董高慶 柳吉齡 田新月 宋學會

槍用白光瞄準鏡校準儀全貌圖

研發(fā)背景

對槍用白光瞄準鏡各種光學參數(shù)的檢測，目前主要是采用多臺儀器、設備分步測量單一參數(shù)的方法，這些方法主要存在以下不足：一是專用測量儀器、設備多，儀器、設備的通用性差;二是對眾多專用測量儀器、設備的定期校正和標定困難，儀器、設備之間的匹配一致性差;三是在測量不同參數(shù)時需頻繁更換儀器或設備（如靶板）;四是儀器、設備占用場地大，不方便轉(zhuǎn)移、攜帶;五是所記錄的測量數(shù)據(jù)不便長期保存和查詢。

上述不足使得槍用白光瞄準鏡的檢測工作無法在部隊基層單位實施。即便是一般性維護，也需要到駐地修理單位或返廠檢修，直接影響了作戰(zhàn)部隊的快速反應能力。為此，中國人民解放軍某部于2018年研發(fā)成功一款槍用白光瞄準鏡校準儀，可為我軍、公安武警部隊提供有效的檢查校準手段，提高武器的射擊性能，增強部隊的戰(zhàn)斗力。

槍用白光瞄準鏡校準儀主要由大口徑平行光管、精密電動轉(zhuǎn)臺及步進電機控制器、計算機及檢測軟件、電源等部分組成。圖中未顯示計算機及檢測軟件、電源

用途及功能

槍用白光瞄準鏡校準儀（以下簡稱校準儀）為可移動式，并且可測定瞄準鏡的諸多參數(shù)。也就是說，其能夠根據(jù)槍用白光瞄準鏡的檢校需求，在盡可能短的時間內(nèi)進行儀器布設、開展檢校，可用于一線作戰(zhàn)部隊的戰(zhàn)前裝備檢校、軍械修理單位的裝備維修后檢校、公安武警執(zhí)行特勤前的裝備檢校。

校準儀是光、機、電結(jié)合的精密儀器，可在室內(nèi)或室外使用，用數(shù)字式液晶顯示屏代替?zhèn)鹘y(tǒng)測量儀器上光學平行光管的分劃板，并通過計算機進行計算、控制。

校準儀不但具有傳統(tǒng)光學平行光管的各項功能，還擴展了平行光管的用途。此外，還具有動態(tài)測量、在線存儲數(shù)據(jù)等功能，主要用于對各種白光瞄準鏡（以95式5.8mm槍族配用的白光瞄準鏡為主，改用固定瞄準鏡的支架后，可檢查其他槍械配用的白光瞄準鏡）及鏡槍系統(tǒng)的檢查校正。

更詳細地說，校準儀可檢測白光瞄準鏡分劃板的傾斜度;可無限遠對焦檢測;檢測零位走動量，并判定零位走動量是否合格;檢測視場、視差;檢測校槍調(diào)節(jié)范圍（例如，瞄準100m處，將瞄準鏡的方向手輪旋轉(zhuǎn)到最右邊，再旋轉(zhuǎn)到最左邊，對應槍的瞄準點左右有個范圍，這就是校槍調(diào)節(jié)范圍）及其偏移量是否合格;檢測各種調(diào)節(jié)手輪的空回量是否滿足技術(shù)指標要求。

大口徑平行光管示意圖

大口徑平行光管底座上設有水平儀

校準儀組成

校準儀主要由大口徑平行光管、精密電動轉(zhuǎn)臺及步進電機控制器、計算機及檢測軟件、電源等組成。

大口徑平行光管

大口徑平行光管的重要用途是，能夠獲得無限遠的平行光，其主要由光源、液晶顯示屏、反射鏡、物鏡、外殼等組成。光源主要由高亮度的白光LED燈與積分球組合而成。LED燈功率3～5W，亮度可以根據(jù)實際需要進行調(diào)節(jié)。積分球是一個內(nèi)壁涂有漫反射材料的空腔球體，又稱光度球或光通球等。球壁上設有進光孔、出光口，LED燈設在積分球進光孔處，其發(fā)出的光線由進光孔進入積分球，經(jīng)過積分球內(nèi)壁涂層的多次漫反射，形成柔和、均勻的光線，照射在出光口的液晶顯示屏上，即光源是為液晶顯示屏提供均勻且亮度可調(diào)的背光光源。

液晶顯示屏上的光線（需要特別說明的是，計算機產(chǎn)生的分劃線等圖像信號也同時輸出至液晶屏上，經(jīng)過光源所發(fā)出的柔和、均勻的光線照射，得到所需的亮度）經(jīng)反光鏡反射后，再通過物鏡形成模擬無限遠的平行光路，以此來測量白光瞄準鏡的各種技術(shù)性能指標是否符合要求，并加以校正。

值得一提的是，大口徑平行光管采用折反式光路設計，加入反光鏡使其光路長度減少了一半，很好地解決了縮小校準儀體積的問題。

物鏡采用大口徑設計，通光口徑φ80mm，焦距500mm，視場角2°。

精密電動轉(zhuǎn)臺及步進電機控制器

精密電動轉(zhuǎn)臺支架頂部設有導軌，用于安裝被測瞄準鏡。支架可在精密電動轉(zhuǎn)臺底座上精密旋轉(zhuǎn)，其精密旋轉(zhuǎn)由步進電機驅(qū)動，而步進電機控制器精密控制步進電機的轉(zhuǎn)動。

精密電動轉(zhuǎn)臺安裝在大口徑平行光管底座上，該底座上設有水平儀。在使用校準儀之前，需要將水平儀的氣泡位置調(diào)至居中位置，以保證校準儀能夠處于水平狀態(tài)，從而提高校準儀的校正精度。

計算機及其檢測軟件

計算機具有VGA+DVI雙輸出，分辨率不低于1024×768;體積小，功耗低。計算機的開放式設計環(huán)境，更易于功能擴展和性能升級。

檢測軟件安裝在計算機中，該軟件具有電子式測量靶板生成、數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)管理、報告生成與打印等功能。

為了減小人為主觀因素對校準結(jié)果的影響，提高檢測精度，在計算機上，通過軟件設計產(chǎn)生精度滿足要求的各種檢校圖案，并按要求改變檢校圖案的形狀或位置，使輸出到液晶顯示屏上的十字分劃線可以根據(jù)需要進行移動，通過調(diào)節(jié)十字分劃線與被校白光瞄準鏡十字線的重合，精確顯示白光瞄準鏡十字線對應的坐標位置，根據(jù)十字分劃線在液晶顯示屏上移動的距離和物鏡的焦距，可以得出被校白光瞄準鏡的檢測參數(shù);液晶顯示屏上的十字分劃最小移動量為0.1密位，且十字分劃可繞中心點旋轉(zhuǎn)，最小旋轉(zhuǎn)角度為1'。在視差測量時分為1'和2'兩檔，增加了檢校便捷性。

測量結(jié)果在計算機顯示屏上自動顯示，并且計算機具有被測對象名稱、型號及測量結(jié)果存檔、歷史數(shù)據(jù)查詢、打印輸出等功能。

精密電動轉(zhuǎn)臺支架頂部設有導軌，用于安裝被測瞄準鏡

步進電機控制器

主要參數(shù)檢測

校準儀主要具有分劃傾斜檢測、無限遠對焦與檢測、零位走動檢測、光標零位調(diào)整范圍檢測、視場檢測、視差檢測等功能。

分劃傾斜檢測

分劃傾斜檢測是由計算機軟件產(chǎn)生分劃傾斜檢測圖案，并顯示在計算機液晶屏上，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)校準儀的分劃，使之與被測白光瞄準鏡分劃重合而進行的定量測量。

進行垂直方向的分劃傾斜檢測時，首先調(diào)整校準儀液晶分劃，使液晶分劃垂直線下部的十字交叉中心點對準被測白光瞄準鏡分劃垂直線下端，記錄液晶分劃十字線中心點位置坐標。然后圍繞下部十字對準點旋轉(zhuǎn)校準儀液晶分劃垂直線至與被測白光瞄準鏡分劃垂直線相重合，并記錄此時液晶分劃十字線中心點的位置坐標。通過軟件算出旋轉(zhuǎn)角度，即可定量計算被測白光瞄準鏡分劃垂直線的傾斜量。

同樣的方法可以測量水平方向的分劃傾斜量。計算機軟件可設定分劃傾斜量允許誤差閾值，作為判斷瞄準鏡分劃傾斜合格的依據(jù)。＼

該方法不僅可以判斷分劃板傾斜是否合格，還可精確測量分劃水平線、垂直線的傾斜量。而傳統(tǒng)的檢測方法是使被檢瞄準鏡的分劃板中心與檢測儀器分劃板中心重合，用肉眼觀察瞄準鏡分劃板垂直線是否落在儀器分劃板上±1'的公差帶內(nèi)，以此來判斷瞄準鏡的分劃傾斜量是否合格。

分劃傾斜檢測圖案無限遠對焦分劃圖案

無限遠對焦檢測

無限遠對焦檢測與通常使用平行光管進行檢測的方法一致。由計算機軟件產(chǎn)生無限遠對焦分劃圖案，該分劃圖案位于無限遠處，相當于無限遠處的物體，調(diào)整瞄準鏡的無限遠焦距，觀察這個圖案是否清晰，若清晰則瞄準鏡可無限遠調(diào)焦，否則判定其不合格。

零位走動量檢測

零位走動量檢測用以對瞄準鏡進行使用、沖擊或震動等試驗前、后分劃板漂移量的檢測。

由計算機軟件產(chǎn)生零位走動檢測圖案，測量并記錄振動前瞄準鏡的零位，或者從數(shù)據(jù)庫中調(diào)入瞄準鏡出廠（或上次檢測）時的零位數(shù)據(jù)。瞄準鏡經(jīng)過使用或振動后，再次測量并記錄振動后的瞄準鏡零位數(shù)據(jù)，兩者進行比較、計算，即可得到瞄準鏡的零位走動量。根據(jù)事先輸入的零位走動量允差值，可判斷瞄準鏡分劃板零位走動量合格與否。

視場檢測

傳統(tǒng)方法是將被檢瞄準鏡放置在視場儀前面并盡量靠近，調(diào)整被檢瞄準鏡分劃中心，使之與視場儀分劃板中心重合，測量者通過被檢瞄準鏡觀察視場儀內(nèi)帶有角度分劃的分劃板，在出瞳位置所能觀察到的最大范圍即為瞄準鏡的視場，故而僅能定性判斷。

而本校準儀的視場檢測方法是，將被測瞄準鏡裝夾在校準儀物鏡前方的精密電動轉(zhuǎn)臺支架上，保持兩者的光軸重合，通過步進電機控制器使精密電動轉(zhuǎn)臺支架旋轉(zhuǎn)，將被測瞄準鏡視場的一處邊緣對準校準儀專用靶板垂直線，記錄此時轉(zhuǎn)臺數(shù)值。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺將視場另一邊緣移至專用靶板垂直線，記錄此時轉(zhuǎn)臺數(shù)值，可計算得出視場范圍。此方法為定量測量，在此基礎上也可進行定性判斷。

零位走動檢測界面

視差檢測

視差檢測方法主要有3種，分別如下：

方法1，由計算機軟件產(chǎn)生視差檢測圖案，并顯示在校準儀液晶屏上。調(diào)整校準儀液晶屏分劃，使其分劃中心與被測瞄準鏡分劃中心重合，并且液晶屏分劃垂直線與被測瞄準鏡分劃垂直線平行。用擺頭法觀察被測瞄準鏡的分劃垂直線移動情況，當人眼在被檢瞄準鏡出瞳平面內(nèi)擺動時，就可以發(fā)現(xiàn)液晶屏分劃垂直線和被檢瞄準鏡分劃垂直線之間會發(fā)生相對位移，位移量的大小，就表示被測瞄準鏡視差的大小。據(jù)此，即可判定被測瞄準鏡的視差是否合格。

計算機軟件產(chǎn)生的視差檢測圖案中，中間白色方框部分對應物鏡張角是±1'的公差帶，兩邊的黑色豎方條每條寬度對應物鏡張角是2'，用此視差公差帶可判斷出被測瞄準鏡是1'或2'的視差。

擺頭法視差檢測圖案

方法2，擺頭法測視差時，也可首先將校準儀液晶屏的分劃中心調(diào)至頭擺至左邊所能看到的位置并記錄。然后將頭擺至右邊，再將校準儀液晶屏的分劃中心調(diào)至頭擺至右邊所能看到的位置并記錄，通過軟件計算移動量并顯示出最終測得的視差。

方法3，視度筒法。檢驗人員先將視度筒調(diào)為零視度狀態(tài)（沿視度筒軸向移動其物鏡，使其表面的刻線與視度筒鏡管表面的“0”刻線對齊，此時即為視度筒零視度狀態(tài)），然后旋轉(zhuǎn)視度筒目鏡，使檢驗人員通過目鏡清楚地看到視度筒分劃板的刻線。檢驗人員通過視度筒和被檢瞄準鏡觀察專用的分劃板，沿軸向移動視度筒物鏡，直到能同時看清楚視度筒分劃板和專用的分劃板，擺頭觀察兩者是否發(fā)生相對位移，如無相對位移，則此時從視度筒鏡管表面得到一個視度讀數(shù)值a，此讀數(shù)是目標在被檢瞄準鏡中成像的視度值。爾后，檢驗人員通過視度筒直接觀察被檢瞄準鏡分劃板，再一次調(diào)節(jié)視度筒物鏡，直到能同時看清楚被檢瞄準鏡分劃板和視度筒分劃板，并且當擺頭時兩者不發(fā)生相對位移，此時由視度筒鏡管表面又得到一個讀數(shù)b。兩讀數(shù)之差值a-b就是被檢瞄準鏡的視差量。

電源

兩種電源供電，既能在220V的交流電下正常工作，又能在車載電源（直流電12V）下正常工作，適用于戰(zhàn)場環(huán)境。

結(jié)束語

由平行光管物鏡、反射鏡、目標分劃及LED燈光源等構(gòu)成的光路折反式光學系統(tǒng)，縮短了光程，結(jié)構(gòu)簡單，減少了校準儀的質(zhì)量及體積，性能穩(wěn)定，測量精度高，使用方便;設計使用數(shù)字式液晶屏代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光學測量靶板，通過計算機切換顯示屏的分劃圖案，在一臺設備上實現(xiàn)了光學儀器無限遠對焦、分劃傾斜、視差及零位走動等不同參數(shù)的自動測量，避免了頻繁更換靶板導致儀器檢測精度降低的問題，減少了檢驗人員的數(shù)量，提高了測量精度和檢測效率;具有測量報告自動生成、測量數(shù)據(jù)管理、結(jié)果打印等功能，便于車載和野戰(zhàn)部隊配備使用，為輕武器裝備常規(guī)檢測提供了有效的檢測與分析手段。

校準儀滿足“通用化、系統(tǒng)化、模塊化”及“可靠性、維修性、保障性、安全性、測量性及環(huán)境適應性”設計要求，可直接用于瞄準鏡的日常零位精度及失調(diào)檢校，解決了槍用白光瞄準鏡空彈檢查與校正零位的難題;作為基層部隊的車載設備配置使用時，可以快速機動地對部隊裝備的白光觀瞄類光學設備進行檢測，能夠有效提高部隊的快速反應能力與作戰(zhàn)保障能力。