光学瞄具分划倾斜与像倾斜现代测试系统研究

　　1　引　　言

　　分划倾斜与像倾斜作为影响光学瞄具瞄准精度的性能参数。其传统的测试手段,都是采用光学原理与技术、借助于辅助目视仪器设备来实现测试读数的,不仅受人为因素影响较大,而且易疲劳,影响测试精度。

　　本系统则是把光学技术、光电传感技术、CCD摄像技术、精密机械技术、光电自动调焦技术、自动控制技术和计算机图像处理技术等多学科技术有机地结合起来,以完成各种光学瞄具的分划倾斜与像倾斜参数测试。由于采用了基于图像处理的自动调焦技术、CCD摄像技术和图像边缘检测技术,提高测试精度和效率。

　　2　测试系统工作原理

　　分划倾斜是使被测光学瞄具处于水平状态时,光学瞄具分划板的垂直刻线通过后方的光学系统(目镜组)所成的像相对于铅垂线的倾斜,如图1(a)所示,η为分划倾斜角。

　　像倾斜是指物方铅垂线通过整个被测光学瞄具系统所成的像相对于铅垂线的偏斜,如图1(b)所示,ξ为像倾斜角。有像倾斜时,直立物体经系统成像后不再保持垂直[1]。

　　分划倾斜与像倾斜测试原理[2]如图2所示。

　　图2中平行光管是用来模拟无限远目标的一种图形发生装置,在平行光管物镜焦平面上安装一条细丝铅垂线,由A光源照明使其经物镜后成像在无穷远处[3]。CCD摄像系统的镜头采用望远物镜,用来摄取无限远目标。为寻求稳定的铅垂测量基准,在移出被测瞄具的情况下,CCD摄像系统通过自动调焦摄取平行光管物镜焦面上铅锤线的清晰像,通过调整六维电动转台,使计算机生成的电十字线的垂直线与铅垂线的像重合,如图3所示,并把此时的电十字垂直线作为最终测试基准线。

　　测试时,移入被测瞄具至测试系统中,如果存在分划倾斜和像倾斜,如图4所示。则通过旋转六维电动转台,使CCD摄像系统摄取的被测瞄具分划垂直刻线像和在CCD光敏面上形成的铅垂线像先后与基准线重合,计算机相关测试软件根据式1)计算出转台的转角值D,即分别为分划倾斜值η和像倾斜值ξ。

　　3　测试系统组成

　　本测试系统总体结构如图5所示。主要由光学精密隔振平台、平行光管、被测光学瞄具、手动六维转台、电动六维转台、CCD摄像系统[4-5]、信号处理与控制系统组成。信号处理与控制系统主要包括控制电路、视频叠加电路、图像处理电路,微机系统及其专业测控软件包、显示与输出设备等。测试系统软件采用VC++6.0编写。

　　为了获取高清晰图像,设计了一种基于图像处理的自动调焦系统[6],采用图像区域内的平均梯度作为成像清晰的判据。自动调焦程序流程如图6所示。同时,由于本系统是通过图像来进行瞄准的,所以图像边缘对测试精度有较大影响,因此采用易于实现的Sobel操作数对图像边缘进行实时处理,以提高测试精度[7]。