[實用新型]一種狹長腔體的內膛輪廓掃描系統

有效

• 申請號: 201821489579.2
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN208721005U
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 曹榮剛;董二娃
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種狹長腔體內膛輪廓掃描系統，包括設置在腔體外部的全局基準校對裝置、設置在狹長腔體內部的測量裝置以及軸向測距裝置，所述測量裝置部分包括前環形激光發生器(3)和后環形激光發生器(5)、中圖像傳感器(4)、前圖像傳感器(2)、后圖像傳感器(6)、尾部圖像傳感器(8)、前步進電機(12)、FPGA控制系統以及前車載平臺(11)；所述軸向測距裝置包括錐形光發生器(7)、后車載機構(10)、后步進電機(9)及步進電機控制系統；所述全局基準校對裝置包括平行光發生器(1)和固定支架(13)；本實用新型提供的狹長腔體內膛的輪廓掃描系統，實現了實時在線快速測量，適用于不同口徑大小的腔體內膛輪廓檢測。

技術領域

本發明涉及一種狹長腔體的內膛輪廓掃描系統，屬于光電測量技術領域。

背景技術

電磁軌道發射過程中，脈沖大電流高速滑動電接觸過程產生的各種損傷都會在軌道內膛留下不同的物理特征和現象，對軌道內膛形態的測量測試和研究分析，是分析各種損傷物理機理、解決損傷問題、評估發射器使用壽命的重要手段。同時狹長腔體內膛輪廓的測量研究對于火炮身管壽命評估、各種管道損傷探測等也具有重要的參考意義。

對于內膛輪廓掃描，就表面形態掃描而言，大致可以分為機械接觸測量和光學測量兩類。

(1)機械接觸式。目前已有的接觸機械式表面輪廓掃描儀采用的是接觸式的壓力傳感器，通過對內膛表面的直接接觸測量從而得到內膛的輪廓形狀。其裝置基于機械接觸的可伸縮的探針，沿著被測物體表面移動，進而通過探針伸縮的相對位移測量得到物體表面形態信息。該方法操作和測量需要基準面，現有的商用表面輪廓測量儀器通常對被測試測量的尺寸有要求，結構復雜，使用時的限制條件較多。

(2)光學測量方法。光學測量內膛輪廓早期多利用激光三角測量法以二維位置傳感器和激光器作為基本元器件，測量適于微細管道及深孔的三維重建系統。例如在管道測量、傳統火炮內膛測量等場合，該種系統主要由管道機器人、形貌檢測器和曲率檢測器等部分組成。形貌檢測器可以采集管道內壁截面信息，并計算出界面換上的點在局部坐標系中的位置。曲率檢測器負責管孔中心軸線在檢測器采樣位置處的局部幾何性質，并完成管道中軸線的構建，進而可以實現管道內表面的三維重建。

對于內膛表面形態的掃描目前還有一種基于環形光切圖像法的管內壁測量系統。測量系統主要由半導體激光器、環形光發生器以及攝像機組成。來自光環發生器的環形光帶投射于被測管內壁上并成像于攝像機。根據光散射和反射的理論，測量系統參數被選擇以優化系統。

中國專利公開說明書CN202329405U公開了一種火炮身管內膛檢測系統，其結構包括安裝于軸桿上的定心機構和內徑測量機構，所述定心機構包括固定于軸桿上的固定板、端部與所述固定板鉸接并環布于固定板的若干傘骨以及安裝于所述軸桿上的用于將傘骨撐開的彈性支撐機構。該裝置雖然采用了準直定心，但其通過軸桿定心，適用身管身管口徑大，應用于內膛100mm到155mm的身管。同時該裝置通過軸桿推進量確定測量位置。

中國專利公開說明書CN105424724A公開了一種基于主動式全景視覺的火炮膛疵病檢測裝置,利用沿火炮膛爬行的主動式全景視覺傳感器,采集火炮膛全景圖像和火炮膛激光切片掃描全景圖像。該裝置雖然實現了主動測量，但其未涉及提到裝置的準直方案，故對于測量結果會有一定偏差。同時該裝置未涉及軸向位移量的測量，以往通過程序控制步進電機控制裝置步進的方法精確較差，無法獲得裝置在身管的準確位置信息。

發明內容

基于以上分析，本發明目的是解決腔體內膛輪廓精準、快速測量問題，使測量裝置在每次輪廓檢測過程中更準確、更方便獲得偏移信息和軸向位移信息。