【摘要】：當彈丸在膛內(nèi)運動時,會因偏航、撞擊、摩擦力以及自身填充條件等不可避免因素發(fā)生抖動,由于炮管的遮蔽性和測試環(huán)境的惡劣,給膛內(nèi)彈丸運動姿態(tài)參數(shù)的實時監(jiān)測帶來了膛內(nèi)視野狹窄和膛內(nèi)彈丸匹配困難等問題。針對此問題,借鑒已有的視覺坐標測量法和激光干涉測量法,本課題設計了一種基于光學動態(tài)投影的膛內(nèi)彈丸運動姿態(tài)的測試方法,該方法對于研究彈丸在膛內(nèi)的運動規(guī)律具有十分重要的工程應用價值。在分析膛內(nèi)彈丸運動姿態(tài)、激光束在漫反射板上的成像條件以及高速攝像機感光到漫反射板上成像光斑亮度的條件等理論基礎上,建立了漫反射板上成像光斑的數(shù)學模型以及成像光斑在感光材料上相對應像素點的數(shù)學模型,進而仿真出彈丸在膛內(nèi)運動時被高速攝像機拍攝的漫反射板上成像光斑運動軌跡圖像。在仿真圖像的處理過程中,采用加權平均法對圖像進行灰度化處理,采用最大類間方差閾值分割法對圖像進行二值化處理,采用Zhang快速并行細化算法對圖像進行線細化處理,得到成像光斑質(zhì)心運動軌跡圖像。再由MATLAB平臺中的find函數(shù)提取出成像光斑質(zhì)心運動軌跡圖像中目標特征點的質(zhì)心坐標,并在膛內(nèi)彈丸運動姿態(tài)仿真模型的基礎上,得到膛內(nèi)彈丸抖動姿態(tài)的信息。最后分別以正弦波形式、三角波形式以及指數(shù)波形式的運動來模擬彈丸在膛內(nèi)的抖動運動,對仿真圖像時添加的抖動姿態(tài)信息和從仿真圖像中提取的相應參數(shù)進行比較,從而驗證該仿真模型在理論上的正確性。仿真結果表明:仿真出了彈丸在膛內(nèi)運動時被高速攝像機拍攝的漫反射板上成像光斑運動軌跡圖像,通過分析處理仿真圖像,可以得到彈丸在膛內(nèi)運動的姿態(tài)信息,進而驗證了基于光學動態(tài)投影的膛內(nèi)彈丸運動姿態(tài)仿真模型在理論上的正確性。
【圖文】：

在實際工程應用中，彈丸在膛內(nèi)運動時，會因偏航、撞擊、摩擦力以及自身填充條件等不可避免因素發(fā)生抖動進而偏離炮筒中心軸線，，由于膛內(nèi)彈丸的特殊性（炮管的遮蔽和測試環(huán)境的惡劣），給膛內(nèi)彈丸運動姿態(tài)參數(shù)的實時監(jiān)測帶來了膛內(nèi)視野狹窄和膛內(nèi)彈丸匹配困難的問題。針對此問題，借鑒已有的視覺坐標測量法和激光干涉測量法，本課題設計了一種基于光學動態(tài)投影的膛內(nèi)彈丸運動姿態(tài)的測試方法，該測試方法是在彈頭的正中間的部位上安裝激光發(fā)生器，當彈丸在膛內(nèi)運動時，激光束的成像變化就反應了彈丸在膛內(nèi)運動的姿態(tài)信息，并在正前方放置的漫反射板上顯示出來，然后用一側的高速攝像機記錄下該漫反射板上激光束的成像變化，接著利用計算機軟件對采集到的時間序列圖像進行各種運算，提取出圖像中目標特征點的質(zhì)心坐標，再根據(jù)攝像機的物像關系，獲得漫反射板上成像光斑的位移向量，進而得到彈丸在膛內(nèi)運動的姿態(tài)信息�；诠鈱W動態(tài)投影的膛內(nèi)彈丸運動姿態(tài)測試方法的原理圖如圖 2.1 所示。1L 是漫反射板到進膛口的距離，L 是航空炮筒的長度，d 是航空炮的口徑， 是激光發(fā)生器偏離航空炮筒中心軸線的角弧度， 是高速攝像機偏離航空炮筒中心軸線的角弧度。

中北大學學位論文炮膛內(nèi)結構的基本知識炮膛內(nèi)結構決定了彈丸在膛內(nèi)的運動規(guī)律，所以了解以及分析火炮膛內(nèi)結重要�；鹋谏砉艿膬�(nèi)膛稱為炮膛，根據(jù)炮膛內(nèi)表面是否有膛線，炮膛可以：線膛和滑膛，線膛在火炮中應用十分廣泛，而滑膛可以看作是一種特殊般炮彈身管的膛內(nèi)結構是由三部分構成：藥室，坡膛和膛線，藥室是用來彈藥包的地方，火炮發(fā)射彈丸時，火藥首先從這里燃燒，所以它的作用就射時火藥燃燒的空間；坡膛是藥室與線膛部之間的過渡段，也是彈丸的彈部位，因此，坡膛有時候又稱為膛線的開始部位，它的主要作用是連接藥同時在火炮發(fā)射前使彈丸定位，發(fā)射時使彈帶由此切入膛線；膛線是在炮刻出一條螺旋線，該螺旋線與炮身軸線有一定傾斜角度，它的主要作用是動的同時出現(xiàn)旋轉運動[29]。炮膛結構如圖 2.2 所示。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TJ410;TP391.41

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本文編號：2638867