四光幕精度靶中的信号处理电路

结合四光幕精度靶测量弹丸着靶坐标的工程实现,设计了相应的信号处理电路.分析了四光幕精度靶测试系统的组成,并给出测量公式.设计了长线驱动电路和模拟信号隔离触发电路,确保模拟弹形信号经过远距离传输无畸变,同时保证多路信号传输延时一致性.针对试验现场安装调试的方便,设计了对正指示电路.设计的信号处理电路进行实弹射击,测试的结...     

基于光幕的偏心轴轴径自动测量装置及测量方法

针对工业机器人上关节RV减速器的关键零部件——偏心轴轴径的在线测量问题,提出了一种基于光幕传感器的偏心轴轴径测量方法,并研制了相应的测量系统。设计了一种基于双光幕传感器的错位式组合光幕传感器测量单元,提出了一种基于错位式组合光幕传感器测量单元的双光幕组合边缘扫描测量法,实现了多规格偏心轴轴径的自动化测量流程。其测量节拍50 s,实现了生产线上偏心轴轴径的在线快速测量。对测量系统的主要误差源进行分析,并完成了相应的误差建模以及误差补偿。实验结果表明,该方法测量精度较高,满足生产线上使用。将测量装置的测量结果与计量室中光学计的测量结果进行对比验证,重复性测量误差≤0.8μm,测量结果准确可靠。     

抛物线弹道弹丸飞行参数测量模型与 精度分析

现有匀速直线弹道六光幕阵列测量模型无法满足终点抛物线弹道弹丸着靶坐标与飞行速度的测量需求。针对终点弹道测试试验中抛物线弹道的实际,提出一种变速抛物线弹道弹丸飞行参数的测量方法,建立六光幕阵列通用测量模型。综合考虑重力和空气阻力对弹丸运动轨迹的影响,建立弹丸的空间运动方程,结合光幕阵列平面方程和测量得到的弹丸穿过光幕阵列时刻序列,计算出弹丸在预定位置的着靶坐标和飞行速度矢量。对研究的抛物线弹道测量模型与现有的匀速直线弹道模型进行了比较分析,仿真计算了在不同靶距与不同飞行速度情况下2种模型测量数据的差值。对研究的测量算法进行了精度分析。采用六光幕阵列天幕靶和木板靶进行7.62 mm步枪弹的着靶坐标比对试验,结果表明在探测靶面内,着靶坐标测量误差不大于3.5 mm。建立的测量模型拓宽了六光幕阵列在终点弹道的测试领域的应用。     

改进JYJ-90型天幕靶用于XX产品初速测试

为改进一套JYJ-90型天幕靶用于测试XX产品弹丸的飞行速度，以光电转换原理为基础，采用光电子技术形成弹丸空间坐标的无形光幕，同时由光电传感器与多路测试仪结合测每发弹的初速，全部数据由计算机采集和处理。完成了一套用于上述目的的测试系统。这种集光、机、电、计算机多种先进技术为一体的先进测试设备可以完全有效地用于XX产品弹丸的初速测试。     

双头管封装光纤Bragg光栅低温传感试验研究

提出并设计了一种用于低温环境下测量温度的光纤布拉格光栅(FBG)双头管式封装结构,探究了涂覆层材料和封装形式对光纤Bragg光栅传感器低温传感稳定性和精度的影响。同时,试验研究了封装长度对双头管式传感器中心波长与温度的关系,通过多次重复试验测定了传感器低温灵敏度和重复性误差。研究结果表明：由于高折丙烯酸酯涂覆层具有较高的热膨胀系数,因此在77～273 K液氮环境中其增敏效果相对于聚酰亚胺和裸光纤更为显著;采用双头管封装后,FBG中心波长与温度具有高度线性关系,且能有效解决无封装裸FBG易受荷载扰动特性;适当提高封装长度有利于提高封装体系灵敏度系数。重复试验结果表明,所设计的双头管式封装FBG低温传感器灵敏度可达14～20 pm/K,测试误差和灵敏度优于传统FBG低温传感器。     

大面积三角组合光幕弹幕武器密集度的高精度测试

提出了一种交叉布置的大面积三角组合光幕的高精度激光靶密集度测试方法,以解决超高射频弹幕武器立靶密集度测试的难题。给出了激光器、激光光束整形系统、激光探测器阵列组成的大面积三角光幕光电开关系统设计方案,分析了双大面积三角光幕测量原理,推导出了三角光幕弹着点坐标解算方法。结合系统采用的探测器件输出特性分析了该测试方法的误差,结果显示:当规则靶面区域宽度从3.6 m扩展到10 m时,最大测试误差从0.557 mm变为0.832mm,只增加了0.275mm,实现了很高的测量精度。模拟射击试验结果表明,采用分辨率为1.6mm的探测器阵列时,X坐标最大误差为0.747mm,Y坐标最大误差为0.635mm,实现了对超高射频弹幕武器立靶密集度的高精度检测。该测试方法具有光幕面积大、测量精度高、安装调试方便的特点。     

汽车用传感器测试台的研制

论述了虚拟仪器技术在现代汽车传感器测试中的应用问题.针对汽车用速度和相位传感器的测试要求,以三坐标移动及高速高精度信号转动机构组成测试台的机械结构,采用激光光幕传感器进行间隙测量,用光纤传感器进行信号轮的标定,用数字示波器进行传感器信号采集,并采用Labview进行了系统软件的开发工作.结果表明,采用虚拟仪器技术进行试验台的开发工作周期短、成本低、开放性好.     

光幕靶探测灵敏度与响应时间测量方法

基于光幕阵列构建的光幕靶可用于弹丸的飞行速度、着靶坐标和飞行速度方向角的测量。光幕靶的探测灵敏度决定了其能探测飞行物体的最小尺寸,响应时间决定了可探测物体的最高飞行速度,是光幕靶的核心性能参数。通过分析光幕靶输出的过靶信号特征,建立光幕靶工作机理的数学表达式,提出了一种采用直流电机控制旋转码盘模拟辐射光能量的瞬态变化过程,可快速测量光幕靶的幅频特性参数。研究的方法也适用于其他光电探测仪器的动态响应特性测试领域。     

弹底发射装药挤压应力测试的PVDF传感器研究

对发射环境下大口径火炮弹底发射装药挤压应力的准确测量是发射安全性研究的关键。本文设计并实现了某型大口径火炮弹底发射装药挤压应力聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器,使用Multisim电路仿真软件对PVDF传感器放大电路进行仿真研究,并利用动态挤压试验装置进行了该新型弹底传感器标定试验,试验获得了该新型传感器的灵敏度系数,进行了新型传感器与通常力传感器的测试对比试验并利用新型传感器进行了膛内弹底发射药挤压应力测试试验,结果表明,该PVDF传感器具有灵敏度高、价格低、性能可靠、能大面积测试的特点,为发射安全性研究提供了新的测试手段。     

光幕阵列测试系统动态信号分析及校准

光幕阵列各测量通道存在不均衡性,会导致阵列动态信号传输延迟出现差异,直接影响了光幕阵列测试系统的总体性能。为了解决这一问题,提出一种利用半实物仿真的方法进行评估、分析光幕阵列测量通道传输特性的方法。为了简化研究,本课题采用半实物仿真平台产生两路并行模拟动态信号,通过采集后进行动态信号的时、频域分析,基于不同信号参数条件下分析并获得其传输特性及相关变化规律,用校准源信号通过脉冲校准原理来校准。     

双光斑重叠式PSD空间点位测量系统研究

针对空间点位测量的问题,设计了一种新型双光斑重叠式PSD空间点位测量系统。构建了测量系统的测量平台和运动控制平台,并将光电位敏传感器PSD作为测量系统测头上的靶标,形成了空间测量三角形,采用逐次逼近算法,使两个光斑在PSD上轮流交替跟踪,实现了测量系统的自动跟踪,并利用PSD对于光斑重心采集的原理,判断两光斑重合情况,进行了空间点位信息的采集测量。以某型航空发动机8级涡轮转子叶片为测量对象,用三坐标测量机和本测量系统分别对其进行了测量对比试验。研究结果表明,测量系统对距离测量系统1.5 m远处,对目标点的测量偏差为亚mm级,正向偏差维持在0.4 mm以内,负向偏差维持在-0.25 mm以内。     

基准标注导致测量基准不确定的解决方法

由基本立体元素组成的双锥零件的尺寸既具有控制零件大小,又具有控制零件形状的双重特性。双锥零件的常规方法以实际端面为基准进行测量,由于实际端面往往与设计基准不重合,造成了较大的测量误差。提出双锥零件的测量基准相对于理想基准的位置按"最小条件"来确定的方法。该方法测量基准的位置不变,基准误差为0,有效地解决了双锥零件特性尺寸测量误差的问题。     

面向特大型齿轮的激光跟踪多站位定位

提出了面向特大型齿轮的激光跟踪多站位定位测量方法以提高特大型齿轮激光跟踪在位测量系统的齿轮定位精度并精确确定测量仪器与被测齿轮位置与姿态的关系。根据激光跟踪仪多站位测量提供的冗余数据优化求解空间两点间共线方程,建立了特大型齿轮激光跟踪多站位测量模型。然后,提出了利用奇异值分解修正多站位测量模型解析矩阵条件数的方法。 实验结果表明,使用多站位测量模型求得的不同站位待测点间距离的标准差的均值为0.008 mm,明显小于直接在不同站位下测量的标准差均值0.024 mm,表明多站位测量模型具有良好精度控制效果。本文的研究提高了齿轮定位时所需测量点的三维测量精度,为特大型齿轮激光跟踪多站位测量系统建立齿轮坐标模型提供了可靠的数据来源。     

Development of a measuring method for several types of programmed tool paths for NC machine tools using a laser displacement interferometer and a rotary encoder

Many circular motion measuring methods for NC machine tools have been proposed, however, the drawback common to many of these methods is the restriction on the radius size due to the short measuring range of the displacement transducers used. Moreover, most of these measurement tools are specialized, and can only perform circular test path measurements. A circularity test method using a laser displacement interferometer and a rotary encoder has been developed. The measuring method features a much longer range of motion than ordinal circular test methods such as the double ball bar (DBB) method and, therefore, the radius restriction on these measurements is greatly reduced. Moreover, this measuring system can also be used for the evaluation of positioning accuracy and other more complex test paths.

The proposed device consists primarily of a laser displacement interferometer and a rotary encoder. The holders for the interferometer head and the retroreflector are connected with a stainless steel rod. The retroreflector holder has a synthetic resin linear bearing allowing it to move relative to the interferometer head so that both optical components are always facing each other. The laser interferometer measures the change in distance between the interferometer head and the retroreflector, and the rotary encoder measures the rotation angle of the stainless steel rod.

In this paper, the background, measuring principle and apparatus structure are briefly described. The experimental setup is also presented. The apparatus was employed in several measuring experiments, including circularity tests for a vertical machining center. The results from these experiments support the validity of this measurement apparatus.     

单列光源反射式光幕靶检测弹着点

为了降低弹丸着靶点检测的成本,提出了一种新的弹着点检测原理。采用单列光源,经两面条形表面反射镜反射后,形成"Z"型的三道光幕,用于实现对弹丸等飞行目标的测速及定位。弹丸的速度和着靶点水平方向的坐标可以通过对时间的测量得到,弹丸着靶点竖直方向的坐标可以通过单列光探测器获知。文中对检测原理进行了研究,对光源、探测器、信号特征、有效测试区域、射频测试能力等进行了分析,并在桌面进行了原理性试验。高速摄影机拍摄的小球坐标与"Z"型结构测量出的坐标相对位置误差为0.1～1mm,传统区截靶法与"Z"型结构测量出的小球速度相对测速误差为0.02%～0.2%,说明基于反射镜的"Z"型结构在定位和测速方面的应用具有可行性,提出的方法具有结构简单、解算方便、节省成本的特点。     

齿轮齿向位置偏差的双面啮合综合检测

简要介绍了国外开发的新型齿轮双啮仪的结构特点,分析了影响齿向位置偏差的工艺因素,初步探讨了齿轮齿向位置误差的双面啮合综合测量原理。带二维测量机构的新型双啮仪可从齿轮双面啮合滚动检测中获取更多的齿轮精度及加工工艺系统信息,在汽车、摩托车齿轮制造业具有广阔的应用前景。     

基于数字微镜器件的并行彩色共聚焦测量系统

彩色共聚焦技术因其高分辨率、高测速的特点,在表面形貌测量领域备受关注,然而现有的彩色共聚焦技术多为单点测量,一定程度上限制了测量效率。本文在彩色共聚焦技术的基础上,以DMD作为光分束器件,结合自主研发的大口径色散管镜,利用面阵彩色相机作为光电接收器件,研究和建立了基于数字微镜器件的并行彩色共聚焦实验平台,实现了对被测物面上多个探测点的并行图像处理。最终,利用所搭建的并行彩色共聚焦测量系统,对50μm高的台阶和自制台阶进行了测量,并对硬币的表面形貌进行了三维恢复。实验结果表明,该测量系统的轴向测量范围为300μm,测量精度达到微米级;同时,能够较好地恢复硬币的表面形貌特征,具有较好的测量效率与可靠性。     

用动态水平基准测量系统实时测量船体横扭角和纵挠角

设计了动态实时水平基准测量系统,讨论了用该测量系统测量远望号测量船变形角的可行性及利用该系统测量船体横扭角和纵挠角的原理和误差项。依据测量船的实际需要确定了动态水平基准测量系统的关键技术指标,并分析了测量船体横扭角和纵挠角的测量精度。分析结果表明：系统对船体横扭角和纵挠角的测量误差均不大于3″,测量距离理论上不受任何限制,远大于200 m(测量船船体长度)。利用现有外场试验条件进行了码头停靠状态下远望号测量船两测量点间的船体横扭角和纵挠角测量试验,结果表明：利用动态水平基准测量系统实时测量船体横扭角和纵挠角的方法切实可行,不仅提高了测量精度,而且克服了传统的大钢管基准测量法体积大、重量沉,装调及维护困难等缺陷。实验显示,该动态实时水平基准测量系统的应用领域相对广泛。     

基于无衍射光束的水平方位角测量方法研究

利用无衍射光束、透镜组和CCD相机建立一种水平方位角测量方法,以提高水平方位角测量的精度和稳定性。给出了水平方位角测量模型的构成和测量原理,阐述了整体测头的结构设计方案。对该测量方法精度及其影响因素进行了分析,同时用Zemax模拟成像系统光路并对光路进行优化仿真。与目前工程测量中普遍采用的方法相比,该测量方法能够获得更高的测量精度和稳定性,可用于盾构机的水平方位角测量、轴系校中曲线轴系布置等工程。     

“高分二号”上相机和星敏感器相对安装姿态的测量

为了精确测量"高分二号"(GF-2)卫星上相机和星敏感器的相对安装姿态,建立了一套高精度自动化测量系统。针对该系统研究了基于多传感器数据融合的高精度测量算法、基于理论安装数据驱动的自动测量模型、以及基于图像识别的立方镜法线搜索算法。该测量系统主要由二维龙门导轨、精密转台和CCD成像辅助准直的自准直经纬仪构成,通过融合精密转台的转动角度、自准直经纬仪的俯仰角和偏航角等数据计算被测设备安装姿态角度。测量时需先对系统进行标定,制定自动测量规划,然后通过电机驱动使设备自动到达预定位置和角度进行测量。若星上设备安装偏差较大导致被测对象超出自准直经纬仪测量范围时,可启动CCD相机对被测对象局部区域进行搜索识别,并引导自准直经纬仪实现精确准直测量。对测量系统进行了实验验证,结果显示:该系统姿态测量精度可以达到5″,与标准值比对最大偏差为4.1″;该测量系统已用于GF-2卫星的相机和星敏器相对姿态测量中,重复标准差最大为3.5″,满足GF-2对机上设备安装姿态测量精度的需求。