激光发射器的复合成像瞄准发射装置及方法

技术领域

本发明涉及激光发射器领域，具体的涉及一种激光发射器的复合成像瞄准发射装置及方法。

背景技术

将光纤激光器产生的高能激光束辐照到未爆弹一类的排爆目标上，激光束一方面与排爆目标表面壳体相互作用，烧蚀或解体其壳体；另—方面通过壳吸收传导的热量加热排爆目标内部炸药，引起炸药的温升、热分解、爆燃甚至爆轰等，两个方面交织作用，最终引起未爆弹的失效。由于销毁未爆弹时该弹可能不充分燃爆，危险性较大。为了保证设备和工作人员的安全，激光销毁未爆弹设备从使用空间布设上做了设计保证销毁过程的安全。待销毁目标T与激光炮头A之间要留有足够的距离以保证激光设备的安全，一般距离不小于150米；

对于特定的未爆弹，装药及其材料结构有其自身特点，高能激光束辐照到排爆目标上的效能与激光辐照部位密切相关，因此，需要远距离精准瞄准发射装置将激光束准确辐照目标有效部位。

激光准直器发射的激光束的波长为1080纳米，属于近红外光范围，无法通过人眼直接观察激光束形成的光斑，不能精确的对准待销毁物。部分光纤激光器配置有瞄准镜进行瞄准，但是都是采用的先通过瞄准镜预瞄准，再打开激光准直器发射激光束至待销毁物上，并且瞄准镜必须与激光准直器同光路，如果瞄准镜与激光准直器的光路没有调整好，可能会使激光束照射至其他物体或人身上发生安全隐患。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种激光发射器的复合成像瞄准发射装置及方法，能够使操作人员可以观察到激光光斑，提高瞄准精确度，还可以提高激光瞄准和激光发生过程中的安全性。

根据本发明实施例的一种激光发射器的复合成像瞄准发射装置，包括：激光准直器，所述激光准直器具有强激光模式和弱激光模式；相机，所述相机的光谱响应范围覆盖可见光波段和红外光波段，所述相机用于获取激光准直器产生的激光光斑和待销毁物的图像；云台，所述激光准直器安装在所述云台上。

一种激光发射器的复合成像瞄准发射方法，包括以下步骤：

S100、将激光准直器设置为弱激光模式，然后发射出激光束形成弱光工作激光光斑；

S200、通过相机获取弱光工作激光光斑和待销毁物的图像信息；

S300、控制激光准直器，将弱光工作激光光斑移动至待销毁物上；

S400、待激光准直器瞄准待销毁物后，将激光准直器设置为强激光模式，然后发射出高功率激光束将待销毁物销毁。

根据本发明实施例的激光发射器的复合成像瞄准发射装置及方法，至少具有如下技术效果：本发明实施方式的激光发射器的复合成像瞄准发射装置，通过改变激光准直器的输出功率来实现安全瞄准，相机的光谱响应范围覆盖可见光波段和红外光波段，既可以观察到待销毁物，又可以观察到激光光斑，先将激光准直器切换为弱激光模式，通过宽光谱的相机观察弱功率激光束形成的弱光工作激光光斑和待销毁物，然后控制云台将弱光工作激光光斑对准待销毁物；最后将激光准直器切换至强激光模式，通过高功率激光束将待销毁物销毁。因此无需调节任何光路设置，也无需配置瞄准镜即可实现精确的瞄准。瞄准阶段激光准直器发射的是弱功率激光，即使照射在其他物体或人身上也不会造成严重的危害，安全性好。并且不配置瞄准镜可以减小整个瞄准发射装置的尺寸，方便瞄准发射装置与系统的集成及包装运输，便于携带和使用。

根据本发明的一些实施例，所述激光准直器在弱激光模式下产生激光束的靶功率密度低于2W/cm

根据本发明的一些实施例，还包括可调节安装座，所述相机通过可调节安装座安装在所述激光准直器上以用于调节相机的观察角度。

根据本发明的一些实施例，所述可调节安装座包括底座、水平调节板和垂直调节板，所述底座上开设有凹槽，所述水平调节板位于所述凹槽内，所述水平调节板上设置有水平调节装置以用于调节水平调节板在凹槽内的水平位置；所述垂直调节板的末端与所述水平调节板的末端铰接，所述垂直调节板上设置有竖向调节装置以用于调节水平调节板绕铰接处旋转，所述相机固定在所述垂直调节板上。

根据本发明的一些实施例，所述水平调节装置包括水平设置的第一弹簧、第一调节螺栓和第一旋钮，所述第一弹簧和第一调节螺栓相对设置于水平调节板的两个侧边，所述第一弹簧的两端分别与水平调节板和凹槽内壁相抵，所述底座上开设有与第一调节螺栓旋接的第一螺孔，所述第一螺孔与所述凹槽相通，所述第一旋钮安装在第一调节螺栓的末端，所述第一调节螺栓的前端与所述水平调节板的侧边抵接。

根据本发明的一些实施例，所述竖向调节装置包括倾斜向下的第二弹簧、传动臂、第二调节螺栓和第二旋钮，所述第二弹簧的两端分别抵接所述水平调节板和所述垂直调节板相对面的前端，所述传动臂的上端与所述垂直调节板的侧边固定连接，所述第二旋钮安装在第二调节螺栓的末端，所述底座上开设有与第二调节螺栓旋接的第二螺孔，所述第二调节螺栓的前端与所述传动臂的下端抵接以用于通过第二调节螺栓的活动调节所述垂直调节板绕铰接处旋转。

根据本发明的一些实施例，所述水平调节板的末端顶部设置有转轴支座，所述垂直调节板的末端通过转轴与转轴支座转动连接。

根据本发明的一些实施例，所述相机为长焦CCD相机。

一种激光发射器的复合成像瞄准发射方法，包括以下步骤：

S100、将激光准直器设置为弱激光模式，然后发射出激光束形成弱光工作激光光斑；

S200、通过相机获取弱光工作激光光斑和待销毁物的图像信息；

S300、控制激光准直器，将弱光工作激光光斑移动至待销毁物上；

S400、待激光准直器瞄准待销毁物后，将激光准直器设置为强激光模式，然后发射出高功率激光束将待销毁物销毁。

根据本发明实施例的激光发射器的复合成像瞄准发射装置及方法，至少具有如下技术效果：本发明实施方式的激光发射器的复合成像瞄准发射方法，通过改变激光准直器的输出功率来实现安全瞄准，相机的光谱响应范围覆盖可见光波段和红外光波段，既可以观察到待销毁物，又可以观察到激光光斑，先将激光准直器切换为弱激光模式，通过宽光谱的相机观察弱功率激光束形成的弱光工作激光光斑和待销毁物，然后控制云台将弱光工作激光光斑对准待销毁物；最后将激光准直器切换至强激光模式，通过高功率激光束将待销毁物销毁。因此无需调节任何光路设置，也无需配置瞄准镜即可实现精确的瞄准。瞄准阶段激光准直器发射的是弱功率激光，即使照射在其他物体或人身上也不会造成严重的危害，安全性好。并且不配置瞄准镜可以减小整个瞄准发射装置的尺寸，方便瞄准发射装置与系统的集成及包装运输，便于携带和使用。

根据本发明的一些实施例，所述步骤S100中弱激光模式下激光准直器发射激光束的靶功率密度低于2W/cm

根据本发明的一些实施例，所述步骤S400中强激光模式下激光准直器发射激光束的靶功率密度高于100W/cm

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例中激光发射器的复合成像瞄准发射装置的原理示意图；

图2为本发明实施例中激光发射器的复合成像瞄准发射装置的光路图；

图3为本发明实施例中可调节安装座的立体图；

图4为本发明实施例中可调节安装座的正视图；

图5为本发明实施例中可调节安装座的侧视图。

附图标号

激光准直器100、相机200、云台300、可调节安装座400、底座410、水平调节板420、第一弹簧421、第一调节螺栓422、第一旋钮423、转轴支座424、垂直调节板430、第二弹簧431、第二调节螺栓432、第二旋钮433、传动臂434、转轴435。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参考图1，一种激光发射器的复合成像瞄准发射装置，包括：激光准直器100、相机200、云台300和可调节安装座400；激光准直器100具有强激光模式和弱激光模式，本实施例中在激光准直器100上配置功率调节器，通过功率调节器调节激光准直器100的输出功率，设置参数为：激光准直器100在弱激光模式下产生激光束的靶功率密度低于2W/cm

为了能够同时获取激光准直器100产生的激光光斑和待销毁物的图像，本申请中相机200的光谱响应范围覆盖可见光波段和红外光波段；现有商品可见光相机图像传感器为硅CCD或CMOS传感器，其光谱响应范围覆盖到近红外波段，一般地，为了提高信噪比提高图像质量，商品可见光相机加有红外滤光片，当相机加有红外滤光片时，滤掉红外光，能实现更加清晰的可见光成像，更加符合人眼的视觉习惯，本申请中光谱响应范围覆盖可见光波段和红外光波段的相机200可以采用去除红外滤光片的相机，也可以采用带夜间工作模式的相机。优选的，本实施例中相机200为带带夜间工作模式的长焦CCD相机。

激光准直器100安装在云台300上以实现激光束方向的调节，优选的，本实施例中云台300采用电动云台实现360度的自由转动。

参考图2，本实施例中采用非同轴光路，相机200通过可调节安装座400安装在激光准直器100上，实现左右与俯仰调节后，保证激光束产生的光斑在视场中间，便于销毁过程监控及调整，当然可调节安装座400也可以单独设置不安装在激光准直器100上。

参考图3和图4，可调节安装座400包括底座410、水平调节板420和垂直调节板430，底座410上开设有凹槽，水平调节板420位于凹槽内，凹槽的高度与水平调节板420相等，宽度大于水平调节板420，因此水平调节板420在凹槽内可以水平移动但是不能垂直移动。水平调节板420的一侧设置有与凹槽内壁相抵且水平放置的第一弹簧421，水平调节板420另一侧设置有水平调节装置。

其中，水平调节装置包括水平的第一调节螺栓422和第一旋钮423，底座410上开设有与第一调节螺栓422旋接的第一螺孔，第一螺孔与凹槽相通，第一旋钮423安装在第一调节螺栓422的末端，第一调节螺栓422的前端与水平调节板420的侧边抵接，第一调节螺栓422与第一弹簧421对称设置在水平调节板420的两侧，第一弹簧421给与水平调节板420一个回弹力，通过第一调节螺栓422的活动来调节水平调节板420在凹槽内的水平移动。

参考图3和图5，水平调节板420的顶面固定有垂直向上的第二弹簧431，第二弹簧431的顶端与垂直调节板430的前端相连，水平调节板420的末端顶部设置有转轴支座424，垂直调节板430的末端通过转轴435与转轴支座424转动连接。垂直调节板430的侧边设置有竖直调节装置，相机200固定在垂直调节板430上。

其中，竖向调节装置包括倾斜向下的传动臂434、第二调节螺栓432和第二旋钮433，传动臂434的上端与垂直调节板430的侧边固定连接，第二旋钮433安装在第二调节螺栓432的末端，底座410上开设有与第二调节螺栓432旋接的第二螺孔，第二调节螺栓432的前端设置为半球体，半球体的前端与传动臂434下端的斜面抵接，第二调节螺栓432向前活动时给传动臂434一个水平的压力，传动臂434的作用是将水平的压力转换为垂直方向的拉力，使垂直调节板430绕转轴435转动，此时垂直调节板430的前端向下挤压第二弹簧431使顶部的相机200向下移动，当第二调节螺栓432向后运动时受力过程相反，此时第二弹簧431向上顶起垂直调节板430使顶部的相机200向上移动。

采用上述结构的可调节安装座400可以使相机实现灵活的上下左右角度调节，能更快速的获取激光光斑和待销毁物的图像。

本发明还涉及一种激光发射器的复合成像瞄准发射方法，包括以下步骤：

S100、将激光准直器设置为弱激光模式，然后发射出激光束形成弱光工作激光光斑，弱激光模式下激光准直器发射激光束的靶功率密度低于2W/cm

S200、通过相机获取弱光工作激光光斑和待销毁物的图像信息；

S300、控制激光准直器，将弱光工作激光光斑移动至待销毁物上；

S400、待激光准直器瞄准待销毁物后，将激光准直器设置为强激光模式，强激光模式下激光准直器发射激光束的靶功率密度高于100W/cm

综上所述，本发明实施例的相机200光谱响应范围覆盖可见光波段和红外光波段，操作人员既能看到和定位待销毁未爆弹，也能看到弱光工作激光光斑，相机200和激光准直器100采用非同轴光路，相机200装配于可调节安装座400上，可以实现左右与俯仰调节，保证光斑在视场中间，便于销毁过程监控及调整，激光准直器100具有两种工作模式，在保证相机200获取图像的对比度同时，保持待销毁目标的完整，待精确瞄准最有效部位后，再行高功率激光一次销毁。本申请采用不同轴光路，简化了光路，避免了分光镜片的光路，节省成本，提高可靠性，采用直接激光瞄准的模式，实现指哪打哪的效果。提高瞄准便捷性，减小瞄准发射装置的尺寸，便于瞄准发射装置与系统的集成及包装运输，便于携带和使用。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。