基于PSD的靶道空间基准系统研究
发布时间：2020-07-12 06:22
【摘要】：靶道空间基准的作用是将靶道内多组照相站统一到同一空间坐标系中,为分析处理弹丸自由飞行时多组阴影照相站所抓拍到的弹丸图像提供基准。针对靶道空间基准的应用背景,提出了一种基于光电位置传感器(PSD)的靶道空间基准系统；给出了根据激光准直光源及PSD实现靶道照相站空间坐标标定的方法,分析了此方法的测量精度。靶道空间基准系统包括激光发射源、激光准直光源机构、光学望远机构、PSD、精密六维步进电机控制台及双重田字网格基准载体等。采用发射激光波长为532nm的半导体激光器作为系统的激光发射源；激光准直光源机构的调节及光学望远机构对光束的准直压缩,使得相互重合的有效光斑分别照射在相应的PSD光敏面上；对PSD产生的光斑位置信号进行采集及一系列处理,利用LabVIEW软件编写相应的程序模块对采集的光斑位置信号进行进一步处理以及控制步进电机控制台带动固定在双重田字网格基准载体上的PSD运动,使得分别照射在PSD上的激光光斑的能量密度中心逐步逼近直至与PSD中心重合。双重田字网格基准载体内置有标准件,在建立的靶道空间坐标系内对双重田字网格及标准件进行拍摄并对所拍图像上的特征点进行判读,计算出标准件的大小,经过对多组实测结果的分析,此空间基准系统的空间位置误差小于lmm。通过7.62mm、14.5mm枪弹的多发实弹试验结果表明,系统的结构合理、性能稳定、操作方便,在不同站使用时调节时间短、定位精度高、能够有效克服人为因素的影响。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ410.6
【图文】：
飞行时的阴影图像；通过对弹丸图像相关特征点的判读，可计算出弹丸的空间位置坐标，逡逑从而得出弹丸的飞行姿态角和质心空间坐标，借助各阴影照相站的记时系统，最终得到逡逑各参量随时间的变化，弹道祀道的硬件组成及功能如图１．１所示。逡逑＿邋—？邋．逡逑＾邋＾逦时间基准‘逦空间基准系统逡逑？鏖逦Ｉ逦！预标定逡逑＿逦用户逦ｆ逦２逦逡逑Ｉｊ\丨勒逡逑壚，Ｘ逦Ａ逦以太网逡逑上位机逦Ｉ＿Ｙ＇ｆＴｐ＝ｐ＇＂ｊ—Ｉ逡逑＿邋４邋￥４邋４＾４逡逑图１．１硬件组成及功能逡逑革巴道空间基准系统是图像数据判读的基础，其功能是在勒道内建立以火线水平面为逡逑方向和照相站中心点为站零点的祀道基准坐标系，并将试验获得的弹丸图像的特征点与逡逑该基准坐标系联系起来，为获得弹丸的空间坐标提供统一的精确判读依据［５］。基准系统逡逑的结构、弹丸图像特征点数据的判读及处理方法直接影响着弹丸空间坐标值的测量精度。逡逑}\0道空间基准系统一般分为悬线型和载体型两种结构类型［６】。所谓悬线型基准系统，逡逑是沿炮口射击方向悬挂一条悬链线作为射向，悬链线上固定位置装有标准基准物，在火逡逑１逡逑
硕士学位论文逡逑２．２祀道空间基准系统工作原理逡逑本空间基准系统的工作原理框图如图２．１１所示，通过两束相互重合且在水平火线方逡逑向的激光光束同时照射在带有ＰＳＤ的双重田字网格基准载体上，调节六维步进电机控逡逑制台使得两束激光光束能同时照射在ＰＳＤ的感光面上。光斑位置信号经过一系列处理逡逑电路处理后，将光斑位置信号送入位置控制计算机，位置控制计算机通过ＬａｂＶｆｆｉＷ程逡逑序界面将具体的光斑空间位置坐标实时的显示出来；根据光斑位置信息，ＬａｂＶＩＥＷ软逡逑件算法模块计算步进电机控制台各个方向的运行方向及步距，算法控制模块实时驱动步逡逑进电机控制台的运转，使得双重田字网格基准载体两侧面的中心点（两ＰＳＤ的中心点）逡逑与激光光束重合。逡逑以调节好的基准载体为依据，调节照相站两侧的照相机的空间位置，使得照相机的逡逑主光轴与基准载体两侧面的“田字型”网格中心点重合，达到三点一线，从而两侧照相逡逑机的中心轴相互垂直并且与各自的反射屏垂直；当把}\0道所有照相站的空间位置都调节逡逑到预定空间位置时
准载体作为辅助工具测出特征点坐标［４７］，从而为研究弹丸的气动力系数和飞行稳定性判逡逑别因子等提供可靠依据。逡逑本系统采用双重田字网格作为{牡揽占浠荚靥澹浣峁故疽馔既缤迹常彼尽Ｊ靛义涎槭保は茸急负玫谋曜技胰胨靥镒滞窕荚靥迥冢橹ぃ桑诺揽占浠季峰义隙茸龊闷痰妗Ｍ贫梢贫〕担〕瞪系乃靥镒滞窕荚靥逡浦撩孔橐跤罢障嗾荆义喜⑿Ｗ妓靥镒滞窕荚靥宓皆ど桁氲揽占湮恢茫坏鹘谝跤罢障嗷目占湮恢米颂义鲜沟渺氲懒奖叩囊跤罢障嗷嗷フ弧Ｍü嗷フ坏囊跤罢障嗷运靥镒滞窕煎义显靥寮氨曜技幸跤罢障啵⒎直鸨４婷空镜囊跤巴枷瘛ｅ义希苠巫蟛嘞嗷杂Φ乃义希苠沃赝裰行闹嵯咤义希苠危澹瓮衿矫妫洛义贤衿矫妫缅澹觯蓿埽觯椋苠义瞎庋痘梗薰庋痘瑰义希危苠澹堋衿矫妫腻义希危荩撸哂也嘞嗷杂Φ乃义现赝裰行闹嵯咤义贤迹常彼靥镒滞窕荚靥褰峁故疽馔煎义衔巳繁Ｊ笛槭莸目煽啃裕诮惺档浠髑靶柚扛稣障嗾咀瓯甓ǖ木范龋诲义献瓯甓ǖ木范韧ü卸烈跤巴枷裰斜曜技拇笮±磁卸ǎ北曜技呐卸潦菸蟛铄义显诳沙惺芊段谑保硎疽跤罢障嗾咀瓯甓ǔ晒Α５崩盏滥谒姓障嗾颈甓ǔ晒螅义希保村义
本文编号：2751558
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ410.6
【图文】：
飞行时的阴影图像；通过对弹丸图像相关特征点的判读，可计算出弹丸的空间位置坐标，逡逑从而得出弹丸的飞行姿态角和质心空间坐标，借助各阴影照相站的记时系统，最终得到逡逑各参量随时间的变化，弹道祀道的硬件组成及功能如图１．１所示。逡逑＿邋—？邋．逡逑＾邋＾逦时间基准‘逦空间基准系统逡逑？鏖逦Ｉ逦！预标定逡逑＿逦用户逦ｆ逦２逦逡逑Ｉｊ\丨勒逡逑壚，Ｘ逦Ａ逦以太网逡逑上位机逦Ｉ＿Ｙ＇ｆＴｐ＝ｐ＇＂ｊ—Ｉ逡逑＿邋４邋￥４邋４＾４逡逑图１．１硬件组成及功能逡逑革巴道空间基准系统是图像数据判读的基础，其功能是在勒道内建立以火线水平面为逡逑方向和照相站中心点为站零点的祀道基准坐标系，并将试验获得的弹丸图像的特征点与逡逑该基准坐标系联系起来，为获得弹丸的空间坐标提供统一的精确判读依据［５］。基准系统逡逑的结构、弹丸图像特征点数据的判读及处理方法直接影响着弹丸空间坐标值的测量精度。逡逑}\0道空间基准系统一般分为悬线型和载体型两种结构类型［６】。所谓悬线型基准系统，逡逑是沿炮口射击方向悬挂一条悬链线作为射向，悬链线上固定位置装有标准基准物，在火逡逑１逡逑
硕士学位论文逡逑２．２祀道空间基准系统工作原理逡逑本空间基准系统的工作原理框图如图２．１１所示，通过两束相互重合且在水平火线方逡逑向的激光光束同时照射在带有ＰＳＤ的双重田字网格基准载体上，调节六维步进电机控逡逑制台使得两束激光光束能同时照射在ＰＳＤ的感光面上。光斑位置信号经过一系列处理逡逑电路处理后，将光斑位置信号送入位置控制计算机，位置控制计算机通过ＬａｂＶｆｆｉＷ程逡逑序界面将具体的光斑空间位置坐标实时的显示出来；根据光斑位置信息，ＬａｂＶＩＥＷ软逡逑件算法模块计算步进电机控制台各个方向的运行方向及步距，算法控制模块实时驱动步逡逑进电机控制台的运转，使得双重田字网格基准载体两侧面的中心点（两ＰＳＤ的中心点）逡逑与激光光束重合。逡逑以调节好的基准载体为依据，调节照相站两侧的照相机的空间位置，使得照相机的逡逑主光轴与基准载体两侧面的“田字型”网格中心点重合，达到三点一线，从而两侧照相逡逑机的中心轴相互垂直并且与各自的反射屏垂直；当把}\0道所有照相站的空间位置都调节逡逑到预定空间位置时
准载体作为辅助工具测出特征点坐标［４７］，从而为研究弹丸的气动力系数和飞行稳定性判逡逑别因子等提供可靠依据。逡逑本系统采用双重田字网格作为{牡揽占浠荚靥澹浣峁故疽馔既缤迹常彼尽Ｊ靛义涎槭保は茸急负玫谋曜技胰胨靥镒滞窕荚靥迥冢橹ぃ桑诺揽占浠季峰义隙茸龊闷痰妗Ｍ贫梢贫〕担〕瞪系乃靥镒滞窕荚靥逡浦撩孔橐跤罢障嗾荆义喜⑿Ｗ妓靥镒滞窕荚靥宓皆ど桁氲揽占湮恢茫坏鹘谝跤罢障嗷目占湮恢米颂义鲜沟渺氲懒奖叩囊跤罢障嗷嗷フ弧Ｍü嗷フ坏囊跤罢障嗷运靥镒滞窕煎义显靥寮氨曜技幸跤罢障啵⒎直鸨４婷空镜囊跤巴枷瘛ｅ义希苠巫蟛嘞嗷杂Φ乃义希苠沃赝裰行闹嵯咤义希苠危澹瓮衿矫妫洛义贤衿矫妫缅澹觯蓿埽觯椋苠义瞎庋痘梗薰庋痘瑰义希危苠澹堋衿矫妫腻义希危荩撸哂也嘞嗷杂Φ乃义现赝裰行闹嵯咤义贤迹常彼靥镒滞窕荚靥褰峁故疽馔煎义衔巳繁Ｊ笛槭莸目煽啃裕诮惺档浠髑靶柚扛稣障嗾咀瓯甓ǖ木范龋诲义献瓯甓ǖ木范韧ü卸烈跤巴枷裰斜曜技拇笮±磁卸ǎ北曜技呐卸潦菸蟛铄义显诳沙惺芊段谑保硎疽跤罢障嗾咀瓯甓ǔ晒Α５崩盏滥谒姓障嗾颈甓ǔ晒螅义希保村义
本文编号：2751558
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