[发明专利]一种基于位移传感器的火炮弹丸卡膛姿态测试方法

权利要求书

1.一种基于位移传感器的火炮弹丸卡膛姿态测试方法，其特征在于，方法步骤如下：

步骤1、搭建基于位移传感器的火炮弹丸卡膛姿态测试装置：

基于位移传感器的火炮弹丸卡膛姿态测试装置包括中心杆(7)和依次间隔设置在中心杆(7)上的圆盘(1)、炮闩挡块(2)、倾角传感器(3)、第一身管内壁测量盘(4)、第二身管内壁测量盘(5)和校准测量盘(6)，其中校准测量盘(6)位于中心杆(7)的一端；设有校准测量盘(6)的一端伸入身管，炮闩挡块(2)位于炮闩外壁，防止圆盘(1)进入身管；

上述校准测量盘(6)包括第一圆盘和五个电涡流传感器，所述五个电涡流传感器沿轴向均匀分布在第一圆盘盘面上，用于测量弹尾端面标记点信息；第一身管内壁测量盘(4)包括第二圆盘和四个电涡流传感器，所述四个电涡流传感器沿径向均匀分布在第二圆盘侧壁，用于测量身管内壁的4个标记点坐标；第二身管内壁测量盘(5)结构与第一身管内壁测量盘(4)相同，用于测量身管内壁另外4个标记点坐标；圆盘(1)为测量起始点；

步骤2、在弹尾端面设置4个标记点、身管内壁设置平行的两圈标记点，每圈4个点；

步骤3、通过基于位移传感器的火炮弹丸卡膛姿态测试装置获取测试系统坐标系下弹尾端面的4个标记点坐标、身管内壁的8个标记点坐标、重力方向的单位向量坐标、身管坐标下重力方向的单位向量坐标以及弹丸进弹深度；

步骤4、将弹尾端面4个标记点坐标代入平面法向量方程，解算出测试系统坐标系下弹丸轴线坐标；将身管内壁的8个标记点坐标代入空间圆锥面方程，解算出测试系统坐标系下身管轴线坐标；将测试系统坐标系下身管轴线坐标、重力方向的单位向量坐标以及身管坐标系下身管轴线坐标、重力方向的单位向量坐标代入欧拉旋转矩阵方程，解算出测试系统坐标系与身管坐标系之间的转换矩阵；

步骤5、基于转换矩阵将测试系统坐标系下弹丸轴线坐标转换为身管坐标系下轴线坐标，在身管坐标系下，求得弹丸轴线与身管轴线的卡膛角、偏航角和俯仰角以及弹丸进弹深度。

2.根据权利要求1所述的基于位移传感器的火炮弹丸卡膛姿态测试方法，其特征在于，上述步骤2中，通过基于位移传感器的火炮弹丸卡膛姿态测试装置获取测试系统坐标系下弹尾端面4个标记点坐标的方法如下：

步骤2-1-1、采用不影响位移传感器响应的涂料，在弹尾端面上做四个标记点，分别为A₁、B₁、C₁、D₁，上述四个标记点均匀分布在直径为弹尾端面环形内圆与外圆直径之和的一半的圆周上，其形状为圆形，大小与电涡流传感器探头一致；采用不导电的磁性混合物，在A₁、B₁、C₁、D₁四个标记点的任意两点中间做一个标记点E，其形状为条状，宽度与电涡流传感器探头直径一致，长度与弹尾端面环形宽度一致；校准测量盘(6)上的电涡流传感器探头与上述五个标记点位置对应；

步骤2-1-2、将校准测量盘(6)上的任意一个电涡流传感器探头与标记点E对齐，获取测试系统坐标系下弹尾4个标记点A₁、B₁、C₁、D₁坐标。

3.根据权利要求1所述的基于位移传感器的火炮弹丸卡膛姿态测试方法，其特征在于，上述步骤2中，通过基于位移传感器的火炮弹丸卡膛姿态测试装置获取身管内壁8个点坐标的方法如下：

当校准测量盘(6)上的任意一个电涡流传感器探头与标记点E对齐后，移动炮闩挡块(2)至炮闩处，并锁紧炮闩挡块(2)，小范围内来回转动中心杆(7)，多次记录电涡流传感器探头与标记点E对齐时第一身管内壁测量盘(4)和第二身管内壁测量盘(5)电涡流传感器的输出，取平均值获取测试系统坐标系下身管内壁8个点坐标。