火炮身管弯曲度、炮口角测量系统驱动控制
火炮身管静态参数测量系统设计
火炮身管静态参数测量系统设计
杜小平;曾朝阳;王林安
【期刊名称】《光电工程》
【年(卷),期】2009(36)2
【摘要】针对目前火炮身管静态参数测量中存在的问题,发明了轴向运动精度达万分之五和周向运动精度达0.1°的口径自适应机械公共平台,设计了双MCU控制的硬件公共平台和模块化的软件公共平台,结合可实现疵病全参数测量的疵病检测模块可使疵病长度和深度的测量精度达0.1 mm;与利用高精度光栅副设计的内径测量模块结合可使内径参数测量精度达0.0002mm;与其他测量模块结合即可完成其他各种参数的高精度测量.与其他同类系统比较,该测量系统结构紧凑轻便,使用操作方便,具有测量精度高,定位准确,可扩展性好,可靠性高,可维护性好,适合火炮全寿命过程检测应用的特点.
【总页数】6页(P73-78)
【作者】杜小平;曾朝阳;王林安
【作者单位】装备指挥技术学院装备采办系,北京,101416;装备指挥技术学院光电装备系,北京,101416;中国兵器工业第○五一基地,陕西,华阴,714200
【正文语种】中文
【中图分类】TJ306
【相关文献】
1.新型软磁材料静态参数测量系统设计 [J], 何雯;董威;苟辉
2.火炮身管静态多参数测量系统的研究 [J], 孟翔飞;王昌明;何博侠;何云峰;赵辉
3.基于激光跟踪仪的火炮身管静态参数测量方法 [J], 孔刚鹏; 孔维红; 郝波涛; 李鑫鹏; 周煊博
4.基于激光跟踪仪的火炮身管静态参数测量方法 [J], 孔刚鹏; 孔维红; 郝波涛; 李鑫鹏; 周煊博
5.基于激光三角法的火炮身管药室参数测量方法 [J], 孔刚鹏;郝波涛;张畔;唐平建因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
火炮身管直线度检测方法及测量元件选择
国防技术基础２００７年２月第２期 火炮身管直线度 检测方法及测量元件选择 摘 要：火炮身管弯曲，轻则降低射击精度，重则阻碍弹丸运动，以致产生膨胀、炸膛事故，直至火炮身管报废。
为了发挥火炮的作战效能，提高装备的技术保障能力，该文介绍了可用于检测火炮身管直线度误差的四种方法：量规检验法、杠杆法、指示器法和光轴法，并对其优缺点进行了比较，认为光轴法是一种比较好的轴线直线度测量方法。
还根据火炮身管直线度的检测原理，分析了三种非接触直线度测量方法：四象限光电池法、ＣＣＤ法和ＰＳＤ法，认为位置敏感探测器（ＰＳＤ）具有更为显著的优点，是非接触式位置检测的理想接受器件。
关键词：身管弯曲 直线度 检测 ＰＳＤ程 石 黄 平（总装备部驻合肥地区军事代表室）在ＧＪＢ ４５３７－２００２火炮退役报废条件中，火炮报废条件其中有一项：身管弯曲火炮变形致使身管直度径规不能顺利通过，则火炮报废。
经过到部队调研后发现，由于火炮身管弯曲影响射击而报废的火炮很多。
火炮身管弯曲，轻则降低射击精度，对于要求首发命中目标的直瞄武器的影响十分明显，重则阻碍弹丸运动，产生膨胀、炸膛事故，以致火炮身管报废。
在身管弯曲允许的范围内，火炮身管弯曲是影响射击精度的一个重要因素。
为了发挥火炮的作战效能，提高装备的技术保障能力，必须科学的确定火炮身管的寿命。
由于铸造、加工、自重以及使用中的碰撞、温度变化等原因造成火炮身管的塑性变形而形成不可恢复的弯曲，对于火炮的射击精度是有影响的。
为了正确分析射击密集度，必须对身管直线度进行测量。
为了随时了解身管的状态，必须定期测量其直线度从而决定其是否可继续服役或送修。
因此，火炮身管直线度检测是火炮定型实验和射表编拟中必不可少的测试项目。
一、火炮身管直线度的检测方法根据火炮身管的实际情况，火炮身管直线度的检测不同于一般的工件检测，具有一定的特殊性，主要表现有：火炮身管尺寸长，黑暗，不易观察，且不易调整；炮管内不易设置探头，测量仪调整不方便；测量精度要求高，检测且无损。
小口径高射速火炮身管弯曲计算仿真系统设计
小口径高射速火炮身管弯曲计算仿真系统设计
殷军辉;秦俊奇;马春庭;张燕军;刘仁伟
【期刊名称】《兵工自动化》
【年(卷),期】2007(26)12
【摘要】小口径高射速火炮身管弯曲计算仿真系统,其火炮身管弯曲计算数据分析包括自重弯曲及热弯曲.身管弯曲量计算则通过计算炮口截面最大转角、身管最大挠度及炮口角完成.在火炮射击前,可预先测量身管上下表面温差,应用该仿真软件计算炮口弯曲量,并根据计算结果对射表作出适当修正,从而显著提高武器系统的射击精度.
【总页数】2页(P33,36)
【作者】殷军辉;秦俊奇;马春庭;张燕军;刘仁伟
【作者单位】军械工程学院,火炮工程系,河北,石家庄,050003;军械工程学院,火炮工程系,河北,石家庄,050003;军械工程学院,火炮工程系,河北,石家庄,050003;军械工程学院,火炮工程系,河北,石家庄,050003;军械工程学院,火炮工程系,河北,石家庄,050003
【正文语种】中文
【中图分类】TJ302;TP391.9
【相关文献】
1.大口径火炮身管热弯曲计算与试验 [J], 傅建平;何忠波;赵金辉;张培忠;戴华艳
2.火炮身管温差热弯曲的仿真与计算 [J], 何忠波;赵金辉;傅建平;陈洪超
3.射速和射击方式对速射火炮身管温度的影响 [J], 李鹏辉;李强;李世康
4.基于有限容积法的小口径速射火炮身管传热仿真研究 [J], 殷军辉;秦俊奇;郑坚;马春庭
5.聚碳酸酯在高注射速度下成型超薄导光板的仿真试验分析 [J], 刘水星;庄俭;杨于光;张亚军;董力群;金志明
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火炮身管弯曲度、炮口角测量系统驱动控制
系统测 量原理如 图 ２ 。首 先 校 准 炮 口定 心 装 置 ，
使 中心 激 光 器 出射 的激 光 束 位 于 螺 旋 锁 定 式 炮 口定
心 器 端 面 的 中心 并 与之 垂 直 ，然 后 将 定 心 器 安 装 进 炮 口 。将 光 靶 连 同 Ｃ Ｄ 摄 像 机 置 于 火 炮 身 管 膛 线 Ｃ 起 始 处 并 定 中 ，则 中 心 激 光 管 出光 孔 与靶 面 坐 标 原 点 （ 面 中 心 ） 的连 线 即 为 身 管 的理 论轴 线 。 由于 靶 火 炮 身 管弯 曲 ，导 致 中 心 激 光 束 偏 离 该 身 管 理 论 轴
０ 引 言
火 炮 身 管 弯 曲度 、炮 口角 的量 值 不 仅 是 评 定 身
管 加 工 品质 的 重 要 参 数 ， 还 是 火 炮 精 度 试 验 及 射 表
体 结构 如 图 １ 。
编 拟 试 验 中 修 正 的 依 据 … 。 目前 ， 国 内有 各 种 光 学 的 、光 电式 的身 管 弯 曲度 、炮 口角 测 量 仪 器 ［４。但 ２］ － 由 于 受 当 时技 术 条 件 的 限 制 以及 设 计 思想 的 缺 陷 ，
Ｌｉ ｉ ｎ ｈ ｎ Ｓ ｎ Ｌｉ ｉ ｇ ， ｕ ｌ ａ ｚ ｏ ｇ ， ｕ ｐ ｎ Ｓ ｎ Ｚｅ ｉ Ｊ ｎ
（ ． ａ ｉ ｄ ａ ｃ ｅ ｔ ｅ ｔｒ Ｈｕ ｙ ｎ ７ ２ ０ Ｃ ｉａ １ Ｈｕ ｙ ｎＯｒ ｎ ｎ ｅＴ ｓ Ｃ ｎ ｅ ， ａ ｉ ０ ， ｈ ｎ ； １ ４
２ Ａｎ ｕ ｕｊ ｌｃｒｎｃＥ ｕｐ ｎ ａ ｔｒ， ｆｉ ３ ０ １ Ｃ ｉａ ． ｈ ｉ ｉｅＥ ｅｔ ｉ ｑ ｉｍｅ ｔ ｃｏｙ Ｈｅｅ ２ ０ ０ ， ｈｎ ） Ｒ ｉ ｏ Ｆ
火炮身管静态多参数测量系统的研究
第37卷第l期南京理工大学学报V01．37N o l 至Q!三生至旦』竺些型竺些些些兰坠竺丝竺竺些丝型些———————垒坠型坠火炮身管静态多参数测量系统的研究孟翔飞1，一，王昌明1，何博侠1，何云峰1，赵辉(1．南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094；2．常熟理工学院电气与自动化工程学院，江苏常熟215500；3．南京政治学院基础部，江苏南京210003)摘要：针对目前火炮身管静态参数测量系统存在的精度不高、效率低、结构分散等问题，研制了一种集身管内径、烧蚀磨损及身管弯曲度测量于一体的新型高精度火炮身管测量系统。
该测量系统综合利用精密机械制造、光学测试、图像采集与处理、计算机控制及软件设计等学科技术，采用了模块化设计方法，将各测量模块装置在身管膛内行走机构载体上，应用该系统对某两型火炮身管进行实际测量，各项参数指标均符合设计要求，满足了火炮身管静态多参数测量的需求。
关键词：火炮身管；行走机构；内径测量；烧蚀磨损；身管弯曲度中图分类号：TJ306．3文章编号：1005—9830(2013)01—0117—05St at i c m l l l t i-par am et er m ea鲫r i ng s ys t em f or gun ba r r e lM eng X i an出i1'2，W ang C hangnl i n91，H e B oxi al，H e Y unf en91，Z hao H ui3(1．Sc hool of M echa ni c a l E ngi neeri ng，N U ST，N anj i ng210094，C hi na；2．C ha ngshu I ns t i t ut e of T e chnol ogy，School of El ect r i cal and A ut om a t i on E ngi ne er i ng，C hangs hu 215500，C hi na；3．B as e D e pa rt m ent，N a nj i ng Pol i t i cs I nst it ut e，N anj i ng210003，C hi na)A bs t m ct：I n or der t o s ol V e t he pm bl e m s t hat t he ac cur ac y of st at i c pa r am et e r m ea sur i ng syst e m ofgun ban_el s i s not hi gh，t he e硒ci e ncy i s l ow and t he st m ct ur e i s s cat t ered，a ne w h培h-pr eci si on st at i c m ul t i paLr am et er m ea s uI j ng syst e m w i t h t hr ee f unct i ons，m eas ur e m ent of i nt em al di am et e r，em si on and w ear and bar rel cur vat ur e for gun ba n．el s i s deV el oped．M a ny t echnol o百es a r e appl i ed t o t he s yst em，s uch aS pr eci si o n m ee hani c s m a nuf a ct ur i ng，opt i cs t est i ng，i m age aequi s i t i on and pr ocess i ng，c om put er cont r ol and s of h vare des i gn．T he syst e m adopt s t he m odul ar des i gn i dea t o6x t hr ee sub-m ea s ur i ng m odul es o n t he m obi l e m echani s m ca耐e r i nsi de gun bar r el s．T he syst e m i s8ppl i ed t o m ea sur e t w o t ypes of gun bar r el s pr act i cal l y and t he obt ai ned pa r a m e t e r i ndexes a r e i n agr e em entw i t h t he desi gnr eq ui r e m ent s，m eet i ng t he dem a nd of st at i c m uhi—par am e t er m ea sur e m ent．K ey w or ds：gun bar r el s；m obi l e m echani s m；m eas ur em ent of i nt em a l di am et er s；er os i on and w ea r；c anno n ba n．el s t rai ght nes s收稿日期：2012—03—05修回日期：2012一04一18基金项目：国家自然科学基金(51175267)；江苏省自然科学基金(BK2010481)作者简介：孟翔飞(1977一)，男，博士，讲师，主要研究方向：火炮身管测量系统，E．m ai l：I nxm316@163．com；通讯作者：王昌明(1952一)，男，教授，博士生导师，主要研究方向：水中兵器，智能检测系统，火炮测试等，E．m ai l：w angchangm i ng@nj us t_edu．cn。
火炮身管直线度检测方法评析
火炮身管直线度检测方法评析【摘要】火炮身管弯曲，轻则降低射击精度，重则阻碍弹丸运动，以致产生膨胀、炸膛事故，为了发挥火炮的作战效能，提高弹丸目标命中率，炮管内径直线度的检测意义重大。
本文主要针对炮管内径直线度检测方法进行研究评价，主要包括：杠杆法、量规检测法、激光准直法、PSD法及图像处理法，并给出炮管内径直线度检测最佳方法。
【关键词】直线度检测；激光准直；PSD；图像处理1前言直线度测量是几何量计量领域最基本的项目，它是平面度、平行度、垂直度、同轴度等几何量测量的基础。
直线度测量也是机械制造业中非常重要的内容，与尺寸精度、圆度和粗糙度同称为影响产品质量的4大要素。
军工业中，火炮轴线直线度是一个非常重要的指标，它直接影响炮弹的命中精度。
大多的炮管属于细长管，轴线直线度，即空间直线度是直线度测量中属于较困难的领域。
针对这一问题，本文简单分析几种常用的炮管内径直线度检测方法。
直线度测量目前国内外采用较多的方法有激光准直法、量规检测法、杠杆法、PSD法等[1]，并给出高精度直线度检测方法[2]。
2 直线度检测几种主要检测方法（1）平晶干涉法（2）激光准直法激光准直法以准直激光束的能量中心作为测量基准，测量原理如图2所示。
激光器发出的激光经过准直系统后照射在测量元件，测量元件感知炮管被测截面实际中心位置的变化，其上装有的CCD可实时得到相应的图像，经图像处理后可获得各被测截面实际的圆心位置，再经直线度评定即可获得炮管的轴线直线度。
此方法原理简单，设备简单，精度较高。
但测量对象受硬件尺寸的影响较大，对于细长的炮管，此法很难实现。
（3）量规检测法（4）杠杆法杠杆法是目前我国一些生产单位正在使用的方法。
测量时，炮管在工作台上移动，测量元件感知被测截面圆心位置的变化，并通过杠杆反映给千分表进行读数。
其测量原理如图4所示。
此方法属于近似测量，每次测量的都是某一轴向截面内的直线度，要达到测量轴线直线度的目的，要多次旋转炮管。
浅析炮控系统性能参数测试方案
浅析炮控系统性能参数测试方案【摘要】随着高新技术在坦克武器系统研发中的广泛应用，现行的测试手段已无法满足新型坦克武器系统鉴定试验的要求。
因此，迫切需要开展相应的武器系统总体试验技术的研究，通过研制高精度的坦克炮控性能测试系统，来满足试验鉴定的需要。
【关键词】炮控系统；测试参数；光纤陀螺鉴于目前落后的人工测试手段，为了提高测试精度，缩短实验周期，兼顾节约实验经费，依据炮控系统测试技术特点，可选择的测试方案有以下4种：（1）CCD+点光源；（2）激光器+PSD光学测量靶；（3）光纤陀螺；（4）电测法。
D+点光源将点光源和标尺安装在炮筒的前端，与CCD（Charge Coupled Device）正对的方向；由点光源在CCD中成像，以此来识别炮筒的位移；同时在点光源平面处设立标尺，来对CCD进行标定[1]。
其原理如图1所示，在这种方案下，点光源所成像的位移实际就是炮筒的位移。
影响测量精度在于两个主要的方面，一是CCD的单位像素，一是点光源与CCD之间的距离变化带来的非线性误差。
图1 CCD+点光源测试原理图2.激光器+PSD光学测量靶PSD（Position Sensitive Detector）是一种半导体位置敏感器件，其工作原理是基于横向光电效应，又称侧向光生伏特效应或殿巴（Dember）效应[2]。
将激光器固定在炮管上，发射激光照射到位于炮口正前方的测量靶上。
该激光光点经过光学系统成像于高精度PSD上，PSD输出的信号经过炮控系统测试前端机处理后，经CAN总线传送到计算机中，计算机计算出光点的位置，入射光点的位置及数据可以在显示器上实时显示。
火炮身管运动时，激光光点的运动轨迹就显示在计算机屏幕上，根据相应的公式便可计算出炮控系统的静态参数。
其原理如图2所示。
图2 激光器+PSD测试系统原理图3.光纤陀螺光纤陀螺FOG（Fiber Optic Gyroscope），是利用光纤构成的萨格奈克（Sagnac）干涉仪[3]，是一种纯光学、全固态陀螺仪。
自行火炮身管指向测量技术-兵器装备工程学报
２ ㊀自行火炮身管指向测量技术研究的国内 外现状
２ ． １ ㊀国内外研究现状概述 国外在 ２ ０世纪 ７ ０年代至 ８ ０年代当时主要采用安装瞄 准镜的方式对身管指向进行测量。而国内在这一领域的起 步较晚， 但２ ０世纪 ９ ０年代初期江苏自动化所的杨育华等研
７ ］ ， 填补了国内空白， 达到了当时的国 制成功了零飞试验仪 ［
２ ０ ０ ９年军械工程学院全厚德等研究了基于双目交会原理的
２ ５ ］ 身管指向测量方法 ［ ， 但是该方法测量结果不是很理想， 高
低角平均测量误差为 １ ． １ ３ ３３ ʎ ， 方位角平均测量误差为 ０ ．
［ ２ ６ ］ ７ ５ ５ ３ ʎ 。２ ０ １ ０年宋庆华等在火炮身管安装一圆形标牌， 通
［ ９ ］ 超过 ８ｍ时， 动态测量精度可小于 ０ ． ６ ｍ ｉ ｌ 。但 Ｇ Ｐ Ｓ 数据更
新率低， 不能用于动态测量。 ２ ０ １ １年严德斌等研究了基于激光陀螺捷联惯导技术的 火炮身管指向测量技术， 设计了由 ３个垂直安装的激光陀螺 和 ３个加速度计（ ２个相互垂直） 为主体的测量系统。如果 ． ０ ０ ３ ／ ｈ ｒ 的陀螺仪， 分辨率和精度都能满足测量 采用精度为 ０
自行火炮身管指向测量技术
陈㊀扬
（ 中国人民解放军陆军军官学院，合肥㊀２ ３ ０ ０ ３ ０ ） 摘要： 介绍了自行火炮身管指向测量的定义及用途， 并分析了目前国内外对自行火炮身管指向测量技术的研究现 状， 对相关身管指向测量系统组成及工作原理作了简要说明， 归纳总结了各测量系统的优缺点。 关键词： 自行火炮； 身管指向； 调炮精度 本文引用格式： 陈扬． 自行火炮身管指向测量技术［ Ｊ ］ ． 四川兵工学报， ２ ０ １ ５ （ １ ０ ） ： ３ ２－ ３ ５ ． Ｃ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ： Ｃ Ｈ Ｅ ＮＹ ａ ｎ ｇ ． Ｓ ｅ ｌ ｆ Ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｌ ｌ ｅ ｄＧ ｕ ｎＢ ａ ｒ ｒ ｅ ｌ Ａ ｉ ｍ ｉ ｎ ｇＤ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎＭ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇＴ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ［ Ｊ ］ ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｏ ｒ ｄ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ， ２ ０ １ ５ （ １ ０ ） ： ３ ２－ ３ ５ ． 中图分类号： Ｔ Ｊ ８ １ ８ 文献标识码： Ａ 文章编号： １ ０ ０ ６－ ０ ７ ０ ７ （ ２ ０ １ ５ ） １ ０－ ０ ０ ３ ２－ ０ ５
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万方数据
第６期
李建中，等：火炮身管弯曲度、炮Ｉ；３角测量系统驱动控制 行器爬行的轴向进深长度信息。
・７３・
２１爬行器伸张：电机１驱动丝杆旋转，丝杆上 的结合器通过丝杆推动前端伸张，前端带动相机和 光靶同步前进。 ３１爬行器状态翻转：电机２输出另一作用力， 使前爪伸出并抵紧药室内壁，电机３使后爪收缩， 且维持此状态。 ４）爬行器收缩：电机ｌ反转，驱动丝杆反转， 爬行器迅速收缩（后端向前端靠拢）。
３驱动机构控制分系统设计
该分系统控制爬行机构的运动节奏和运动方 向。 ３．１控制电机的控制 对控制电机驱动，采用计算机、控制器和 ＭＰＣ０２运动控制卡的闭环控制模式。电机控制软件 通过计算机、控制器驱动控制电机正反向运转，由 测长圆光栅的反馈信号准确定位爬行距离。图６为 电机安装图，控制器安装在控制台内。
如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、控制指令
的发送、外部信号的监控等）；ＭＰＣ０２卡完成运动 控制的所有操作（包括脉冲和方向信号的输出、自 动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等）。 ＭＰＣ０２卡可输出脉冲和方向信号，以控制电机的运 转；又可外接原点、减速、限位等开关信号，以实 现回原点、保护等功能，这些开关信号由ＭＰＣ０２ 卡自动检测并作出反应。ＭＰＣ０２控制卡的结构示意 图如图７。
驱动机构结构示意图
该爬行驱动机构采取接爪方式适应不同口径， 主要包括前端和后端２部份，其间用精密丝杆连接， 并有两根定向导杆使前后端的方位相对固定。驱动 电机（简称电机１）位于前端，带动丝杆旋转。前 后端各有３个同步收缩的定位爪，用超微型电机驱 动其伸缩，由压力传感器控制其伸缩状态。爬行时 两组定位爪工作状态相反，即前伸后缩或后伸前缩。 弯曲度测量头在爬行器的驱动下周期地步进，
ｔｏ
ｎｅｗ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ
ｓｏｌｖｅ ｒｏｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｋｉｄｄｉｎｇ，ｐａｙ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ
ｔｅｓｔ
ｉｔｓ ｄｒｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｓｉｇｎ．
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｃｒａｗｌｉｎｇ ｄｒｉｖｅ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｉｔｓ
体结构如图ｌ。
管加工品质的重要参数，还是火炮精度试验及射表 编拟试验中修正的依据【１】。目前，国内有各种光学 的、光电式的身管弯曲度、炮口角测量仪器【２。４】。但 由于受当时技术条件的限制以及设计思想的缺陷， 这些仪器不同程度地存在着测量口径范围较小、测 量精度低、操作效率不高的缺点，特别是一些采用 爬行机构驱动的测量系统，由于爬行机构的打滑和 旋转，不但影响到了测量点的轴向定位精度，而且 严重影响到了炮口角、弯曲度测量的准确性。随着 高新技术在武器装备中的广泛应用，对火炮静态检 测的方法及检测精度都提出了更高的要求。尤其近 几年小口径高炮和航空炮进靶场定型试验的任务增 多，现有的弯曲度、炮口角测量仪已经不能满足靶 场试验的需要，因此，需要研制一套新型弯曲度、 炮口角测量系统，重点对其驱动控制部分进行设计， 以解决旋转和打滑问题。
图２ 系统测量原理示意图
靶面
２驱动机构设计
驱动机构是本系统的关键部分，采取爬行驱动 方式，由系统的测量原理可知，为保证激光光斑相 对靶面中心坐标值测量的准确性，该光靶不能旋转， 同时还要能精确定位所测的位置，即能精确测出光 靶的进深位移变化。由于光靶和驱动机构有一定的 联接关系，要尽可能保证驱动机构在炮膛运动过程
然藿
步长可设置，设爬行器原状态为收缩状态，爬行器 每个爬行周期分为４个阶段： １）爬行器启动：后端超微型电机（简称电机３） 通过由盘向罗纹构成的机械传递机构输出一个作用 力，使后爪伸出并抵紧药室内壁；前端超微型电机 （简称电机２）通过由盘向罗纹构成的机械传递机 构输出一个作用力，使前爪收缩，且维持此状态， 如图４。
万＝√ｘ２＋Ｙ２
弯曲度的方位角卢由式（５）确定：
（４）
中不产生打滑和旋转现象，通过反复试验设计，确 定驱动机构的结构如图３。
光靶传动弋飞
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１１－０．７，Ｋ３为低电平，Ｔ３工作在截止状态。三极管 Ｔ６工作在饱和状态，此时Ａ２为低电平，Ｔ２就工作 在截止状态，而Ｔ４工作在饱和状态，因此Ｂ２点电 压ＶＢ２约为０．７ Ｖ，Ｂｌ点电压大于Ｂ２点电压，则电 机正向导通，电机正向旋转。 当Ｋ２为低电平，Ｋ３为高电平时，按上述分析 得：ＶＢｌ＜ＶＢ２，电机反向导通反向旋转。 直流电机是电压控制元件，由图８分析可知， 要改变Ｂｌ、Ｂ２两点间的电压，改变Ｖ。的电压值即 可实现。同时，应避免Ｔ１和Ｔ３（或Ｔ２和Ｔ４）同时 导通，以免三极管被烧坏。电机开展功能如表ｌ。
图４爬行器状态翻转示意图
通过上述４步，完成一个工作周期，其工作波 形如图５。
图６ 图５爬行器工作波形
电机安装图
ＭＰＣ０２控制卡是控制电机的上位控制单元，与 其中：ｆ≈０：Ａｔｌ，Ａｔ２＿＿＿ｒ，Ａｔ大小可设定，２个 状态均稳定可靠。 由图５可知，在爬行器伸张或收缩运动的过程 中始终有一组定位爪抵紧膛壁保持定位，而在状态 转换过程中总是先伸爪固定在新定位点，后收爪离 开原定位点。因此该伸缩式爬行器不仅运动不打滑， 而且为爬行进深长度的精确测量提供了便利条件。 爬行器驱动电机１选用高性能的控制电机，它 带有一个光电编码器和相应的智能控制电路。利用 该电机不仅可准确地控制爬行器的爬行步长和爬行 速度，还可从其编码器的输出信号中精确地获取爬 ＰＣ机构成主从式控制结构：ＰＣ机实现人机交互界 面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例
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脉冲发射
运动控制 智能Ｉｃ 光电隔离 长线驱动 光电隔离
脉冲 方向 报警 行程 减速 原点 光码盘 通用Ｉ／ｏ
ＰＣ：
接
口
理想位置 实际位置 状态等
光电隔离 光电隔离
图７
ＭＰＣ０２控制卡的结构示意图
万方数据
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兵工自动化
第３０卷
３．２超微型电机的控制 电机的驱动电路采用桥式回路。如图８，由于 流过直流电机的电流比较大，为了使直流电机工作 正常，各三极管工作在饱和区，Ｔｌ、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４组 成一个桥路。Ｔ５、Ｔ６为通用三极管，其主要作用是 提升Ａｌ、Ａ２两点的电平，以保证Ｔｌ、Ｔ２能提供接 近Ｖｃ的高电压。４个二极管Ｄｌ、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４起保 护三极管的作用，以防感性元件（电机）产生的感 应电流对三极管的冲击。这一点对任何感性负载均 应考虑。Ｒｌ、Ｒ２是电子开关Ｔ５、Ｔ６的限流电阻，又 是Ｔｌ、Ｔ２的偏置电阻。
从而实现对爬行器伸缩爪的驱动。在火炮静态参数 测试系统中，数据信息的获取是在单片机的控制下 进行的，而单片机是在上位ＰＣ机系统控制下工作 的，超微型电机的控制系统硬件结构框图系统总体 硬件框图见图９，单片机与ＰＣ机的通信采用双工异 步串行通信。为便于实现对系统的控制操作，本系 统选用了计算机的某些键作为操作的功能键。此时， 通过串口通信机制，将对键盘的操作传输信息到下 位机系统，把键盘的状态信息转换为对驱动机构中 的爬行口进行控制。通过这些功能键，就可以方便、 快捷地操作驱动机构的动作。
Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｄｒｉｖｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ
Ｍｕｚｚｌｅ
Ａｎｇｌｅ ａｎｄ Ｇｕｎ Ｂｏｒｅ Ｃａｍｂｅｒ
Ｌｉ Ｊｉａｎｚｈｏｎｇｌ，Ｓｕｎ Ｌｉｐｉｎ９２，Ｓｕｎ Ｚｅｌｉｎｌ
（１．Ｈｕａｙｉｎ Ｏｒｄｎａｎｃｅ Ｔｅｓｔ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｈｕａｙｉｎ ７１ ４２００，Ｃｈｉｎａ；
图Ｉ 系统总体结构示意图
系统测量原理如图２。首先校准炮口定心装置， 使中心激光器出射的激光束位于螺旋锁定式炮口定 心器端面的中心并与之垂直，然后将定心器安装进 炮口。将光靶连同ＣＣＤ摄像机置于火炮身管膛线 起始处并定中，则中心激光管出光孔与靶面坐标原 点（靶面中心）的连线即为身管的理论轴线。由于 火炮身管弯曲，导致中心激光束偏离该身管理论轴 线，两者的夹角即为炮口角０。设激光光束打在靶
上位机
计 算 机 下位机
ＣＣＤ：十ＥＩ机采集信号
图８直流电机的驱动电路
串口初始化 接收运动指令 控制电机运动 运动状态检测 ＰＣ机运动控制 更改运动状态 结柬
工作过程为：当Ｋｌ为低电平时，＆为高电平 （Ｋ２和Ｋｌ互补，Ｋ３和豳互补），三极管Ｔ５工作在
截止状态，此时Ａ１点为高电平（Ｖｃ），Ｔｌ工作在饱 和状态，故Ｂ１点电压为ＶＢｌ＝ＶＡｌ－０．７＝Ｖｃ—Ｒｌ
表１ 直流电机控制功能表
图１０软件流程图
４结束语
经试验验证，笔者所设计的火炮身管弯曲度、 炮口角测量系统的驱动机构运转状态良好，无打滑
和旋转现象，而且系统进深定位准确，达到了预期
的研制效果。
参考文献：
【１】孙吉红．基于激光测量的身管磨损量检测系统研制【Ｊ】．
计算机测量与控制，２００４（１２）：１１—１３． 【２】甄金朋，刘天生．平板装药驱动飞板运动规律分析【Ｊ】．
２０１１．０６
兵工＿动化
Ｏｒｄｎａｎｃｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａ源自ｔｏｍａｔｉｏｎ３０（６）
ｄｏｉ：１０．３９６９，ｊ．ｉｓｓｎ．１００６・１５７６．２０１１．０６．０２２