高精度瞄准镜零位走动量检测研究

环境适应性是装备的重要质量特性。军用瞄具没有好的环境适应性就无法发挥作战效能 。军用瞄具各种环境下零位走动量是步枪瞄准镜的重要指标，零位走动量大小直接影响步枪系统的精度，因此，控制和检测步枪瞄准镜的零位走动量十分重要。

作者简介：吕 溥(1965-)，男 ，高级工程师，现从事光电瞄具和火控技术方面的研究。

E-mail：lupuzh### 126.con收稿日期：2012-07-02；收到修改稿日期：2012-09-26传统步枪瞄准镜与武器连接方式-般采用拆卸方便的皮卡或正定等连接方式，此连接方式仅重复装卡引起的零位走动量大于10.8”，已不能满足高精度武器的精确射击要求。由于传统的检测设备采用连接座作为检测基准，检测的零位走动量含重复装卡误差，该误差已超出高精度瞄准镜零位走动量要求，因此无法检澳0其零位走动。

本系统解决了高精度步枪瞄准镜的零位走动量参量测试问题。其设计关键是通过对高精度步枪瞄准镜镜枪连接座定位点试验前后摄像分析比较，调整高精度步枪瞄准镜固定基座使之保持测试基准不变。

第37卷 第3期 吕 溥 高精度瞄准镜零位走动量检测研究有效口径；o9为分划 CCD物镜视城；N为像元高低方向的像素(3024pixe1)；Or 为分划分辨精度(0.39 )；r 为高精狙击步枪瞄准镜放大倍率，取为4倍。

4.1.3 平行光管有效口径计算 平行光管物镜有效口径D ：144/a，其中， 为平行光管分辨率，取系统定位精度的1/3，即0.72”。

计算得：D 200mm。根据计算，选择直径为200mm、焦距. 2000mm的平行光管能满足要求。

4.2 CCD图像处理为了获得清晰图像，系统采用基于图像处理的自动调焦技术4j。为了提高算法的灵敏度和避免背景噪声的干扰，评价函数采用梯度-均方差函数。

其表达式为：1/2r m rt - 1： ∑∑[G( ， )-G( ，y)] (7) LO Y：0 J式中，V(x，Y)为图像( ，Y)点对应的梯度值；G( ，Y)为整幅图像像素的梯度平均值。CCD调焦流程图见图5 。

Fig.5 Automatic focusing flow chart为了减少图像边缘对测试精度的影响，把面阵CCD图像拟合成描述灰度分布的曲面，其多项式如下：定位精度最高只能达到-个像素水平，因此必须采用亚像素细分方法来实现。亚像素细分方法是利用2维空间灰度矩来确定边缘的位置。该方法适用于任意 尺寸 的窗，定 位精 度理 论上 可 以达到 1/20pixel ]，系统精度按0.2pixe1分析计算 。

4.4 测试系统精度分析根据测试系统工作原理可知，测试系统误差是由系统复位误差和系统分划测量误差两部分组成。

系统复位方面，由于6维调整台是连续可调的，通过仔细调整，其误差可以消除，剩余定位 CCD摄像系统对定位点的图像边缘分辨误差，平行光管标尺误差和试验后平行光管分划及高精度瞄准镜分划图像边缘分辨误差是系统分划测量误差主要成分。

(1)试验前后定位 CCD摄像系统对定位点的图像边缘分辨误差引起的测试误差6 和6 ：arctan( )×36o0 (9)式中，/Z为亚像素细分精度，取为0.2pixel； 。为定位 CCD物镜放大倍率(1.88倍)； 为连接座长度，取为 100mm；d1.881xm；61620.41 。

(2)试验前后平行光管分划分辨误差引起的测试误差 和 64：6 ：6 ：arct nf )×3了600 (1o)、g g式中 为分划CCD物镜焦距(135mm)；r 为高精狙击步枪瞄准镜放大倍率，取为4倍； 0.14”。

(3)试验前后高精度步枪瞄准镜分划分辨误差65和 66：6566640.14” (11)(4)平行光管标尺误差引起的测试误差：6 ： rctanf 1×TAs x 3600 (12)、，c， s式中，z 为标尺长度 (4ram)；As为标尺长度误差(0.005ram)；fo为平行光管焦距 (2000ram)；6 0.000065”。

代人以上数据，故测试系统的总测试误差如下：6 ，/61 62 63 64 65 66。67 0.63” (13)G( ， ) 荟 i-1 - (8) 4.5 测试系统精度标定式中，K，分别为水平和垂直方向的多项式最高阶次 ，x，Y为像元的坐标 ，a 为系数。

4.3 亚像素细分方法按上述图像处理方法确定的边缘位置，边缘的将配装有高精度瞄准镜的连接座的0。5秒经纬仪固定在武器上，再固定在6维调整台上，调节6维调整台使经纬仪光轴与平行光管光轴大致平行。由定位 CCD摄像系统采集3个定位点的图像，标定3激 光 技 术 2013年5月个定位点的所处的位置，由分划 CCD摄像系统测出平行光管分划和高精度步枪瞄准镜分划偏差。

取下 0.5秒经纬仪与武器，调节 0.5秒经纬仪- 星度，记下此角度，即0.5秒经纬仪的测量值，再与武器-起固定在6维调整台，调整6维调整台，使 3个定位点恢复到上次测试位置，再通过分划CCD摄像系统测出平行光管分划和高精度步枪瞄准镜分划偏差，计算出调整前后平行光管分划和高精度步枪瞄准镜分划偏差之差，即为模拟瞄具的零位走动量 J，零位走动量与经纬仪调节角数据，两个数据的差值即为标定误差。测试系统标定实验数据见表 1。经测量测试系统的测量范围为 8661.6”。

Table 1 Experimental data of demarcation of the testing system/( )4.6 实验结果对某型号高精度瞄准镜高温射击试验后重复测量lO次，低温射击试验后重复测量l0次。

Table 2 Experimental data of testing precision of the testing system/(Ⅳ)5 结 论利用上述构成的高精度瞄准镜零位检i见0系统，对高精度瞄准镜环境试验进行测试，参照美军 MIL-STD.810标准和我国GJB 5815-2006轻武器光学瞄准镜定型试验方法，其测试数据可靠 J，完全达到军方要求。

在各种环境试验的检测基础上，对高精度瞄准镜重要部件进行建模分析和优化，为高精度瞄准镜满足军用环境试验优化设计提供可靠依据。其测量精度不大于2.16 ，测量范围不小于4320 ，达到项目要求。