Совершенствование моделей и программно-аппаратных средств для контроля изделий по внешнебаллистическим параметрам

• Автор: Афанасьев, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ
СИСТЕМЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ
1.1. Обзор мишеней, используемых для испытаний стрелкового оружия в автоматических и автоматизированных контрольно - измерительных системах
1.1.1. Контрольно-измерительные системы с использованием световых экранов (световых блокирующих плоскостей)
1.2. Преобразователи световых мишеней
1.3. Влияние угла нутации пули на точность измерения
момента времени пересечения пулей светового экрана
1.4. Обоснование требуемой точности вычислений
1.5. Выводы по главе
ГЛАВА 2. ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
СВЕТОВЫХ ЭКРАНОВ
2.1. Классификация оптико-электронных преобразователей световых экранов
2.2. Основные энергетические соотношения
2.3. Весовая функция светового экрана
2.4. Формирование сигнала на входе ОЭП
2.5. Замечания по выбору поля регистрации, предназначенного
для контроля полета изделия
2.6. Определение тени пули
2.7. Определение энергетического сигнала с учетом положения блокирующих плоскостей
2.8. Выбор фотоприемника для световой мишени
2.9. Выбор схемы включения фотодиода в оптико-электронном преобразователе световой мишени
2.10. Выбор функции веса усилителя-фильтра
2.11. Выводы по главе
ГЛАВА 3. СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
КОНТРОЛЬНО -ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА СВЕТОВЫХ ЭКРАНАХ
3.1. Алгоритм моделирования
3.2. Определение момента времени пересечения светового
экрана центром массы пули
3.3. Моделирование тени пули и сигнала на выходе ОЭП
3.4. Идентификация модели и определение погрешностей вычисленных координат точек попадания
3.4.1. Модель и схема мишени с четырьмя световыми
экранами

3.4.2. Модель инвариантной мишени с пятью световыми экранами
3.4.3. Идентификация моделей
3.5. Статистическое моделирование влияния углов нутации и прецессии и оптимизация модели мишени
по коэффициенту пересчета к
3.6. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА СВЕТОВЫХ ЭКРАНАХ
4.1. Структурная схема и описание КИС
4.1.1. Краткое описание блоков и узлов, входящих в КИС ИЗ
4.1.2. Описание работы макета КИС
4.2. Программное обеспечение КИС
4.2.1. Программное обеспечение сбора данных
4.2.2. Программное обеспечение обработки данных и исследования эффективности использования взвешенных времен
4.3. Результаты экспериментальных исследований
4.3.1. Экспериментальное исследование использования взвешенных времен для различных типов пуль
4.3.1.1. Результаты испытаний при стрельбе сферической
пулей
4.3.1.2. Результаты испытаний при стрельбе пулей типа «Альфа»
4.3.1.3. Результаты испытаний при стрельбе пулей типа «Gamo» без смещения центра массы
4.3.1.4. Результаты испытаний при стрельбе пулей типа «Дротик», центр массы у которой находится близко
к головке пули
4.3.2. Экспериментальное исследование использования взвешенных времен в КИС в производственных
условиях эксплуатации
4.4. Исследование влияния порога на эффективность использования взвешенных времен
4.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
П1. Акты внедрения результатов на промышленном предприятии
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Производство и эксплуатация стрелкового оружия требуют оценки таких параметров стрельбы как начальная скорость пули У0, баллистический коэффициент с, скорость движения пули на дистанциях 10, 25, 50 м (Ею, ^25, Уэд) и координаты точки попадания пули в мишень у о, го- В ИжГТУ имени М.Т. Калашникова разработана и успешно эксплуатируется в промышленности автоматизированная контрольно-измерительная система (КИС), построенная с использованием световых экранов (плоскостей) и позволяющая оценивать координаты точки попадания пули в мишень в автоматическом режиме.
Данная система определяет траекторию полета пули путем оценки координат точек пересечения пулей световых плоскостей, расположенных под различными углами к траектории полета пули. Координаты точек попадания пули в мишень рассчитывают с применением уравнений внешней баллистики. Знание координат точек попадания позволяет оценить меткость и кучность стрельбы, выполнить операции по приведению оружия к нормальному бою, оценить соответствие оружия требованиям стандартов на изготовление и эксплуатацию.
Оценка дополнительных параметров стрельбы, таких как баллистический коэффициент пули с, начальная скорость Е0, скорости на дистанциях 10, 25, 50 м (Ею, К25, Е50) выполняется с применением специализированных методик испытаний. При этом оценка баллистического коэффициента и начальной скорости Е0 не использует решения обратной задачи внешней баллистики даже при стрельбе с баллистического ствола, закрепленного на станке, из-за погрешностей оценки координат полета пули, погрешностей оценки момента времени пересечения светового экрана центром массы пули и по ряду других причин, имеющих стохастический характер и до настоящего времени полностью не изученных.
Сложность контрольно-измерительных систем и решаемых ими задач, необходимость высокой эффективности технологического процесса испытаний оружия с точки зрения его организации и техники безопасности испытаний,

объекта. Его целесообразно брать равным размеру проекции фотоприемника в направлении длины светового экрана.
2. Построение световой плоскости с помощью одной щелевой диафрагмы и объектива. В случае слабого сигнала при работе на отрицательный или положительный контраст целесообразно применить оптическое усиление. В результате получим схему, изображенную на рисунке 2.1.3, с учетом показанной пунктиром второй плоской диафрагмы 5. Плоские диафрагмы 3 и 5 образуют одну щелевую диафрагму со щелью между ними шириной 2а. Фотоприемник 2 должен иметь размер в направлении оси ОХ больше ширины щели 2а. В реальной схеме для увеличения утла поля зрения в световой плоскости У ОХ между щелевой диафрагмой и фотоприемником может устанавливаться конденсор [27,73,97, 98,99].
3. Построение световой плоскости с помощью щелевого излучателя и щелевого приемника (рисунок 2.1.5.). В случае очень слабого сигнала, если сигнал на отрицательный контраст слаб и находится на уровне шумов, а источник излучения нельзя установить на объекте, то необходимо применить щелевой источник излучения (диафрагма До) вместо фона. В этом случае приемник должен содержать щелевую диафрагму Д{ для увеличения крутизны фронта характеристики вида (2.1.2), при необходимости объектив - конденсор для оптического усиления сигнала и увеличения угла поля зрения оптико-электронного прибора
Рисунок 2.1.5 - Построение световой плоскости с помощью щелевого излучателя и щелевого приемника. 27/ - щель диафрагмы приемника, До щель диафрагмы излучателя, К - конденсор, Ф - фотоприемник, а, Ь - размеры щелей диафрагм,
П- световая плоскость