CC BY
144
ОПТИКА, ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И КОМПЛЕКСЫ
УДК 623.4.051
ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЛИНИИ ВИЗИРОВАНИЯ ПРИЦЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ В ХОДЕ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ
Иван Сергеевич Бутримов
Сибирский филиал федерального казенного учреждения «Научно-производственное объединение "Специальная техника и связь"» МВД России, 630055, Россия, г. Новосибирск, ул. Кутателадзе, 3, старший научный сотрудник, тел. (383)332-07-55, e-mail: butrimov@ngs.ru
Валерик Сергеевич Айрапетян
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, зав. кафедрой специальных устройств и технологий, тел. (383)361-07-31, e-mail: kaf.suit@ssga.ru
В статье приводится описание автоматизированного и неавтоматизированного способов контроля положения линии визирования в ходе стендовых испытаний прицельных устройств при помощи высокоточного оптико-электронного комплекса. Представлена одна из оригинальных схем оптико-электронного комплекса и соответствующая ей математическая модель. Результаты исследования математической модели позволили установить, что оптико-электронный комплекс, отсчетная система которого основана на применении позицион-но-чувствительного фотоприёмника, лазера и ЭВМ, способен обеспечить выполнение основных метрологических требований для контрольно-измерительных средств данного назначения. Особенностью представленного в статье метода определения положения линии визирования при помощи оптико-электронного комплекса является возможность автоматизированного определения координат прицельного знака, используя сегментацию изображения визирного знака коллимационно-измерительного блока, что исключает личную ошибку оператора и повышает точность измерений до двух раз.
Ключевые слова: оптико-электронный комплекс, линия визирования, стендовые испытания, ударный стенд, прицельное устройство, лазер, позиционно-чувствительный фотоприемник, метод сегментации.
OPTICAL ELECTRONIC COMPLEX FOR CONTROL OF CHECKING LINES' POSITION OF SIGHTING UNIT DURING STAND TESTS
Ivan S. Butrimov
Siberian Branch of Federal Public Institution «Scientific production Association "Special Technics and Communication"» MIA of Russia, 630055, Russia, Novosibirsk, 3 Kutateladze St., Senior Research Scientist, tel. (383)332-07-55, e-mail: butrimov@ngs.ru
Valeric S. Ajrapetjan
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., D. Sc., Head of Department Special Device and Technology, tel. (383)361-07-31, e-mail: kaf.suit@ssga.ru
The article gives the description of computerized and non-computerized control of checking line position during sighting units stand tests with help of high-precision optical electronic complex. Represented one of the original schemes of optical electronic complex and the mathematical model related to it. The mathematic model research results let state that optical electronic complex, the indicating system of which is based on position-sensitive photodetector, laser and computer, is able to provide the meeting of basic metrological requirements for this kind of controlling-measuring devices. The peculiarity of the represented in the article method of checking line position determination with help of optical electronic complex is the opportunity of computerized determination of sighting mark coordinates, using the image segmentation of field rod of collimating measuring unit, and that eliminates operator-related error and increase measurement precision up to twice as much.
Key words: optical electronic complex, checking line, stand tests, shock machine, sighting device, laser, position-sensitive photo detector, segmentation method.
Опыт вооруженных конфликтов последнего времени наглядно показал необходимость технического перевооружения Российской армии. Разработанные несколько десятилетий назад образцы вооружения и военной техники в условиях современного боя не способны в полной мере обеспечить выполнение боевых задач, в частности задач в отношении высокоточной снайперской стрельбы.
В связи с этим в настоящее время в Вооруженных силах происходит постепенное замещение стрелкового оружия устаревшей конструкции современными образцами, обладающими более высокими тактико-техническими характеристиками (ТТХ). В свою очередь, для обеспечения заложенных в конструкцию стрелкового оружия заданных показателей назначения требуется наличие прицельной техники, обладающей соответствующими ТТХ. Ведущими отечественными производителями активно ведутся разработки прицельной техники для ее использования в составе современного высокоточного снайперского оружия, что позволяет спрогнозировать появление в ближайшем будущем достаточно большого количества предложений опытных и серийных образцов стрелковых прицелов различных типов и принципов действия [1]. Постановка новой продукции на производство, а также процесс ее внедрения сопровождается значительным, по своему объему комплексом проверок и испытаний [2, 3].
Одним из важнейших этапов испытаний прицельной техники являются стендовые испытания. Стендовые испытания проводятся с целью определения стойкости и прочности конструкции прицелов к внешним воздействующим факторам, создаваемым при помощи испытательного оборудования.
Одним из основных этапов стендовых испытаний стрелковых прицелов является их испытание в составе имитационного ударного стенда типа СМ-1М [4]. Процесс всех этапов испытаний прицельной техники должен сопровождаться обязательным метрологическим контролем объектов испытания [5, 6]. В ходе
испытаний стрелковых прицелов в составе ударного стенда метрологическому контролю подлежит стабильность положения их линии визирования при воздействии механических ударов многократного действия [7].
На рис. 1 приведена упрощенная кинематическая схема ударного стенда
Рис. 1. Упрощенная кинематическая схема ударного стенда СМ-1М:
1 - молот, 2 - кронштейн, 3 - контролируемый прицел, 4 -люлька ударного стенда, 5 - опоры, 6 - возвратная пружина
Ударный стенд СМ-1М представляет собой качающуюся на опорах 5 люльку 4, приводимую в движение ударами молота 1, кинематически связанного с редуктором электродвигателя. На люльке ударного стенда жестко закреплен кронштейн, на посадочном месте которого устанавливается контролируемый прицел 3.
Контроль параметров прицелов, связанных с определением положения линии визирования, до последнего времени осуществлялся при помощи нулевых коллиматоров [8]. Сущность такого контроля заключается в определении положения линии визирования контролируемого прицела по сетке нулевого коллиматора, после чего прицел снимается с посадочного места нулевого коллиматора, устанавливается на посадочное место ударного стенда, далее проводится этап стендовых проверок, затем прицел вновь устанавливается на посадочное место нулевого коллиматора и измерения повторяются. Заключение о величине сбиваемости линии визирования контролируемого прицела принимается по величине отклонения его прицельного знака от начального положения в системе координат сетки нулевого коллиматора. Основными недостатками такого способа контроля являются: низкая точность, связанная с ограниченной дискретностью сетки нулевого коллиматора - 60'', а также существенные погрешности (30-60''), возникающие при повторной установке контролируемого прицела на посадочное место нулевого коллиматора.
СМ-1М.
Ошибки, допущенные в ходе контроля характеристик прицелов, связанных с определением положения линии визирования, способны привести к неверным выводам в отношении результатов испытаний. Следовательно, имеется вероятность использования на практике прицельных устройств с погрешностями, фактические значения которых выходят за установленные пределы, что приведет к снижению показателей точности стрельбы. Снижение точности стрельбы, в свою очередь, способно привести в одних случаях к промаху, что является невыполнением поставленной огневой задачи, а в других случаях, например, при стрельбе по цели, удерживающей заложника, промах может иметь значительно более серьезные последствия. Поэтому значение высокоточного контроля характеристик прицельной техники в ходе ее испытаний переоценить невозможно.
С целью решения задачи по высокоточному контролю положения линии визирования прицельной техники при ее стендовых испытаниях был разработан оптико-электронный комплекс, в котором устранены указанные выше недостатки. Одна из схем оптико-электронного комплекса, предназначенного для контроля положения линии визирования прицелов [9-13] в ходе их стендовых испытаний, представлена на рис. 2.
20
О 17 11
--
Рис. 2. Схема оптико-электронного комплекса: 1 - коллимационно-измерительный блок; 2 - объектив; 3 - светоделитель-ный кубик; 4 - сетка; 5 - осветительная система; 6 - фотоприемное устройство; 7 - опора; 8 - люлька ударного стенда; 9 - винты; 10 - лазер; 11 - посадочный кронштейн; 12 - направляющая для базирования лазера; 13 -кронштейн; 14 - прицел; 15 - посадочное место прицела; 16 - окулярная телевизионная камера; 17 - ЭВМ; 18 - изображение визирного знака кол-лимационно-измерительного блока; 19 - изображение прицельного знака; 20 - изображение лазерного пятна
Оптико-электронный комплекс для контроля положения линии визирования прицелов в составе ударного стенда, представленный на рис. 2, состоит из следующих основных элементов: коллимационно-измерительного блока 1, лазера 10, кронштейна 13 с направляющей 12, окулярной телевизионной камеры 16, ЭВМ 17.
Коллимационно-измерительный блок 1 формирует изображение визирного знака, служащее для наведения контролируемого прицела, а также обеспечивает фиксацию изображения лазерного пятна, и содержит: объектив 2, светоделитель-ный кубик 3, сетку 4 с осветительной системой 5 и позиционно-чувствительное фотоприёмное устройство 6. Коллимационно-измерительный блок с помощью опоры 7 базируется на люльке 8 ударного стенда с помощью винтов 9.
Лазер 10 предназначен для формирования лазерного луча, однозначно связанного с базовыми элементами испытательного оборудования. Лазер закреплен на посадочном кронштейне 11, при помощи которого осуществляется его однозначное базирование на цилиндрической направляющей 12 кронштейна 13 [14]. Лазер 10 имеет длину волны в видимой области спектра для возможности визуализации лазерного луча в процессе юстировки его углового положения.
Кронштейн 13 жестко крепится к люльке 8 ударного стенда с помощью винтов 9.
Для повышения точности наведения прицела на визирный знак коллима-ционно-измерительного блока за окуляром контролируемого прицела 14 устанавливается телевизионная камера 16, фиксирующая совмещенное изображение прицельного и визирного знаков.
ЭВМ 17 соединена с выходом позиционно-чувствительного фотоприемного устройства 6 и с выходом телевизионной камеры 16, что позволяет наблюдать в увеличенном масштабе изображение прицельного знака 19 контролируемого прицельного устройства, визирного знака 18, являющимся изображением сетки 4 коллимационно-измерительного блока 1 , а также визуализировать изображение 20 лазерного пятна для оценки его местоположения.
Позиционно-чувствительное фотоприемное устройство 6 представляет собой телевизионную камеру на основе КМОП-матрицы размерностью 1 600 х 1 200, с размером чувствительного элемента (пиксела), равным 0,002 мм.
Перед выполнением стендовой проверки коллимационно-измерительный блок 1 устанавливается на люльку 8 ударного стенда, а лазер 10 - на цилиндрическую направляющую 12. Путем изменения углового положения коллимаци-онно-измерительного блока производится совмещение визирного и прицельного знаков, после чего фиксируются координаты лазерного пятна при помощи ЭВМ с соответствующим программным обеспечением. Затем коллимационно-измерительный блок совместно с лазером 10 снимается с ударного стенда. После выполнения стендовой проверки коллимационно-измерительный блок и лазер вновь устанавливаются на свои посадочные места, и измерения повторяются. Алгебраическая разность одноименных координат определит величину отклонения линии визирования после этапа стендовых поверок.
Определение положения линии визирования контролируемого прицельного устройства может осуществляться неавтоматизированным и автоматизированным способами.
Сущность неавтоматизированного способа заключается в определении координат лазерного луча относительно линии визирования контролируемого прицельного устройства при визуальном совмещении изображения прицельного знака с визирным знаком, формируемым коллимационно-измерительным блоком.
На рис. 3 представлена схема, иллюстрирующая принцип определения координат прицельного знака контролируемого прицела неавтоматизированным способом.
Позиционно-чуветвитсльный фото приемник лазера ^ Лазерное пятно
/
Хлп
АХ ли
Позиционно-чувствительный фото приёмник прицела
» Прицельный знак
\ сг>
> га
; \ Визирный
знак
Хпз бХш
Рис. 3. Схема, иллюстрирующая принцип определения координат прицельного знака контролируемого прицела неавтоматизированным способом
На рис. 3 схематически изображены: позиционно-чувствительный фотоприемник коллимационно-измерительного блока, используемый для определения координат лазерного пятна, позиционно-чувствительный фотоприемник окулярной телевизионной камеры (прицела), используемый для визуализации изображений прицельного и визирного знаков.
Из рис. 3 видно, что отклонение прицельного знака относительно центра визирного знака вследствие погрешности наведения 8ХПЗ, 87ПЗ приводит к соответствующему смещению лазерного пятна АХЛП, АГЛП, и следовательно, к образованию ошибки измерений.
Суммарная погрешность определения углового положения линии визирования в ходе стендовых испытаний при использовании неавтоматизированного способа определится из формулы:
Даст = ДаБаз )2 + (Дадл )2 + (Даго )2 , (1)
где ЛаБаз - погрешность положения оси лазерного луча вследствие неоднозначности базирования лазера; ЛалП - погрешность определения координат центра лазерного пятна; ЛаПз - погрешность совмещения прицельного знака
с центром визирного знака.
Подставляя типовые значения частных погрешностей оптико-электронного комплекса в формулу (1) и учитывая, что измерение углового смещения линии визирования образуется путем двукратного определения положения линии визирования, до выполнения стендовой проверки и после, результирующую погрешность определим из следующего выражения:
ЛаСТ = ^2-(1,52 +12 + 62) = 8,9''. (2)
Из полученного выражения (2) следует, что погрешность измерений в ходе стендовых испытаний при использовании оптико-электронного комплекса в неавтоматизированном режиме меньше, чем для нулевых коллиматоров в ~ 7 раз и не превышает установленного критерия точности - 10 угловых секунд [15], однако, без существенного метрологического запаса. Сравнение числовых значений составляющих суммарной погрешности показывает, что наибольший вклад вносит погрешность совмещения прицельного знака с центром визирного знака.
Для минимизации погрешности наведения прицельного знака целесообразно автоматизировать процесс определения его относительных координат.
Сущность автоматизированного способа заключается в высокоточном определении координат изменения положения прицельного знака относительно визирного знака коллимационно-измерительного блока, а также соответствующих координат лазерного луча, и в последующей математической обработке полученных данных с целью определения величины отклонения линии визирования относительно положения, соответствующего предыдущему этапу измерений.
Рассмотрим метод определения положения линии визирования на примере прицельного знака типа «перекрестие».
Из рис. 4 следует, что при отсутствии рассогласования линии визирования прицела с осью лазерного луча справедливы следующие равенства:
- в горизонтальной плоскости -
(ХПЗ,2 - ХПЗ,1) = (ХЛП,2 - ХЛП,1); (3)
- в вертикальной плоскости -
(^ПЗ,2 - ^ПЗ,1) = (^ЛП,2 - ^ЛПдХ (4)
где ХПЗ1, ХПЗд, ГПЗ1, 7пз,2 - координаты прицельного знака по горизонтальной и вертикальной оси, соответствующие первому и второму наведению прицельного
знака в центр визирного знака коллимационного канала; ХЛщ , Хщд , ^лщ, УЛЛ2 -координаты центра лазерного пятна по горизонтальной и вертикальной оси, соответствующие первому и второму наведению прицельного знака.
Рис. 4. Схема, иллюстрирующая зависимость между смещением линии визирования и координатами лазерного пятна
При наличии рассогласования линии визирования прицела с осью лазерного луча, например, вследствие механических воздействий на прицел в ходе стендовых испытаний, равенства (3) и (4) нарушаются, и разность левой и правой частей определит величины отклонения линии визирования АХ, АУ относительно лазерного луча, т. е.
- в горизонтальной плоскости -
АХ = (ХПЗ,2 - ХПЗ,1) - (ХЛП,2 - ХЛП,1)= АХПЗ - (ХЛП,2 - ХЛП,1); (5)
- в вертикальной плоскости -
АУ = (ГдЗ,2 - Ушд) - (^ЛП,2 - ^ЛП,1)= А^ПЗ - (^ЛП,2 - ^ЛП,1). (6)
Для определения координат лазерного пятна используются формулы для нахождения координат центра геометрических фигур произвольной формы [16]. Использование аналогичных формул для определения координат прицельного знака не всегда приводит к положительным результатам вследствие, как правило, малых угловых размеров линий, формирующих прицельный знак типа «перекрестие», что может приводить к существенным ошибкам в вычислениях.
Из рис. 4 видно, что перекрестие прицельного знака разбивает область визирного знака на четыре, в общем случае неравные, прямоугольника. Линейные размеры любого из анализируемых прямоугольников заведомо больше ширины линий прицельного знака, что может гарантировать возможность использования тех же алгоритмов, что и для определения координат лазерного пятна [16-18].
При этом, из выражений (5) и (6) следует, что вместо определения абсолютных значений координат прицельного знака допустимо определять величину его смещения между двумя этапами измерений - АХПЗ, А7ПЗ.
Рассмотрим способ определения величины смещения прицельного знака, используя метод сегментации изображения визирного знака, представленный на рис. 5.
Рис. 5. Схема определения величины смещения прицельного знака методом сегментации визирного знака
В качестве примера анализируемых объектов приняты прямоугольники с координатами их центра (1; 1) и (4,5; 3,5), образованные левым верхним углом визирного знака (общего четырехугольника) и линиями, образующими перекрестие прицельного знака.
Из рис. 5 видно, что величина смещения прицельного знака выразится через центры анализируемых прямоугольников следующим образом:
АХПЗ = (ХПЗ,2 - ХПЗ,1) = АХПЗ = 2 • (ХЦ,2 - ХЦ,1); (7)
АХПЗ = (ХПЗ,2 - ^ПЗ,1) = АХПЗ = 2 • (ХЦ,2 - ЗД
(8)
где Хцд, Хц,2 - координаты центров анализируемых прямоугольников по горизонтальной оси, соответствующие первому и второму наведению прицельного знака в центр визирного знака; Хцд , Хц,2 - координаты центров анализируемых прямоугольников по вертикальной оси, соответствующие первому и второму наведению прицельного знака в центр визирного знака.
Таким образом, линейная величина смещения линии визирования в плоскостях соответствующих фотоприемников с учетом выражений (7) и (8) определится из следующих выражений:
АХ = 2 • (ХЦ,2 - ХЦ,1) - (ХЛП,2 - ХЛП,1); АХ = 2 • (ХЦ,2 - ГЦ,1) - (ХЛП,2 - ^ЛП,1).
(9) (10)
Учитывая принципы преобразования линейных величин в угловые [19], а также конструктивные параметры оптико-электронной системы, угловые величины смещения линии визирования относительно оси лазерного луча в горизонтальном и вертикальном направлениях между д-м и (д + 1)-м циклами измерений определим из следующих выражений:
' ± Хш )-± Хш )
а Х = аг^
2а.
ок » = 1
»=1
Уок • У
П
(
- аг^
а
п п
±{ХЛИ,» )д + 1 "±(^ЛП,г- )д
Л
колл »=1
»=1
г
ко
П
. (11)
' ± (Ъ )д + . -± (Хи )д '
аХ = аг^
2а.
ок »= 1
»=1
./ок " У
П
- аг^
а
Г
ко
N П
±(ХлИ,»■ )д + 1 ^^^ )д
колл »=1
»=1
П
(12)
где аок - размер элемента позиционно-чувствительного фотоприемника телевизионной камеры, установленной со стороны окуляра контролируемого прицела (окулярной телевизионной камеры); /ок - фокусное расстояние объектива окулярной телевизионной камеры; у - угловое увеличение контролируемого прицела; аколл - размер элемента позиционно-чувствительного фотоприемника коллимационного канала; /'колл - фокусное расстояние объектива коллимационного канала; Хц», Хц,» - координаты центра анализируемого прямоугольника, соответственно, по горизонтальной и вертикальной оси, соответствующие ■-му наведению прицельного знака в контрольную точку коллимационного канала; д - порядковый номер цикла измерений; п - количество измерений при д-м цикле.
Таким образом, выражения (11) и (12) являются математической моделью оптико-электронного комплекса и показывают зависимость между смещением
J
линии визирования и координатами анализируемого прямоугольника, лазерного пятна, с исключением влияния личной ошибки наведения оператора на результат измерения.
Оценим погрешность определения положения линии визирования контролируемого прицела при использовании рассмотренного выше автоматизированного способа.
Определение величины смещения линии визирования осуществляется косвенно, посредством измерений координат анализируемых прямоугольников и лазерного пятна, связанных между собой функциональной зависимостью. В этом случае погрешность измерения угла между линией визирования и осью лазерного луча в горизонтальной плоскости в соответствии с [20, 21] определится из формулы:
Да
X
1
2 •
Яа X
Ях
Ц
•(дХ Ц )2
+
Яа
х
ях
(ДХ ЛП )
ЛП у
(13)
где
Яа
х
Яа х
ЯХтт ях 1
частные производные от функции а х = / (х ц , х лп ), соот-
Ц ил ЛП
ветственно, по переменным координатам Хц, Хлп ; ДХц, ДХЛП - погрешности определения координат, соответственно, анализируемого прямоугольника и лазерного пятна.
Используя методы нахождения производных [22], получим следующие выражения для частных ошибок:
Я
Яа
х
аг^
2а (—
V /о'к-У
•(х Ц, д+1 - XЦ, д )
ЯХ
Ц
2а
Ях
Ц
ок
/ок • у
/
1 +
2а I—
Л '
V
г г
/ок • У
•((Ц, д+1 - Х Ц, д )
Яа
Я
х
аг^
V
а /— "коля ' --
к
• (х ЛП,д + 1 - X ЛП,д )
колл
ЯХ
ЛП
а
колл
Ях лп 1
к
колл
— — } 2' •(х ЛП,д + 1 - X ЛП,д )|
а
колл
к
колл
(14)
(15)
2
1
где Xц , Xлп - средние значения координат, соответственно, анализируемого прямоугольника и лазерного пятна.
Примем в качестве величины смещения прицельного знака при д-м и (д + 1)-м наведении прицельного знака в визирный знак коллимационно-измерительного блока, значение - одна угловая минута, что соответствует половине от углового размера визирного знака, реализованного в экспериментальном образце оптико-электронного комплекса.
В элементах позиционно-чувствительного фотоприемника (ПЧФ) определенная выше величина составит:
( , Хтт и Лк • У • tg(Г) _ 100 • 5 • 2,9 • 10-4 _
\Л Ц,д + 1 - х Цд _-_-——-_
аок 0,002
72,7 « 73 элемента ПЧФ.
(16)
Примем в качестве значения разности координат лазерного пятна значение, равное 0,9 от размерности позиционно-чувствительного фотоприемника, реализованного в экспериментальном образце оптико-электронного комплекса, т. е.
(хт,д+1 - ХЛП,д) _ 1600 • 0,9 _ 1 440 элементов ПЧФ. (17)
Подставляя определенные выше значения в формулы (14), (15), а также учитывая, что аок = аколл = 0,002 мм, /ок = 100 мм, /колл = 500 мм, у = 5, получим следующие выражения для частных ошибок:
да
X
2а,
ок
дХ
Ц
2 • 0,002 100 • 5
1
/ок • У
1 +
2а (—
ок ' --
Гок • У
•(( Ц, д+1 - х Ц, д )
1
8 •Ю
- 6.
1 +
2 • 0,002 100 • 5
• 73
(18)
да X аколл
дХ
/'
ЛП J колл
0,002 500
1 +
а /_
"колл ' --
к
(хЛП,д+1 - XЛП,д )
колл
1
_ 4 • 10
-6
1 +
0,002 500
•1440
2
1
Погрешность определения координат лазерного пятна определится в соответствии с выражением:
ДХлп = ^(ДХБаз )2 + (ДХДиск ) = л/22 +12 = 2,2 « 2 элемента ПЧФ, (20)
где ДХБаз - погрешность положения оси лазерного луча вследствие неоднозначности базирования лазера;
ДХдиж - погрешность, вызванная дискретностью ПЧФ. Примем в качестве значения ДХц , в целях обеспечения метрологического запаса, удвоенное значение ошибки, вызванной дискретностью фотоприемника. Максимальная ошибка, вызванная дискретностью фотоприемника, при этом, составит 0,5 чувствительного элемента [23-25], т. е.
ДХц = 2 • 0,5 = 1 элемент ПЧФ . (21)
С учётом значений выражений (18)-(21) погрешность определения величины смещения линии визирования в горизонтальной и вертикальной плоскостях определится из выражения:
Да х = Да у
2 •
(8 -10-6 ) • 12 + (4 • 10-6^ • 22] = 1,6 • 10-5 (рад) = 3,3". (22)
V у
Суммарная погрешность в произвольном направлении определится по формуле геометрического суммирования:
(Да2 )СТ = ^Дах I2Т + (Дау )Т = д/(3,3")2 + (3,3")2 = 72 • 3,3" = 4,7". (23)
Результаты приведенных в статье теоретических исследований позволяют сделать следующие выводы:
- разработана оригинальная схема построения оптико-электронного комплекса для определения положения линии визирования прицельной техники, используемой в составе стендового оборудования, обеспечивающая снижение погрешности измерения в неавтоматизированном режиме по сравнению с известными техническими решениями в ~ 7 раз;
- разработана и исследована математическая модель оптико-электронного комплекса, связывающая взаимное положение линии визирования контролируемого прицельного устройства с базовыми элементами стендового оборудования;
- разработан алгоритм определения величины смещения линии визирования с использованием сегментации изображения визирного знака коллимаци-онно-измерительного блока, исключающий личную ошибку оператора на результат измерения и повышающий точность измерения в автоматизированном
режиме, в среднем, в два раза по сравнению с неавтоматизированным режимом работы оптико-электронного комплекса.
Заключение
Таким образом, разработанный оптико-электронный комплекс принципиально обеспечивает определение и контроль положения линии визирования прицельных устройств в ходе стендовых испытаний с погрешностью, не превышающей 10 угловых секунд, что соответствует установленному критерию точности. Использование автоматизированного способа определения положения линии визирования прицелов в ходе стендовых испытаний позволяет исключить влияние личной ошибки оператора на результат измерения и обеспечивает повышение точности измерений, по сравнению с неавтоматизированным способом, в два раза.
Экспериментальный образец оптико-электронного комплекса разработан в Сибирском филиале ФКУ НПО «СТиС» МВД России и прошел метрологическую калибровку в ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Новосибирской области» (сертификат № 003669 от 20.05.2014), что подтверждает его соответствие характеристикам, полученным в ходе теоретических исследований, и его готовность к практическому применению.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шлишевский В. Б. Научно-исследовательская лаборатория перспективных оптико-электронных систем и технологий СГГА: основные итоги первого десятилетия // Вестник СГГА. - 2013. - Вып. 4 (24). - С. 143-157.
2. Бутримов И. С., Голицын А. А., Мишанин С. С. Повышение точности стрельбы при помощи цифрового прицела с помощью системы индикации сваливания оружия // Специальная техника. - 2012. - № 5. - С. 47-52.
3. Бутримов И. С., Голицын А. А. Тепловизионные прицелы для стрелкового оружия: итоги выставки «Комплексная безопасность 2014» // Спецтехника и связь. - 2014. - № 5. -С. 12-16.
4. Стенд СМ-1М. Паспорт 495м00-00ПС. - Новосибирск: НПЗ им. В.И. Ленина, 1977.
5. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения : ГОСТ Р 8.736-2011. - Введ. 13.12.2011.
6. Метрологический контроль и надзор, осуществляемые метрологическими службами юридических лиц : МИ 2304-94 : утв. ВНИИМС 27.12.1994.
7. Прицелы оптические и электронно-оптические для стрелкового оружия. Специальные технические требования. Методы испытания : ПР 78.01.0020-2009 : утв. М-во внутренних дел Рос. Федерации 25.12.2009.
8. Бутримов И. С., Айрапетян В. С., Комбаров М. С. Основные аспекты контроля параметров прицельной техники в ходе полигонных испытаний // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Сиб0птика-2013» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск : СГГА, 2013. Т. 2. - С. 178-183.
9. Бутримов И. С., Айрапетян В. С. Оптико-электронное устройство для контроля параметров прицельной техники // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. X Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОптика-2014» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 2. - С. 139-144.
10. Бутримов И. С., Шлишевский В. Б. Определение положения линии визирования прицельных устройств с исключением ошибки оператора // Изв. вузов. Приборостроение. -2015. - Т. 58. - № 6. - С. 478-484.
11. Устройство для контроля положения линии визирования прицелов : пат. 2535583 Рос. Федерация : МПК Б410 1/54, 002Б 23/00 / Бутримов И. С., Аксенов В. А.; заявитель и патентообладатель ФКУ НПО «СТиС» МВД России. - 2013128859/12, заявл. 24.06.2013 ; опубл. 20.12. 2014, Бюл. № 35.
12. Устройство для контроля положения линии визирования прицелов : пат. 2535584 Рос. Федерация : МПК Б410 1/54, 002Б 23/00 / Бутримов И. С., Аксенов В. А.; заявитель и патентообладатель ФКУ НПО «СТиС» МВД России. - 2013128788/12, заявл. 24.06.2013 ; опубл. 20.12. 2014, Бюл. № 35.
13. Устройство для контроля положения линии визирования прицелов : пат. 2536570 Рос. Федерация : МПК Б410 1/54, 002Б 23/00 / Бутримов И. С., Аксенов В. А., Топорков А. А. ; заявитель и патентообладатель ФКУ НПО «СТиС» МВД России. - 2013128789/12, заявл. 24.06.2013 ; опубл. 27.12. 2014, Бюл. № 36.
14. Устройство для установки контрольно-выверочного приспособления на оружии : пат. 130380 Рос. Федерация : МПК Б4Ш 1/54 / Бутримов И. С., Аксенов В. А., Айрапе-тян В. С. ; заявитель и патентообладатель ФКУ НПО «СТиС» МВД России. - 2012153139/12, завл. 07.12.2012 ; опубл. 20.07. 2013, Бюл. № 20.
15. Разработка оптико-электронных средств для контроля положения линии визирования прицелов : отчет о НИР (заключит.) / Сиб. фил. ФКУ НПО «СТиС» МВД России ; рук. А. В. Кихтенко. - Новосибирск, 2014. - 207 с.
16. Барышников Н. В., Животовский И. В., Пискунов Т. С. Исследование влияния угловых аберраций объектива оптико-электронного координатора на погрешности измерения взаимного углового рассогласования осей лазерных пучков // Наука и образование [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/479575.html (Дата обращения: 11.01.2016).
17. Высокоточные угловые измерения / Д. А. Аникст, К. М. Константинович, И. В. Меськин и др.; Под ред. Ю. Г. Якушенкова. - М. : Машиностроение, 1987. - 480 с.
18. Проектирование оптико-электронных приборов: учебник / Ю. Б. Парвулюсов, С. А. Родионов, В. П. Солдатов; под ред. Ю. Г. Якушенкова. - М. : Логос, 2000. - 488 с.
19. Якушенков Ю. Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов. - М. : Логос, 2011. - 444 с.
20. Афанасьев В. А. Оптические измерения : учебник для вузов ; Под ред. Д. Т. Пуряе-ва. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 1981. - 229 с.
21. Креопалова Г. В., Лазарева Н. Л., Пуряев Д. Т. Оптические измерения : Под общ. ред. Д. Т. Пуряева. - М. : Машиностроение, 1987. - 264 с.
22. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. - 4-е изд, Стереотип. - М. : Наука, 1967. - 608 с.
23. Сойфер В. А. Методы компьютерной обработки изображений : Под. ред. В. А. Сой-фера. - 2-е изд., испр. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 784 с.
24. Горбунов Г. Г., Чиков К. Н., Шлишевский В. Б. Дисперсионные видеоспектрометры для задач гиперспектрального дистанционного зондирования // Вестник СГУГиТ. -2015. - Вып. 4 (32). - С. 86-106.
25. Федоров С. Ю., Бояршинов Б. Ф. Аппаратура для измерений в сфокусированных лазерных пучках и ее применения // Вестник СГГА. - 2014. - Вып. 2 (26). - С. 47-61.
Получено 13.01.2016
© И. С. Бутримов, В. С. Айрапетян, 2016
