单排光源Ｚ型反射式光幕靶测速定位方法技术

本发明专利技术公开了一种单排光源Ｚ型反射式光幕靶测速定位方法，单排平行光源发出的平行光构成第一道光幕，该第一道光幕经第一反射镜反射后形成第二道光幕，该第二道光幕经过第二反射镜反射后形成第三道光幕，在该第三道光幕末端放置光探测器；当弹丸依次穿越第一、二、三道光幕时对应测得穿越光幕的时刻，通过时间差与靶体尺寸间接求出弹丸过靶速度以及弹丸与第二道光幕相交点在与第一、二、三道光幕垂直平面上的两个坐标；通过光探测器获得弹丸遮挡光线的位置，即得到弹丸与第二道光幕相交点在光探测器的光敏元器件排列方向上的坐标；将测量结果传输给显示设备或者计算机作进一步处理。本发明专利技术可以方便地一次性测量出弹丸的着靶点坐标和测量出弹丸速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于测量弹丸速度以及弹着点坐标技术，特别是一种单排光源Z型反射式 光幕靶测速定位方法。
技术介绍
涉及枪弹射击用自动报靶装置和弹丸速度测量方法。可用于部队进行军事射击训 练、体育射击的训练及比赛、大众娱乐射击活动等方面的自动报靶方向，也可用于军工科研 乃至武器验收等场合实现对 弹丸位置以及速度的测定。除传统的人工报靶技术外，现有的弹着点检测方法主要采用声、光、电等方法。比 如采用导电橡胶靶法、基于图像处理的坐标靶、光电坐标靶法、线阵CCD靶法、声电坐标靶法等。导电橡胶靶法存在靶板寿命的问题；基于图像处理的坐标靶法采用视觉处理的方 法，实际使用效果与算法关系较大，处理结果参差不齐；线阵CCD靶法采用交汇的方式，成 本较高；声靶法是对弹丸激波的检测，存在干扰较大的问题；在实际应用中光电靶法是较 常用的测量弹丸落点的方法。利用光电靶进行弹着点定位常用的有两种方式，一种是多光幕法，如采用四个光 幕靶实现对弹着点的测量的方法(倪晋平，崔长青，田会等.四光幕交汇立靶测试系统及纸 靶校准方法.西安工业学院学报，2004,24(04) :319-323)，该方法通过对时间的测量而推 算出着靶点的位置，该方法同时也可以测量出弹丸速度；另外一种对弹着点定位的方法是 采用的激光网络坐标靶法(秦向军，周汉昌.激光光幕自动报靶系统的设计与实现.计量 与测试技术，2009，36 (3) 30-31)，该方法通过对弹丸遮挡住的光探测器的具体位置进行检 测(即直接测量位置)，从而实现对弹丸着靶点的位置进行测量。四光幕靶法可以测量出弹丸着靶点的位置与速度，但是需要四套光源及光探测 器。激光网络坐标靶法采用的单个十字交叉激光靶需要两套光源及光探测器，只能测量出 着靶点位置，无法测量出弹丸速度。采用激光网络坐标靶法想要同时测出速度，需要两套单 个十字交叉靶，及4套光源及光探测器。中北大学周承仙等(周承仙，李仰军，武锦辉等.弹 丸速度及弹着点坐标测量系统研究.弹道学报，2008，20(1) 55-58)采用了 64个点对 点激光器和探测器，16对为一组，需要四组。以上两种方法，想要同时测量出弹丸着靶点及弹丸速度，均需要4套光源及光探 测器。目前利用多光幕测量弹丸速度及弹着点逐渐成为趋势，如中国专利技术专利 200710019000. 6，利用4套光源及光探测器外加2面反射镜，构建了 6道光幕来实现对弹着 点的测量。下面是现有技术利用反射镜将光光幕拓展形成多道光幕的方法文献 1 ；Yu Jiyan, Li Yongxin, Wang Xiaoming, Velocity Measurement Using SingleOptical Detector and Two Reflectors. International Conference onInformation Technologyand Computer Science (ITCS2009)。采用了两面反射镜将普通平行光幕扩展成3道光幕，实现了利用一个光源及一个光探测器对弹丸速度的测量，由于此 方法着重于测量弹丸速度，采用的光探测器是不可定位式探测器，因此无法确定出弹丸在 两个方向上的着靶点坐标。文 献 2 :Yu Jiyan，Wang Xiaoming，Li Yongxin, Velocity and Position Measurement forProjectile Using Double Optical Detectors and Reflectors， The International Symposium onPhotonics and Optoelectronics (SOPO 2009)。米用 了两个 光源及两个光探测器，外加2面反射镜，构建了 4道光幕，光探测器为不可定位式光探测器， 通过对时间的测量可以实现对弹丸着靶点及速度的测量。此方法虽然可以测量出弹丸速度 及着靶点坐标，但是采用了两套光源及光探测器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用一套光源及光探测器实现对弹丸着靶点以及弹 丸速度进行测量的方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种单排光源Z型反射式光幕靶测速定位方 法，步骤如下(1)单排平行光源发出的平行光构成第一道光幕，该第一道光幕经第一反射镜反 射后形成第二道光幕，该第二道光幕经过第二反射镜反射后形成第三道光幕，在该第三道 光幕末端放置光探测器，第一道光幕与第三道光幕平行，第一道光幕、第二道光幕与第三道 光幕构成一个光幕靶体，且所述的第一、二、三道光幕在与该第一、二、三道光幕垂直平面上 的投影是“Z”字形或者是反“Z”字形；(2)当弹丸依次穿越第一、二、三道光幕时对应测得穿越光幕的时刻，通过靶体尺 寸与时间差的关系求出弹丸过靶速度以及弹丸与第二道光幕相交点在与第一、二、三道光 幕垂直平面上的两个坐标；(3)通过光探测器获得弹丸遮挡光线的位置，即得到弹丸与第二道光幕相交点在 光探测器的光敏元器件排列方向上的坐标；(4)将测量结果传输给显示设备或者计算机作进一步处理。本专利技术与现有技术相比，其显著优点⑴利用反射镜将光幕多次反射，以达到节 省光源及光探测器的目的，节省成本，只用单排光源，光幕成本为现有测试方法的四分之一 或二分之一。(2)采用相同光源及光探测器的情况下，本专利技术的方法可以成倍地拓展靶体尺 寸。(3)方法简单、解算简单。(4)由于采用了一组光源及光探测器，器件响应一致性好，测 时精度高。(5)可以方便地一次性测量出弹丸的着靶点坐标和测量出弹丸速度。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1是正Z型靶体原理结构图。图2是靶体xOy平面投影图。图3是连续型平行光幕构成示意图。图4是点对点激光光幕示意图。图5是点对点光源Z型光幕靶结构。图6是实验布局示意图。图7是光敏检测电路。图8是高速摄影机所拍照片。具体实施方式 结合图1，本专利技术单排光源Z型反射式光幕靶测速定位方法，步骤如下(1)单排平行光源1发出的平行光构成第一道光幕S1,该第一道光幕S1经第一反 射镜R1反射后形成第二道光幕S2,该第二道光幕S2经过第二反射镜R2反射后形成第三道 光幕S3,在该第三道光幕S3末端放置光探测器2，第一道光幕S1与第三道光幕S3平行，第一 道光幕S1、第二道光幕S2与第三道光幕S3构成一个光幕靶体，且所述的第一、二、三道光幕 S1, S2、S3在与该第一、二、三道光幕Sp S2, S3垂直平面上的投影是“Z”字形或者是反“Z”字 形；(2)当弹丸依次穿越第一、二、三道光幕S” S2, S3时对应测得穿越光幕的时刻、、 t2、t3，通过靶体尺寸与时间差的关系求出弹丸过靶速度以及弹丸与第二道光幕S2相交点在 与第一、二、三道光幕Si、S2, S3垂直平面上的两个坐标；(3)通过光探测器2获得弹丸遮挡光线的位置，即得到弹丸与第二道光幕S2相交 点在光探测器2的光敏元器件排列方向上的坐标；(4)将测量结果通过有线、无线等方式传输给显示屏等显示设备或者计算机作进 一步处理。实施例一、推导过程举例在图1中，单排平行光源1，发射出平行光构成第一道光幕S1,该第一道光幕S1经 第一反射镜R1反射后形成第二道光幕S2,该第二道光幕S2经过第二反射镜R2反射后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单排光源Ｚ型反射式光幕靶测速定位方法，其特征在于步骤如下：（１）单排平行光源［１］发出的平行光构成第一道光幕［Ｓ↓［１］］，该第一道光幕［Ｓ↓［１］］经第一反射镜［Ｒ↓［１］］反射后形成第二道光幕［Ｓ↓［２］］，该第二道光幕［Ｓ↓［２］］经过第二反射镜［Ｒ↓［２］］反射后形成第三道光幕［Ｓ↓［３］］，在该第三道光幕［Ｓ↓［３］］末端放置光探测器［２］，第一道光幕［Ｓ↓［１］］与第三道光幕［Ｓ↓［３］］平行，第一道光幕［Ｓ↓［１］］、第二道光幕［Ｓ↓［２］］与第三道光幕［Ｓ↓［３］］构成一个光幕靶体，且所述的第一、二、三道光幕［Ｓ↓［１］、Ｓ↓［２］、Ｓ↓［３］］在与该第一、二、三道光幕［Ｓ↓［１］、Ｓ↓［２］、Ｓ↓［３］］垂直平面上的投影是“Ｚ”字形或者是反“Ｚ”字形；（２）当弹丸依次穿越第一、二、三道光幕［Ｓ↓［１］、Ｓ↓［２］、Ｓ↓［３］］时对应测得穿越光幕的时刻ｔ↓［１］、ｔ↓［２］、ｔ↓［３］，通过靶体尺寸与时间差的关系求出弹丸过靶速度以及弹丸与第二道光幕［Ｓ↓［２］］相交点在与第一、二、三道光幕［Ｓ↓［１］、Ｓ↓［２］、Ｓ↓［３］］垂直平面上的两个坐标；（３）通过光探测器［２］获得弹丸遮挡光线的位置，即得到弹丸与第二道光幕Ｓ↓［２］相交点在光探测器［２］的光敏元器件排列方向上的坐标；（４）将测量结果传输给显示设备或者计算机作进一步处理。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于纪言，王晓鸣，李永新，李文斌，高旭东，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]