火炮身管内径测量现状及发展趋势

火炮身管在高温高压火药气体和高速弹丸的反复作用下,内膛受到不同程度磨损,其径向磨损量的测量对于确定火炮射击性能及身管剩余寿命具有重要意义.针对各种火炮身管内径测量方法和技术进行了分析和比较,研究了非接触测径技术及与径向磨损量密切相关的身管剩余寿命预测的发展趋势.     

基于光杠杆的火炮身管内径测量系统

为提高身管内径测量的敏感性和精度,以光杠杆测量原理为理论基础,利用一维PSD作为测量敏感元件,开发了能将内径微小变化量放大,转化为PSD上光斑较大位移的身管内径测量系统。系统由机械结构、处理电路、数据采集和测量软件构成,完成了测量头的机械设计并建立了光学几何模型,推算出测量头的放大效率。系统灵敏度高、结构简单,测得数据的置信度高,为身管内径测量提供了新的思路。     

基于CCD线阵的雷达模拟跟踪设计

从单片机应用的基本控制原理出发,针对末制导雷达航向工作过程研究,介绍一种用于该项目仿实弹模拟的系统设计,并在实践中对相关的测试理论和软、硬件设计进行探讨和验证.该系统采用线阵CCD作为多通道光电转换器件,通过比较器对数据进行二值化后送入单片机系统分析处理,最终实现以较低廉的成本对末制导雷达导引头跟踪目标真实模拟的目的.     

一种火炮身管内径测量算法的优化方法

在基于激光位移传感器测量火炮身管内径的测试系统中,通过控制步进电机带动激光位移传感器进行非定心测量并绘制出身管内径实际轮廓和标准圆,以此作为判别身管内壁磨损情况的依据。研究发现该算法在实际应用中可能存在因结构装配而导致的系统误差,同时由于算法逻辑较为复杂而易造成计算疏漏。对此,提出了一种水平台校准测量的方法对可能存在的系统误差进行补偿,并改进算法逻辑结构以简化计算过程,实现了对原算法的优化。     

基于光栅的火炮身管内径测量系统

火炮身管结构、尺寸的状况是判断身管寿命,分析射击精度的重要依据.为了准确测量火炮身管的内径,在分析光栅测量原理的基础上,分别对火炮身管内径测量系统的硬件、信号处理电路和软件进行了设计.实验结果表明,该系统的内径分辨率可达0.001 mm,内径综合测量精度≤0.005 mm.     

基于火炮身管测量的管道机器人

针对带膛线身管这一特殊的测量对象,研制了一种能自动测量火炮膛线的新型管道机器人.分析了该机器人的机构组成及工作原理,研究了其运动学和力学特性.实验证明,该机器人测量精度达到0.002 mm,多次测量的重复性误差小于0.002 mm,并且可靠性高.     

基于平面镜与PSD的身管内径测量系统

介绍了一种基于平面镜与PSD的身管内径测量系统．该系统主要可分为负责被测对象特征信号提取的测量头和定心装置,以及进行信号转换和数据采集、处理与显示的DAQ和PC设备．定向激光经平面镜产生的反射光线照射在位置传感器上（PSD）,PSD将光信号转换为电信号,信号经调理和转换后可送入计算机进行数据处理分析,最后完成图形显示和结果存储．本系统特点在于将测刀微小变化量进行有效的放大,大大提高了测量结果的精度,同时实现了系统测量功能的自动化．     

基于极度梯度提升模型的火炮身管寿命预测

为提高火炮身管寿命预测的精度,将身管内径磨损量作为寿命预测指标,提出基于极度梯度提升(XGBoost) 模型的火炮身管寿命预测算法。以火炮弹射数为输入,身管内径磨损量为输出,通过集成多个弱学习器反复训练来 拟合前一个弱学习器预测值与实际值之间的残差,从而生成强学习器,并通过在损失函数后加入正则化项及采用剪 枝技术降低模型过拟合的风险。基于某型火炮实测数据进行验证,结果表明：该模型不仅有效解决了火炮弹射量与 身管内径磨损量之间的映射关系,且相比支持向量机、BP 神经网络、灰色模型等现有算法显著提升了身管寿命预测 精度。     

基于线阵CCD枪弹位置图像处理的方法研究

针对枪弹位置的线阵CCD测量图像信息处理问题,研究了线阵CCD在测量枪弹射击中枪弹的提取、噪声的剔除、枪弹中心的确定等问题.常用的背景差分算法在实际系统的运算过程中存在速度慢、噪声多等问题,根据线阵CCD测量系统采集到的枪弹图像信息的特点,提出了在背景差分法的基础上通过图像的一种改进的互相关性快速提取枪弹图像的算法,进而确定枪弹位置.通过比较该算法和背景差分法对枪弹图像的采集与处理,可以得出用该算法计算出的枪弹位置精确度高,耗时短,提高了线性CCD测量系统实时处理的效率,在连发的高精度自动报靶系统中具有一定的实用性.     

国内外火炮身管延寿技术研究进展

火炮身管的烧蚀磨损一直是降低火炮寿命、制约火炮发展的一个难题。从提高身管抗烧蚀性能的角度出发,归纳总结了近几十年来国内外火炮身管延寿的各种技术：身管内膛激光热处理技术、复合身管制造技术及身管内膛涂层制备技术。并在分析火炮身管的结构特点和工作特点的基础上,确定了一种比较理想的身管延寿技术。     

基于CCD的小口径炮膛质量检测系统

一种针对小口径火炮炮膛表面质量的新型定量检测系统,采用微小型高性能工业CCD摄像机作为图像采集设备,结合设计的滑膛组件、驱动模块等功能单元,动态获取炮膛的清晰视频图像,并利用相关图像处理算法完成炮膛疵病面积的识别和计算,实现对小口径火炮炮膛表面质量的定量检测,其有效性通过试验得到验证。     

基于CPLD的线阵CCD驱动和数据采集处理系统

基于CPLD的驱动和数据采集系统,以TCD1501D线阵CCD为图像传感器.其数据采集系统由时序发生器驱动、视频信号预处理、视频信号采集和处理、LCD数字显示电路构成.系统由计算机发出命令驱动各器件,对产生的数据实时采集并在计算机和LCD上显示.该系统可实现对线阵CCD的正确驱动和数据实时采集存储处理.     

枪管基体组织对枪管寿命的影响

为了探明枪管基体组织对枪管损伤速率影响的机理,对比研究了两种不同基体组织枪管在射击过程中的损伤表现。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对枪管基体组织进行表征,通过碳复型、相分析对枪管基体组织进行分析。结果表明,低硬度枪管损伤速率大于高硬度枪管,导致前者寿命较低。出现这一结果的原因是：一方面低硬度枪管内表面发生了较大的塑性变形,导致内径扩大速率增加,寿命缩短;另一方面高硬度基体碳化物分布较为细小、弥散,抑制裂纹形核扩展能力大于低硬度基体。     

基于图像处理的炮管轴线直线度检测方法

在分析国内外直线度检测现状和比较了直线度测量的激光准直法、圆度法、杠杆法优缺点的基础上,提出了一种基于图像处理的炮管轴线直线度检测激光反射法.该方法通过激光器发出激光,经准直后射向分光镜,部分反射后射向测量元件.测量元件在炮管内移动并感知炮管实际轴线位置的变化.激光经反射后透射过分光镜到光靶上,CCD摄像机摄得光靶上被测信息的图像.经过图像处理及数据处理得出对应被测截面图像中的激光束中心,按照角度积累的公式计算出轴线直线度误差.同时论述了在Win98和VC++6.0环境下软件实现的步骤.实验结果表明该方法具有灵敏度高、测量速度快,对被测对象尺寸要求较低,适合在工厂内使用等优点.     

基于最小二乘法线性回归的火炮身管寿命预测

为直观地判断火炮身管寿命,提出一种基于最小二乘法线性回归的预测方法。根据靶场身管参数试验数 据分析火炮身管内径、药室长、弯曲度随射弹数增加的变化规律;利用最小二乘法线性回归建立火炮身管磨损量与 射弹数的关系式;对某型火炮身管寿命进行预测。结果表明：该方法能够较为准确地预测出火炮身管寿命且算法简 单,便于推广使用,可为火炮射击、退役报废等提供重要参考。     

内膛损伤枪管膛口扰动参数研究

为分析枪管内膛损伤导致射击精度下降、椭圆弹孔率上升进而导致枪管寿终的问题,基于系统的某12.7 mm机枪枪管寿命试验,建立无损伤枪管、寿命中前期枪管、寿命中期枪管及寿终枪管4个寿命阶段枪管内弹道过程的弹枪热力耦合模型。采用均匀设计方法安排弹药随机因素影响下的弹头内弹道过程仿真实验,获得不同内膛损伤程度的枪管膛口扰动状态随弹药参数变化的响应值,仿真计算结果与试验数据吻合较好。利用基于3次B样 条曲线的偏最小二乘回归建模方法对传统均匀设计响应面法进行改进,获得以弹药参数为自变量的弹头膛口扰动响应面方程及枪管在不同寿命阶段时弹药随机因素对弹头出膛时初始扰动状态的影响规律。仿真实验及数据分析结果表明：各弹药参数对不同寿命阶段的枪管膛口扰动量贡献度均不相同;为降低寿命末期枪管的弹头膛口扰动,应尽量减少弹头的质量偏心,在合理范围内适当减少弹头壳初始屈服应力,并取适中的弹头壳圆柱部直径和装药量。     

火炮身管内膛修复技术研究

为了延长炮管使用寿命,以金属表面摩擦自修复机理为基础,研制了一种炮管用磨损烧蚀修复材料,在100mm滑膛炮及130 mm线膛炮上进行了射击修复试验,对内膛修复效果及身管延寿效果进行了分析,证明以该种方式进行火炮身管延寿是可行的,为火炮身管延寿提供了一种新的技术途径.     

基于PSD 的火炮身管膛线精度测量数据补偿方法

针对火炮身管内部膛线测量技术及自动检测问题,提出一种精度测量数据补偿方法。搭建火炮内膛检测 机器人测量系统。采用激光测距仪对火炮身管阴阳线内径进行测量,使用PSD 激光位置传感器对火炮身管轴线与测 量系统轴线的偏心距离进行测量,分析检测误差产生的原因,推导基于矢量三角法的测量数据精度补偿算法和误差 补偿计算公式,通过补偿前后数据的对比分析,结果表明：该测量补偿方法是有效的,能够解决火炮内膛轴线与机 器人旋转中心不重合产生误差的问题。