董高慶 柳吉齡 田新月 宋學(xué)會

槍用白光瞄準(zhǔn)鏡校準(zhǔn)儀全貌圖

研發(fā)背景

對槍用白光瞄準(zhǔn)鏡各種光學(xué)參數(shù)的檢測，目前主要是采用多臺儀器、設(shè)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(shè)備多，儀器、設(shè)備的通用性差;二是對眾多專用測量儀器、設(shè)備的定期校正和標(biāo)定困難，儀器、設(shè)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(shè)備（如靶板）;四是儀器、設(shè)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(zhǔn)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(hù)，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(yīng)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(zhǔn)鏡校準(zhǔn)儀，可為我軍、公安武警部隊提供有效的檢查校準(zhǔn)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(zhǔn)鏡校準(zhǔn)儀主要由大口徑平行光管、精密電動轉(zhuǎn)臺及步進(jìn)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(zhǔn)鏡校準(zhǔn)儀（以下簡稱校準(zhǔn)儀）為可移動式，并且可測定瞄準(zhǔn)鏡的諸多參數(shù)。也就是說，其能夠根據(jù)槍用白光瞄準(zhǔn)鏡的檢校需求，在盡可能短的時間內(nèi)進(jìn)行儀器布設(shè)、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(zhǔn)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(xué)平行光管的分劃板，并通過計算機進(jìn)行計算、控制。

校準(zhǔn)儀不但具有傳統(tǒng)光學(xué)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(zhǔn)鏡（以95式5.8mm槍族配用的白光瞄準(zhǔn)鏡為主，改用固定瞄準(zhǔn)鏡的支架后，可檢查其他槍械配用的白光瞄準(zhǔn)鏡）及鏡槍系統(tǒng)的檢查校正。

更詳細(xì)地說，校準(zhǔn)儀可檢測白光瞄準(zhǔn)鏡分劃板的傾斜度;可無限遠(yuǎn)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(zhǔn)100m處，將瞄準(zhǔn)鏡的方向手輪旋轉(zhuǎn)到最右邊，再旋轉(zhuǎn)到最左邊，對應(yīng)槍的瞄準(zhǔn)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(biāo)要求。

大口徑平行光管示意圖

大口徑平行光管底座上設(shè)有水平儀

校準(zhǔn)儀組成

校準(zhǔn)儀主要由大口徑平行光管、精密電動轉(zhuǎn)臺及步進(jìn)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(yuǎn)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(jìn)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(shè)有進(jìn)光孔、出光口，LED燈設(shè)在積分球進(jìn)光孔處，其發(fā)出的光線由進(jìn)光孔進(jìn)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(yuǎn)的平行光路，以此來測量白光瞄準(zhǔn)鏡的各種技術(shù)性能指標(biāo)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(shè)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(zhǔn)儀體積的問題。

物鏡采用大口徑設(shè)計，通光口徑φ80mm，焦距500mm，視場角2°。

精密電動轉(zhuǎn)臺及步進(jìn)電機控制器

精密電動轉(zhuǎn)臺支架頂部設(shè)有導(dǎo)軌，用于安裝被測瞄準(zhǔn)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(jìn)電機驅(qū)動，而步進(jìn)電機控制器精密控制步進(jìn)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(shè)有水平儀。在使用校準(zhǔn)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(zhǔn)儀能夠處于水平狀態(tài)，從而提高校準(zhǔn)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(shè)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(zhǔn)結(jié)果的影響，提高檢測精度，在計算機上，通過軟件設(shè)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(jìn)行移動，通過調(diào)節(jié)十字分劃線與被校白光瞄準(zhǔn)鏡十字線的重合，精確顯示白光瞄準(zhǔn)鏡十字線對應(yīng)的坐標(biāo)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(zhǔn)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(shè)有導(dǎo)軌，用于安裝被測瞄準(zhǔn)鏡

步進(jìn)電機控制器

主要參數(shù)檢測

校準(zhǔn)儀主要具有分劃傾斜檢測、無限遠(yuǎn)對焦與檢測、零位走動檢測、光標(biāo)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(zhǔn)儀的分劃，使之與被測白光瞄準(zhǔn)鏡分劃重合而進(jìn)行的定量測量。

進(jìn)行垂直方向的分劃傾斜檢測時，首先調(diào)整校準(zhǔn)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(zhǔn)被測白光瞄準(zhǔn)鏡分劃垂直線下端，記錄液晶分劃十字線中心點位置坐標(biāo)。然后圍繞下部十字對準(zhǔn)點旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)儀液晶分劃垂直線至與被測白光瞄準(zhǔn)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(biāo)。通過軟件算出旋轉(zhuǎn)角度，即可定量計算被測白光瞄準(zhǔn)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(shè)定分劃傾斜量允許誤差閾值，作為判斷瞄準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)鏡的分劃傾斜量是否合格。

分劃傾斜檢測圖案無限遠(yuǎn)對焦分劃圖案

無限遠(yuǎn)對焦檢測

無限遠(yuǎn)對焦檢測與通常使用平行光管進(jìn)行檢測的方法一致。由計算機軟件產(chǎn)生無限遠(yuǎn)對焦分劃圖案，該分劃圖案位于無限遠(yuǎn)處，相當(dāng)于無限遠(yuǎn)處的物體，調(diào)整瞄準(zhǔn)鏡的無限遠(yuǎn)焦距，觀察這個圖案是否清晰，若清晰則瞄準(zhǔn)鏡可無限遠(yuǎn)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(zhǔn)鏡進(jìn)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(zhǔn)鏡的零位，或者從數(shù)據(jù)庫中調(diào)入瞄準(zhǔn)鏡出廠（或上次檢測）時的零位數(shù)據(jù)。瞄準(zhǔn)鏡經(jīng)過使用或振動后，再次測量并記錄振動后的瞄準(zhǔn)鏡零位數(shù)據(jù)，兩者進(jìn)行比較、計算，即可得到瞄準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)鏡放置在視場儀前面并盡量靠近，調(diào)整被檢瞄準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)鏡的視場，故而僅能定性判斷。

而本校準(zhǔn)儀的視場檢測方法是，將被測瞄準(zhǔn)鏡裝夾在校準(zhǔn)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(jìn)電機控制器使精密電動轉(zhuǎn)臺支架旋轉(zhuǎn)，將被測瞄準(zhǔn)鏡視場的一處邊緣對準(zhǔn)校準(zhǔn)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(chǔ)上也可進(jìn)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(zhǔn)儀液晶屏上。調(diào)整校準(zhǔn)儀液晶屏分劃，使其分劃中心與被測瞄準(zhǔn)鏡分劃中心重合，并且液晶屏分劃垂直線與被測瞄準(zhǔn)鏡分劃垂直線平行。用擺頭法觀察被測瞄準(zhǔn)鏡的分劃垂直線移動情況，當(dāng)人眼在被檢瞄準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)鏡視差的大小。據(jù)此，即可判定被測瞄準(zhǔn)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(yīng)物鏡張角是±1'的公差帶，兩邊的黑色豎方條每條寬度對應(yīng)物鏡張角是2'，用此視差公差帶可判斷出被測瞄準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(biāo)在被檢瞄準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)鏡分劃板和視度筒分劃板，并且當(dāng)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(zhǔn)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(biāo)分劃及LED燈光源等構(gòu)成的光路折反式光學(xué)系統(tǒng)，縮短了光程，結(jié)構(gòu)簡單，減少了校準(zhǔn)儀的質(zhì)量及體積，性能穩(wěn)定，測量精度高，使用方便;設(shè)計使用數(shù)字式液晶屏代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光學(xué)測量靶板，通過計算機切換顯示屏的分劃圖案，在一臺設(shè)備上實現(xiàn)了光學(xué)儀器無限遠(yuǎn)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(dǎo)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(zhǔn)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(yīng)性”設(shè)計要求，可直接用于瞄準(zhǔn)鏡的日常零位精度及失調(diào)檢校，解決了槍用白光瞄準(zhǔn)鏡空彈檢查與校正零位的難題;作為基層部隊的車載設(shè)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(xué)設(shè)備進(jìn)行檢測，能夠有效提高部隊的快速反應(yīng)能力與作戰(zhàn)保障能力。