助力狙擊手：槍用白光瞄準(zhǔn)鏡校準(zhǔn)儀

董高慶 柳吉齡 田新月 宋學(xué)會(huì)

槍用白光瞄準(zhǔn)鏡校準(zhǔn)儀全貌圖

研發(fā)背景

對(duì)槍用白光瞄準(zhǔn)鏡各種光學(xué)參數(shù)的檢測(cè)，目前主要是采用多臺(tái)儀器、設(shè)備分步測(cè)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(cè)量?jī)x器、設(shè)備多，儀器、設(shè)備的通用性差;二是對(duì)眾多專用測(cè)量?jī)x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(cè)量不同參數(shù)時(shí)需頻繁更換儀器或設(shè)備（如靶板）;四是儀器、設(shè)備占用場(chǎng)地大，不方便轉(zhuǎn)移、攜帶;五是所記錄的測(cè)量數(shù)據(jù)不便長(zhǎng)期保存和查詢。

上述不足使得槍用白光瞄準(zhǔn)鏡的檢測(cè)工作無(wú)法在部隊(duì)基層單位實(shí)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(duì)的快速反應(yīng)能力。為此，中國(guó)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(duì)提供有效的檢查校準(zhǔn)手段，提高武器的射擊性能，增強(qiáng)部隊(duì)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(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)及步進(jìn)電機(jī)控制器、計(jì)算機(jī)及檢測(cè)軟件、電源等部分組成。圖中未顯示計(jì)算機(jī)及檢測(cè)軟件、電源

用途及功能

槍用白光瞄準(zhǔn)鏡校準(zhǔn)儀（以下簡(jiǎn)稱校準(zhǔn)儀）為可移動(dòng)式，并且可測(cè)定瞄準(zhǔn)鏡的諸多參數(shù)。也就是說(shuō)，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(shí)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(duì)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(jī)、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(cè)量?jī)x器上光學(xué)平行光管的分劃板，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、控制。

校準(zhǔn)儀不但具有傳統(tǒng)光學(xué)平行光管的各項(xiàng)功能，還擴(kuò)展了平行光管的用途。此外，還具有動(dòng)態(tài)測(cè)量、在線存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等功能，主要用于對(duì)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(shuō)，校準(zhǔn)儀可檢測(cè)白光瞄準(zhǔn)鏡分劃板的傾斜度;可無(wú)限遠(yuǎn)對(duì)焦檢測(cè);檢測(cè)零位走動(dòng)量，并判定零位走動(dòng)量是否合格;檢測(cè)視場(chǎng)、視差;檢測(cè)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(duì)應(yīng)槍的瞄準(zhǔn)點(diǎn)左右有個(gè)范圍，這就是校槍調(diào)節(jié)范圍）及其偏移量是否合格;檢測(cè)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(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)及步進(jìn)電機(jī)控制器、計(jì)算機(jī)及檢測(cè)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(wú)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(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。積分球是一個(gè)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(guò)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(shuō)明的是，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的分劃線等圖像信號(hào)也同時(shí)輸出至液晶屏上，經(jīng)過(guò)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(guò)物鏡形成模擬無(wú)限遠(yuǎn)的平行光路，以此來(lái)測(cè)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(jì)，加入反光鏡使其光路長(zhǎng)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(jì)，通光口徑φ80mm，焦距500mm，視場(chǎng)角2°。

精密電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)及步進(jìn)電機(jī)控制器

精密電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)支架頂部設(shè)有導(dǎo)軌，用于安裝被測(cè)瞄準(zhǔn)鏡。支架可在精密電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)底座上精密旋轉(zhuǎn)，其精密旋轉(zhuǎn)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而步進(jìn)電機(jī)控制器精密控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

精密電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)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(jì)算機(jī)及其檢測(cè)軟件

計(jì)算機(jī)具有VGA+DVI雙輸出，分辨率不低于1024×768;體積小，功耗低。計(jì)算機(jī)的開放式設(shè)計(jì)環(huán)境，更易于功能擴(kuò)展和性能升級(jí)。

檢測(cè)軟件安裝在計(jì)算機(jī)中，該軟件具有電子式測(cè)量靶板生成、數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)管理、報(bào)告生成與打印等功能。

為了減小人為主觀因素對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果的影響，提高檢測(cè)精度，在計(jì)算機(jī)上，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)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(dòng)，通過(guò)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(duì)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(dòng)的距離和物鏡的焦距，可以得出被校白光瞄準(zhǔn)鏡的檢測(cè)參數(shù);液晶顯示屏上的十字分劃最小移動(dòng)量為0.1密位，且十字分劃可繞中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，最小旋轉(zhuǎn)角度為1'。在視差測(cè)量時(shí)分為1'和2'兩檔，增加了檢校便捷性。

測(cè)量結(jié)果在計(jì)算機(jī)顯示屏上自動(dòng)顯示，并且計(jì)算機(jī)具有被測(cè)對(duì)象名稱、型號(hào)及測(cè)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(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)支架頂部設(shè)有導(dǎo)軌，用于安裝被測(cè)瞄準(zhǔn)鏡

步進(jìn)電機(jī)控制器

主要參數(shù)檢測(cè)

校準(zhǔn)儀主要具有分劃傾斜檢測(cè)、無(wú)限遠(yuǎn)對(duì)焦與檢測(cè)、零位走動(dòng)檢測(cè)、光標(biāo)零位調(diào)整范圍檢測(cè)、視場(chǎng)檢測(cè)、視差檢測(cè)等功能。

分劃傾斜檢測(cè)

分劃傾斜檢測(cè)是由計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)生分劃傾斜檢測(cè)圖案，并顯示在計(jì)算機(jī)液晶屏上，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)儀的分劃，使之與被測(cè)白光瞄準(zhǔn)鏡分劃重合而進(jìn)行的定量測(cè)量。

進(jìn)行垂直方向的分劃傾斜檢測(cè)時(shí)，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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)被測(cè)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(diǎn)位置坐標(biāo)。然后圍繞下部十字對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)儀液晶分劃垂直線至與被測(cè)白光瞄準(zhǔn)鏡分劃垂直線相重合，并記錄此時(shí)液晶分劃十字線中心點(diǎn)的位置坐標(biāo)。通過(guò)軟件算出旋轉(zhuǎn)角度，即可定量計(jì)算被測(cè)白光瞄準(zhǔn)鏡分劃垂直線的傾斜量。

同樣的方法可以測(cè)量水平方向的分劃傾斜量。計(jì)算機(jī)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(cè)量分劃水平線、垂直線的傾斜量。而傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是使被檢瞄準(zhǔn)鏡的分劃板中心與檢測(cè)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(lái)判斷瞄準(zhǔn)鏡的分劃傾斜量是否合格。

分劃傾斜檢測(cè)圖案無(wú)限遠(yuǎn)對(duì)焦分劃圖案

無(wú)限遠(yuǎn)對(duì)焦檢測(cè)

無(wú)限遠(yuǎn)對(duì)焦檢測(cè)與通常使用平行光管進(jìn)行檢測(cè)的方法一致。由計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)生無(wú)限遠(yuǎn)對(duì)焦分劃圖案，該分劃圖案位于無(wú)限遠(yuǎn)處，相當(dāng)于無(wú)限遠(yuǎn)處的物體，調(diào)整瞄準(zhǔn)鏡的無(wú)限遠(yuǎn)焦距，觀察這個(gè)圖案是否清晰，若清晰則瞄準(zhǔn)鏡可無(wú)限遠(yuǎn)調(diào)焦，否則判定其不合格。

零位走動(dòng)量檢測(cè)

零位走動(dòng)量檢測(cè)用以對(duì)瞄準(zhǔn)鏡進(jìn)行使用、沖擊或震動(dòng)等試驗(yàn)前、后分劃板漂移量的檢測(cè)。

由計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)生零位走動(dòng)檢測(cè)圖案，測(cè)量并記錄振動(dòng)前瞄準(zhǔn)鏡的零位，或者從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)入瞄準(zhǔn)鏡出廠（或上次檢測(cè)）時(shí)的零位數(shù)據(jù)。瞄準(zhǔn)鏡經(jīng)過(guò)使用或振動(dòng)后，再次測(cè)量并記錄振動(dòng)后的瞄準(zhǔn)鏡零位數(shù)據(jù)，兩者進(jìn)行比較、計(jì)算，即可得到瞄準(zhǔn)鏡的零位走動(dòng)量。根據(jù)事先輸入的零位走動(dòng)量允差值，可判斷瞄準(zhǔn)鏡分劃板零位走動(dòng)量合格與否。

視場(chǎng)檢測(cè)

傳統(tǒng)方法是將被檢瞄準(zhǔn)鏡放置在視場(chǎng)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(chǎng)儀分劃板中心重合，測(cè)量者通過(guò)被檢瞄準(zhǔn)鏡觀察視場(chǎng)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(chǎng)，故而僅能定性判斷。

而本校準(zhǔn)儀的視場(chǎng)檢測(cè)方法是，將被測(cè)瞄準(zhǔn)鏡裝夾在校準(zhǔn)儀物鏡前方的精密電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)支架上，保持兩者的光軸重合，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制器使精密電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)支架旋轉(zhuǎn)，將被測(cè)瞄準(zhǔn)鏡視場(chǎng)的一處邊緣對(duì)準(zhǔn)校準(zhǔn)儀專用靶板垂直線，記錄此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)值。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)將視場(chǎng)另一邊緣移至專用靶板垂直線，記錄此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)值，可計(jì)算得出視場(chǎng)范圍。此方法為定量測(cè)量，在此基礎(chǔ)上也可進(jìn)行定性判斷。

零位走動(dòng)檢測(cè)界面

視差檢測(cè)

視差檢測(cè)方法主要有3種，分別如下：

方法1，由計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)生視差檢測(cè)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(cè)瞄準(zhǔn)鏡分劃中心重合，并且液晶屏分劃垂直線與被測(cè)瞄準(zhǔn)鏡分劃垂直線平行。用擺頭法觀察被測(cè)瞄準(zhǔn)鏡的分劃垂直線移動(dòng)情況，當(dāng)人眼在被檢瞄準(zhǔn)鏡出瞳平面內(nèi)擺動(dòng)時(shí)，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(huì)發(fā)生相對(duì)位移，位移量的大小，就表示被測(cè)瞄準(zhǔn)鏡視差的大小。據(jù)此，即可判定被測(cè)瞄準(zhǔn)鏡的視差是否合格。

計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)生的視差檢測(cè)圖案中，中間白色方框部分對(duì)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(duì)應(yīng)物鏡張角是2'，用此視差公差帶可判斷出被測(cè)瞄準(zhǔn)鏡是1'或2'的視差。

擺頭法視差檢測(cè)圖案

方法2，擺頭法測(cè)視差時(shí)，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(guò)軟件計(jì)算移動(dòng)量并顯示出最終測(cè)得的視差。

方法3，視度筒法。檢驗(yàn)人員先將視度筒調(diào)為零視度狀態(tài)（沿視度筒軸向移動(dòng)其物鏡，使其表面的刻線與視度筒鏡管表面的“0”刻線對(duì)齊，此時(shí)即為視度筒零視度狀態(tài)），然后旋轉(zhuǎn)視度筒目鏡，使檢驗(yàn)人員通過(guò)目鏡清楚地看到視度筒分劃板的刻線。檢驗(yàn)人員通過(guò)視度筒和被檢瞄準(zhǔn)鏡觀察專用的分劃板，沿軸向移動(dòng)視度筒物鏡，直到能同時(shí)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(duì)位移，如無(wú)相對(duì)位移，則此時(shí)從視度筒鏡管表面得到一個(gè)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(yàn)人員通過(guò)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(shí)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(shí)兩者不發(fā)生相對(duì)位移，此時(shí)由視度筒鏡管表面又得到一個(gè)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(chǎng)環(huán)境。

結(jié)束語(yǔ)

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(jiǎn)單，減少了校準(zhǔn)儀的質(zhì)量及體積，性能穩(wěn)定，測(cè)量精度高，使用方便;設(shè)計(jì)使用數(shù)字式液晶屏代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光學(xué)測(cè)量靶板，通過(guò)計(jì)算機(jī)切換顯示屏的分劃圖案，在一臺(tái)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了光學(xué)儀器無(wú)限遠(yuǎn)對(duì)焦、分劃傾斜、視差及零位走動(dòng)等不同參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量，避免了頻繁更換靶板導(dǎo)致儀器檢測(cè)精度降低的問題，減少了檢驗(yàn)人員的數(shù)量，提高了測(cè)量精度和檢測(cè)效率;具有測(cè)量報(bào)告自動(dòng)生成、測(cè)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(duì)配備使用，為輕武器裝備常規(guī)檢測(cè)提供了有效的檢測(cè)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(cè)量性及環(huán)境適應(yīng)性”設(shè)計(jì)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(duì)的車載設(shè)備配置使用時(shí)，可以快速機(jī)動(dòng)地對(duì)部隊(duì)裝備的白光觀瞄類光學(xué)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，能夠有效提高部隊(duì)的快速反應(yīng)能力與作戰(zhàn)保障能力。