PDF《跟瞄系统调焦结构分析》

文章编号:1005-5630(2019)01-0074-05 DOI: 10.

3969/j.issn.1005-5630.2019.01.013 跟瞄系统调焦结构分析 何佳融 (吉林省计量科学研究院 吉林省计量测试仪器与技术重点实验室,吉林 长春 130103) 摘要:在动态跟瞄系统中,获得大小适中、清晰稳定的目标图像是对目标进行跟踪、瞄准的 前提条件.为使调焦系统能够在动态跟瞄系统中平滑、灵活、快速地进行调焦,系统采用凸 轮调焦,应用 MATLAB 软件对凸轮曲线进行优化,使系统的 MTF 曲线在

50 lp 时数值全部 大于 0.6,像差基本达到平衡,成像图像清晰,可满足实际应用要求.通过伺服电机带动调焦 凸轮的结构,使整体结构满足紧凑、轻量的要求,调节精度为±1.1 μm.最终实现了对动态目 标的跟踪、瞄准. 关键词:调焦系统;

调焦凸轮;

凸轮曲线 中图分类号:TH112.2 文献标志码:A The structure designing of focusing system for dynamic target tracking system HE Jiarong (Jilin Key Laboratory of Measurement and Testing Instruments and Technology, Jilin Institute of MetroLogy, Changchun 130103, China) Abstract: In the dynamic tracking and sighting system, obtaining the target image with moderate size, clear and stable is the precondition of tracking and aiming the target. In order to realize smooth, flexible and fast effects in the dynamic tracking system, cam structure can be used. The MTF curve of the system reaches greater than 0.6 in the value of

50 lp by optimizing the cam curve by using MATLAB. Aberration is basically balanced and the imaging quality meets the practical application requirements. The structure with servo motor driving focus cam is compact and lightweight. The focusing precision of system can reach ±1.1 μm. Finally, the dynamic target tracking and aiming are realized. Keywords: focusing system;

focusing cam;

cam curve 引言如何能实时地跟踪瞄准目标是激光武器实施 精确打击的关键,这需要系统在捕捉到运动的目 标后,根据目标的运动速度、运动方式对光学系 统进行实时调焦,使目标所成的像清晰、稳定地 收稿日期 :2017-06-27 作者简介 :何佳融 (1990―),男,助理工程师,研究方向为温度计量.E-mail:[email protected] 第41 卷第1期光学仪器Vol. 41,No.

1 2019 年2月OPTICAL INSTRUMENTS February,2019 呈现在 CCD 上.对被测目标进行跟踪时,如果 系统处于离焦的状态,即物镜组的像方焦平面没 有与目镜组的物方焦平面重合,则CCD 上呈现 的像是不清晰的,这会影响系统对目标进行瞄准 和精确打击.此时我们会通过调节系统的调焦镜 组使两焦平面重合,来获得清晰图像.由此可以 看出,实时调焦、精确快速调焦是动态目标跟踪 瞄准系统的技术核心.如何对远距离、高速运动 的目标进行跟踪瞄准,设计快速、高精度的调焦 结构,使图像系统能够实时地采集到清晰、稳定 的图像是本文研究的重点.本文将设计一套对动 态目标跟踪瞄准的系统,满足对远距离、高速运 动的目标进行实时调焦,精确对准,并且成像清 晰、稳定 [1-3] . 调焦光学系统可以分为外调焦系统和内调焦 系统.外调焦是通过调节目镜组和物镜组的位置 来进行焦距变化的.外调焦系统优点是:调焦方 便,只需调节目镜组与物镜组的间距就可以完成 调焦;

机械结构简单.外调焦系统缺点是:系统 尺寸大;

密封性差 [4] .而本文采用的内调焦系统 不需要改变系统的总体机械结构,只通过移动一 组镜片就可以完成调焦,使整个系统的结构更精 密,同时保证了系统的小型化和密封性. 1????系统概述 本文设计的是一款基于内调焦光学系统的动 态跟瞄设备.通过望远机构对目标进行捕捉,并 对被测目标成像后,由CCD 采集图像,将被测 目标的图片信息转换成电信号,通过运算电路的 处理,驱动伺服电机,带动镜组移动,进行调 焦.当被测物体的像方焦面恰好与 CCD 重合 时,伺服电机停止工作,完成调焦 [5] . 本文设计的动态跟瞄系统如图