某型車載加榴炮行軍固定器空間尺寸測(cè)量方法探究

李慶宇 高偉

【摘要】車載加榴炮又稱卡車炮，最先源自法國(guó)。它將加榴炮裝到軍用越野卡車上，通過(guò)一體化設(shè)計(jì)，使得炮、車巧妙地合二為一。[1]本文以某型車載加榴炮行軍固定器生產(chǎn)過(guò)程中空間尺寸難于測(cè)量為背景，通過(guò)關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)的引入，數(shù)據(jù)處理技術(shù)的運(yùn)用，為空間尺寸的測(cè)量提供了三種途徑。對(duì)關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)、測(cè)量過(guò)程、數(shù)據(jù)處理過(guò)程進(jìn)行介紹，并對(duì)三種方法進(jìn)行對(duì)比。本文對(duì)今后的測(cè)量及驗(yàn)收工作具有一定的創(chuàng)新指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】車載加榴炮；行軍固定器；關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)；空間尺寸測(cè)量

1引言

車載加榴炮是一種將傳統(tǒng)牽引火炮、牽引車、自動(dòng)供輸彈系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等有機(jī)集成為一體的新型炮兵壓制武器系統(tǒng)。具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、反應(yīng)快、射程遠(yuǎn)、威力大、成本低、自動(dòng)化水平較高、系統(tǒng)擴(kuò)展能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。[2]行軍固定器是保證車載加榴炮機(jī)動(dòng)性的重要環(huán)節(jié)，其主要作用是行軍過(guò)程中鎖緊炮身，保持火力系統(tǒng)回轉(zhuǎn)部分的穩(wěn)定性，避免火炮行駛過(guò)程中由于顛簸造成回轉(zhuǎn)、起落部分對(duì)座圈、方向機(jī)、高低機(jī)等部件的沖擊損傷。

2問(wèn)題分析

2.1行軍固定器組成及作用

如圖1所示，行軍固定器主要由支撐架體、夾緊裝置、氣室、電磁閥、行程開關(guān)等組成。工作時(shí)，通過(guò)壓縮氣體驅(qū)動(dòng)氣室活塞桿控制抱夾的鎖緊和解脫，從而起到支撐、鎖緊炮身的作用。

2.2空間尺寸測(cè)量方法分析

為滿足要求，抱夾幾何中心到底平面距離需要控制到1235㎜（無(wú)公差要求）。如圖2所示，抱夾幾何中心并未存在于實(shí)體之上，傳統(tǒng)的測(cè)量方式難于測(cè)量。為解決該問(wèn)題，我們將結(jié)合關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)、數(shù)據(jù)處理等硬件、軟件技術(shù)，為高效、精確測(cè)量該空間尺寸提供途徑。

2.2.1關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)簡(jiǎn)介

如圖3所示，HEXAGON ROMER絕對(duì)關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)7520型具有精度高、重量輕、使用簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)勢(shì)，是目前ROMER 精度最高的關(guān)節(jié)臂。其技術(shù)參數(shù)見表1所示。

2.2.2測(cè)量過(guò)程

如圖4所示，利用PC-DMIS CAD++測(cè)量軟件，對(duì)測(cè)量要素進(jìn)行采集，各要素與實(shí)物對(duì)照如圖5所示，采集步驟見表2。

注：平面3、4、5均為面積很小的三角形，用其幾何中心的坐標(biāo)近似替代單點(diǎn)坐標(biāo)誤差更小。

2.3數(shù)據(jù)處理

對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)，我們將采用三種方法處理以求解空間尺寸。

2.3.1相似三角形法

如圖6所示，通過(guò)測(cè)量軟件讀取點(diǎn)1至平面2的距離為1251.416㎜，又由圖紙可知，工裝端面至抱夾對(duì)稱面距離為62㎜，工裝軸線與水平面夾角為8.5°。根據(jù)三角函數(shù)及相似三角形原理，可求解抱夾幾何中心至平面2的距離（即空間尺寸）為1242.3㎜。

2.3.2解析幾何法

式（1）為空間平面方程，式（2）為點(diǎn)到平面距離公式。根據(jù)平面3、4、5的幾何中心坐標(biāo)，可求得式（1）中的系數(shù)值，將其值代入式（2），其中（x0，y0，z0）為（0，0，62），利用Matlab軟件編程求解空間尺寸d為1240.6㎜。

2.3.3三維建模法

利用PC-DMIS CAD++軟件將測(cè)量要素以igs格式導(dǎo)出后，導(dǎo)入Solidworks軟件中并建模，如圖7所示，讀取空間尺寸值為1242.7㎜。

3結(jié)論

三種方法對(duì)比來(lái)看，相似三角形法因?yàn)橥瑫r(shí)引入62㎜和8.5°兩個(gè)尺寸，外部引入誤差較大；解析幾何法數(shù)據(jù)處理過(guò)程較復(fù)雜；三維建模法外部引入誤差較小，同時(shí)數(shù)據(jù)處理過(guò)程簡(jiǎn)單，相對(duì)而言精度及效率更高。從實(shí)際結(jié)果來(lái)看，三維建模法的優(yōu)勢(shì)并未完全體現(xiàn)出來(lái)，主要原因在于：一是62㎜尺寸不是實(shí)測(cè)尺寸，引入誤差可能較大；二是采點(diǎn)數(shù)量較少，樣本量不足以減小系統(tǒng)誤差，同時(shí)測(cè)量次數(shù)少，隨機(jī)誤差可能較大；三是測(cè)量過(guò)程未在平臺(tái)上進(jìn)行，振動(dòng)等環(huán)境因素引起的誤差可能較大。進(jìn)一步的改進(jìn)可以圍繞上述三個(gè)方面進(jìn)行。

本文以生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中空間尺寸難于測(cè)量為背景，運(yùn)用先進(jìn)測(cè)量手段，結(jié)合數(shù)據(jù)處理、三維建模等軟件技術(shù)，為空間尺寸的高效、精確測(cè)量提供了新途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]殷杰.從珠海航展看國(guó)產(chǎn)外貿(mào)155毫米車載加榴炮的進(jìn)步[J].坦克裝甲車輛，2019，（1）：26-29.

[2]百度百科.155毫米車載火炮[EB/OL]. https：//baike.baidu.com/item/155毫米車載火炮，2015-11-26/2018-07-09.

[3]HEXAGON METROLOGY.ROMER絕對(duì)關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)產(chǎn)品樣冊(cè)[M].青島：?？怂箍禍y(cè)量技術(shù)（青島）有限公司，2015.9.

（作者簡(jiǎn)介：李慶宇：陸裝沈陽(yáng)軍代局駐大連地區(qū)軍代室，助理工程師；高偉：陸裝沈陽(yáng)軍代局駐大連地區(qū)軍代室，工程師）