Ontwerp van een realtime triggersysteem toegepast op de fotografie van een ballistisch projectiel

Abstract

Het laboratorium van het departement 'Wapensystemen & ballistiek' van de Koninklijke Militaire School te Brussel gebruikt digitale hogesnelheidscamera's om projectielen in vlucht te fotograferen. Het doel van deze masterproef is om een programma te schrijven dat in realtime de snelheid van een projectiel meet en zo op het juiste moment de camera activeert.

Het probleem is dat de snelheid van projectielen sterk varieert, zelfs in schijnbaar identieke omstandigheden, ondermeer omdat de verbranding van het kruit telkens anders verloopt. Hierdoor is het moeilijk om een projectiel te fotograferen omdat het exacte moment waarop het projectiel zich voor de camera bevindt niet gekend is. Een realtime FPGA (Field Programmable Gate Array) sturing lost dit probleem op door het exacte fototijdstip te berekenen in functie van de gemeten snelheid, om zo steeds een foto te nemen met het projectiel centraal in beeld.

De snelheidsmeting wordt uitgevoerd door twee infrarood lichtschermen. Verder wordt er gebruik gemaakt van een PXI van National Instruments die zowel een FPGA als een pc bevat. Beide worden geprogrammeerd onder LabVIEW: de FPGA voert in realtime de berekeningen uit terwijl de pc achteraf alle gegevens verwerkt en opslaat. De resultaten waren consequent positief, met een fout van maximaal 1 cm, zelfs wanneer de snelheid van de projectielen meer dan 400 m/s verschilde.