CCD立靶靶面不重叠误差分析

应用CCD立靶时操作不慎造成的靶面不重叠降低了测量精度,有必要对靶面不重叠误差进行分析。通过研究坐标求解模型,将靶面不重叠对结构模型的影响转化为弹丸在CCD像面上成像位置的偏差,推导了三种靶面不重叠情况下成像位置的计算公式。对8m×8m靶面内的误差分布进行了仿真。结果表明:由平行和水平夹角不重叠造成的最大测量误差小于1mm;由垂直夹角不重叠造成的最大测量误差超过6.8mm,对测量精度影响较大。     

TDI-CCD光靶弹着点坐标测量误差分析

TDI-CCD光靶测量精度是衡量其性能的一个重要指标,为分析光靶坐标的测量误差,将靶心及靶面边缘的若干个点作为误差计算的特征点,对光靶的结构参数进行了优化设计.通过计算和仿真,得到了光靶测试范围内各点坐标综合误差分布.在搭建CCD光靶实验系统的基础上,用模拟弹丸验证了靶面坐标的测量误差.结果表明,CCD靶面弹丸落点坐标近似等于木靶靶面的落点坐标,实验结果与计算吻合较好.     

双等边三角阵声学靶测量原理

为了解决双等边三角阵声学靶测量弹着点坐标计算过程繁琐的问题,在局部将激波在预定靶平面上的曲面传播看成是平面传播,得到了激波在各个传声器之间传播的声程差与三角阵边长之间的几何关系,通过解三角形求得了弹着点的坐标测量公式.通过仿真计算对该坐标测量公式的理论误差进行了分析,在对4m×4m靶面的仿真中得到x、y坐标测量误差分别为±10mm和±25mm.仿真结果表明,该测量公式形式简单,且具有较高的精度.     

防空兵通用射击评价系统的设计

防空兵通用射击评价系统由2部近红外对空观测仪、1台计算机、发电机、PCI部件、打印机等组成.计算机内装视频采集卡、PCI双路串口数据接收卡等,利用高速数据采集卡实时采集靶标、弹迹(炸点)图像和坐标.并以靶面中心为坐标原点,对100×100m靶面,10m靶高的光电靶x、y向按1m步长划分网格.用数值计算法获得不同布站条件下每个网格点靶面坐标的双站交汇测量精度,实现对防空兵实弹射击结果的科学评价.     

靶道空间三点法标定与误差分析

为了避免现有激光准直标定系统在激光光斑对准过程中的困难,简化标定系统组成,提高标定效率和标定精度,增强标定系统的场地适应性。利用空间内任意不共线的三点分别在标定坐标系和靶道坐标系下的坐标构造过渡坐标系,得到标定坐标系到靶道坐标系的转换关系。研究标定坐标系下标定点的位置偏差以及靶道坐标系下对应点的测量误差对最终待测点测量误差自协方差的影响,通过雅克比矩阵得到相应的误差模型,导出坐标测量误差均值和方差的表达式。依据向量范数和矩阵范数之间的关系以及Cauchy-Schwarz不等式研究测量误差均值与方差的增益系数的理论上限。通过实弹击发实验,考察三点标定方法的实践效果。研究结果表明：最终测量误差均值向量的模长等于被测点在标定坐标系下均值向量的模长;确定标定坐标系到靶道坐标系转换关系的任意不共线三点之间距离及其包围的面积越大,则测量误差的自协方差增益系数越小;将过渡坐标系原点靠近预计弹道线有利于减小测量误差的自协方差增益系数;取决于测量方法及其误差形式,随着标定坐标系原点远离靶道坐标系原点,与靶道坐标系中三点坐标测量误差相关的被测点测量误差自协方差增益有所不同;基于三点标定方法,使用常见的通用仪器、设备就可以完成标定过程,且经过三点法标定的靶道测量数据质量较高。     

基于激光光幕和光电二极管阵列的立靶坐标测量

为了实现高精度、大面积的立靶坐标测量,提出了一种大面积激光光幕子弹弹着点坐标测试的新方法.采用4个扇形激光光幕相互交叉组合成大面积矩形光幕,利用光电二极管阵列测量激光光幕的光强,当子弹穿过激光光幕时,相应的光电二极管接收到信号,经信号采集和处理电路计算出子弹弹着点的坐标.对有效靶区1m×1m的原理样机进行7.62mm枪弹实弹射击实验,实验结果表明坐标测量精度达到2mm.该方法结构简单,易构造较大面积的靶面,其最大有效靶区可达到10m×10m.     

光学非球面磨削中的圆弧砂轮修整误差分析

针对光学非球面磨削加工中对圆弧砂轮修整精度要求比较高的特点,采用GC杯形砂轮修整器对圆弧砂轮进行修整,并分析杯形砂轮修整器几何误差和原理误差。在此基础上,讨论了各种误差对圆弧砂轮的修整及对非球面加工的影响程度,确定修整器定位倾斜误差是影响圆弧砂轮修整的主要因素,特别是对圆弧半径的影响。针对定位倾斜误差因素进行了砂轮修整实验,结果表明定位倾斜情况下拟合的圆弧半径残差较大且残差分布与理论分析一致。非球面加工实验显示定位倾斜情况下的工件面形误差分布情况与理论分析一致。修整器调正后再次进行加工,结果呈现不同的面形误差分布且误差减小了,验证了定位倾斜误差对非球面加工的影响。     

照相站空间基准标定方法及测量误差分析

根据相机内外参数标定方法的结论与性质,通过对阴影成像系统成像原理的分析,利用泰勒级数对图像坐标拾取偏差引起的空间坐标测量误差进行研究,获得了阴影成像系统空间坐标测量误差的数学模型。假定图像坐标拾取误差满足独立同分布,得到测量误差一次矩和二次矩的数学表达式,并进一步分析相机位于标定面同侧且与标定面等距时测量误差的概率特性。符号分析及数值验证结果表明：阴影成像系统坐标测量误差的各个分量非独立;图像识别误差以因子的形式影响测量误差;文中标定方法测量误差的均值与物点到标定面的距离相关且呈线性变化,而测量误差的自协方差则在空间呈非线性分布;物点靠近相机有利于减小测量误差的均值和协方差。     

连续分度冷滚打机床滚打头结构改进

采用连续分度方式冷滚打花键时滚打轮和工件间存在一个干涉运动,实际生产中将机床滚打头部分整体倾斜一个安装角以减小干涉量。在安装角作用下,滚打轮成形轮廓发生变化,带来新的成形误差。分析了干涉现象产生的原理,设计了改进的滚打头结构,利用斜铜套将滚打轮自转轴反向倾斜一个安装角,使滚打轮成形轮廓不变。建立了计算滚打轮在键槽截面上成形曲线的数学模型,利用键槽宽度误差对冷滚打成形误差进行了表征。当冷滚打机床采用现有滚打头结构时,设置安装角虽然提高了成形精度,仍存在较大的成形误差;采用改进的滚打头结构时,安装角在一定范围内取值,干涉量和滚打头倾斜带来的成形误差均减小为0 mm. 改造机床滚打头部分进行冷滚打实验,精确测量了试样键槽轮廓,结果表明：不设置安装角时,键槽宽度误差的实测值与理论计算相符;设置安装角时,键槽宽度误差的实测值及其相对变化量都很小。实验验证了改进的滚打头结构的合理性。     

寻北仪倾斜状态下转位误差分析

针对目前我国大部分研制生产的寻北仪忽略实际工作过程中转台倾斜时转位误差分析补偿问题,提出一种基于动调陀螺的二位置捷联式快速寻北仪。介绍二位置陀螺寻北仪的工作原理,在推导转台倾斜时方位角解算公式的基础上,重点分析转台倾斜时转位误差对寻北精度的影响,推导出误差公式及补偿方法,并用Matlab进行误差仿真实验。实验结果表明:转台倾斜角在±10范围内时,转位误差引起的寻北误差随方位角的变化基本服从三角函数分布,且大小近似为转位误差的一半。     

基于多体系统理论的精密检测平台空间误差建模与补偿

针对大口径光学元件精密检测平台的工作特点及影响其空间误差的各项几何误差因素,运用多体系统理论,用低序体阵列描述多体系统拓扑结构,建立一种空间误差数学模型。综合应用激光干涉仪、球杆仪和激光位移传感器等仪器设备,提出大口径光学元件精密检测平台各项几何误差和空间误差的测量方法,并对模型中所涉及的各项几何误差进行了系统分析和全面测量,对空间误差进行补偿。误差补偿实验证明所提模型正确有效,将空间误差从补偿前-70.01~22.14 μm降低到补偿后-4.22~5.8 μm,大大提高了精密检测平台的测量精度。     

半捷联惯导系统轴向角度安装误差分析与补偿

针对半捷联惯性测量系统中轴向角度安装误差影响系统姿态测量精度的问题,分析了轴向角度安装误差的来源、产生机理及其对姿态测量精度的影响规律,并从理论上推导了其数学表达式。在此基础上,提出了轴向角度安装误差的分级补偿方法。该方法的核心思想是,根据轴向角度安装误差产生的原理和作用机理不同,依次对其补偿。地面实测试验表明,对轴向角度安装误差的补偿方法是正确和有效的,利用该补偿方法可以将轴向角度安装误差引起的周期性姿态测量误差由0.32°减小到0.05°以内,减小幅度达1个数量级,显著地提高了系统的解算精度。     

基于DH 法的数控伺服平台定位误差补偿策略

针对某型号固体材料推进剂生产过程中出现的加工误差和安装误差问题,提出一种定位位置误差补偿策 略。利用机器人领域常用的DH 法对其进行运动学建模,将建模参数误差看作随着驱动指令变化的变量,以三坐标 测量仪为测量工具,对直线轴和旋转轴实际的轴线方程进行辨识,重新建立各杆件实际坐标系的状态矩阵,拟合出 实际齐次坐标变换矩阵各元素误差与给定驱动指令的关系曲线,并对理想齐次坐标变换矩阵进行补偿。仿真结果表 明：补偿后定位位置误差能下降约40%,验证了方法的有效性。     

大气湍流对激光校准轴系的影响

在应用位置敏感探测器技术与激光技术实现大型轴系对中检测的过程中,分析了大气湍流对激光校准检测的影响,提出了采用监测光靶实时检测激光准线漂移,用直线修正实现误差补偿的校正方法。     

末端修正迫弹激光探测器及目标方位模型

研究了末段修正迫弹激光探测器的工作原理，对激光探测器修正区域进行了分析，推导了地面坐标系与激光探测器坐标系的坐标变换公式，建立了激光探测器模型；研究了利用目标光斑位置求解目标方位角和跟踪误差角的方法，建立了目标方位模型。仿真计算表明：末段修正时必须选择合适的弹体转速，转速太低会造成对目标的漏扫；通过对末段弹道进行多次修正能够显著提高迫弹的落点精度。本文所建立的激光探测器模型和目标方位模型为末段修正迫弹的弹道模型建立和外弹道仿真计算打下了基础。     

电磁发射磁探针阵列位置分布及姿态优化

为更加精确地得到电磁发射系统内弹道中电枢在任意时刻的速度,提出一种磁探针阵列位置分布及安装姿态的计算方法。采用道格拉斯-普克算法确定磁探针阵列的位置分布,建立磁探针感应电压与磁探针安装位置、轨道电流、电枢速度及位移等物理量的数学模型,分析磁探针阵列安装方式、安装高度和安装深度对磁探针测量精度的影响。计算结果表明：磁探针阵列测量电枢出口速度的理论相对误差在2‰以内;内弹道电枢速度曲线的出口速度理论相对误差在5‰以内。对磁探针阵列安装位置及安装姿态进行试验验证,优化后的磁探针阵列具有更高的测量精度,电枢出口速度为700~800 m/s时,磁探针测量平均相对误差为2.25%.