图2所示，传感器检测面T1
到靶纸面T的距离为d，通常认为子弹是垂直射入靶面，因此可将子弹在T1面中PS点的位置坐标当作靶面上弹孔位置。但是当子弹和靶面垂线有夹角为a时，产生的弹孔坐标误差为e：e＝d*tan(a)。常见的尺寸d大约为40mm左右。假设按d＝40mm，子弹偏角a＝5
°
，则误差e为：e＝d*tan(a)＝40*tan(5
°
)＝3.5mm。这样的偏差是比较大的，在略有一定精度要求时，就会导致射手的射击成绩出错，例如8环的弹孔变成了7环的成绩，因此不能满足使用要求。即使射手射击方向正确，但是由于靶体设备放置的方向不准，没有完全正对射手，同样会产生上述的偏角误差问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提出一种空间布阵传感器的无框型光电靶及其实弹报靶方法。
[0008]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种无框型光电靶，包括防弹板、总控盒、底板、测角传感器、照明光源、靶板和靶纸，其中：
[0009]所述底板位于整体装置的下方，防弹板、总控盒、测角传感器和照明光源安装在底板上，防弹板和靶纸的靶面分别位于底板的两侧，总控盒、测角传感器、照明光源位于防弹板和靶面之间，防弹板上边缘高于底板上的工作部件，起保护作用；
[0010]所述测角传感器为四个，照明光源为两个，两个测角传感器和一个照明光源形成一组探测单元，形成一个检测面，两组探测单元分别构成检测面和后检测面，两个检测面和靶纸靶面互相平行；当子弹以空间直线为轨迹依次穿过各检测面时，被对应光源照亮，同时两个测角传感器探测子弹相对各自光轴的偏角，发送给总控盒计算子弹穿过该检测面的交点位置，进而结合空间位置关系，计算靶面上的弹孔的坐标。
[0011]进一步的，所述总控盒内包含主控电路板和信号接口电路板，其中主控电路板和照明光源通过电缆相联接，驱动光源发光，主控电路板和测角传感器通过电缆线相联接，采集测角传感器所获得的测角信号数据，主控电路板对采集到的测角信号进行处理和运算，得到子弹射击后靶面上弹孔的位置坐标数据，通过接口电路板经信号电缆和上位机进行传输，在上位机上进行报靶显示、记录射击成绩。
[0012]进一步的，所述测角传感器包含传感器镜头、传感器壳体、内部固定螺钉、隔圈、传感器芯片、芯片底板和传感器固定螺钉，在传感器壳体上方胶结有传感器镜头，传感器壳体空腔内通过隔圈和内部固定螺钉将芯片底板固定；在芯片底板上搭载联接有传感器芯片，芯片底板下方焊接有引线和总控盒相联，发送传感器采集到的信号；测角传感器通过底部的两个传感器固定螺钉安装在底板上。
[0013]更进一步的，所述传感器芯片选择PSD类型，通过光电信号的转换处理，获得成像光点在芯片上的位置数据。
[0014]进一步的，所述照明光源包含有光源窗口玻璃、激光器、光源壳体和光源固定螺钉，其中激光器通过卡接或压接安装在光源壳体中，焊接引脚穿过相应的小孔，在下方的空腔内再焊接导线，该导线经过光源壳体上的走线孔和和总控盒相联；光源壳体上方通过胶结方式固定窗口玻璃；照明光源通过底部的两个光源固定螺钉安装在底板上。
[0015]更进一步的，所述激光器为半导体激光器，其发光具有散射的特性，所发散的激光通过窗口玻璃以一定的角度向上照射。
[0016]更进一步的，所述激光器替换为单个LED或者LED阵列。
[0017]一种实弹报靶方法方法，基于所述的无框型光电靶实现实弹报靶，当子弹以空间直线为轨迹依次穿过两个检测面和靶面时，利用测角传感器和照明光源确定子弹与两个检测面的交点坐标，再通过空间位置关系计算靶面上的弹孔的坐标。
[0018]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)通过将光电测角传感器设计为空间立体布局结构，通过对子弹飞行的空间轨迹探测，有效地解决了子弹斜入射靶面时带来的误差问题，提高了整体设备装置的报靶精度。2)将照明光源、测角传感器等部件均设计在靶面的下方一侧，无需在靶面周围的空间形成包含工作部件的框体，简化了整体的结构，没有空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无框型光电靶，其特征在于，包括防弹板(1)、总控盒(2)、底板(3)、测角传感器(4)、照明光源(5)、靶板(6)和靶纸(7)，其中：所述底板(3)位于整体装置的下方，防弹板(1)、总控盒(2)、测角传感器(3)和照明光源(5)安装在底板(3)上，防弹板(1)和靶纸(7)的靶面分别位于底板的两侧，总控盒(2)、测角传感器(4)、照明光源(5)位于防弹板(1)和靶面之间，防弹板(1)上边缘高于底板(3)上的工作部件，起保护作用；所述测角传感器为四个，照明光源为两个，两个测角传感器和一个照明光源形成一组探测单元，形成一个检测面，两组探测单元分别构成检测面和后检测面，两个检测面和靶纸靶面互相平行；当子弹以空间直线为轨迹依次穿过各检测面时，被对应光源照亮，同时两个测角传感器探测子弹相对各自光轴的偏角，发送给总控盒(2)计算子弹穿过该检测面的交点位置，进而结合空间位置关系，计算靶面上的弹孔的坐标。2.根据权利要求1所述的无框型光电靶，其特征在于，所述总控盒(2)内包含主控电路板(2
‑
1)和信号接口电路板(2
‑
2)，其中主控电路板(2
‑
1)和照明光源(5)通过电缆相联接，驱动光源发光，主控电路板(2
‑
1)和测角传感器(4)通过电缆线相联接，采集测角传感器(4)所获得的测角信号数据，主控电路板(2
‑
1)对采集到的测角信号进行处理和运算，得到子弹射击后靶面上弹孔的位置坐标数据，通过接口电路板(2
‑
2)经信号电缆(2
‑
3)和上位机进行传输，在上位机上进行报靶显示、记录射击成绩。3.根据权利要求1所述的无框型光电靶，其特征在于，所述测角传感器(4)包含传感器镜头(4
‑
1)、传感器壳体(4
‑
2)、内部固定螺钉(4
‑
3)、隔圈(4
‑
4)、传感器芯片(4
‑
5)、芯片底板(4
‑
6)和传感器固定螺钉(4
‑
7)，在传感器壳体(4
‑
2)上方胶结有传感器镜头(4
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【专利技术属性】
技术研发人员：吕战强，吴海东，杨国平，闫德凯，谢宇宙，吴泽楷，袁野，
申请(专利权)人：中国人民解放军总参谋部第六十研究所，
类型：发明
国别省市：