CN104390514B - 一种火炮身管内窥检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种火炮身管内窥检测装置，该装置包括机械固定系统、电气控制摄像系统，具体而言，刚性连接梁一端连接在固定套管的底部，另一端连接在支撑件上；伺服电机通过连接件B连接在多级气缸的活塞端，工业相机通过连接件C连接在伺服电机的输出轴上，工业相机可随伺服电机自由转动；伺服电机连同工业相机可以随多级气缸进行伸缩运动；所述多级气缸、伺服电机均由电气系统控制；激光测距仪的反光片安装在连接件B上，连接件B跟随多级气缸一起做伸缩运动，激光测距仪通过反光片测得多级气缸的伸缩距离。本发明采用多级气缸这种非刚性器件，不但能够满足检测的任务需求，而且极大的节约了空间、缩小了整个装置的体积，使得本装置便于携带。

Description

一种火炮身管内窥检测装置
技术领域
本发明涉及一种火炮身管内窥检测装置，属于管道检测技术领域。
背景技术
火炮在使用过程中，身管内堂会出现烧蚀，锈蚀，挂铜，裂纹，膛线断裂等表面瑕疵，达到一定程度时将影响射击精度和使用安全性，现在火炮的安全数据主要是基于发射炮弹的数量统计的，但是也取决于不同的环境，如装药量大小，发射频率高低。因此为了保证火炮发射的可靠性和安全性，必须对火炮进行定期检测。
内窥检测技术由发明到现在，已经经历了整整一个世纪，其在工业领域的应用也有四十多年的历史。1958年美国光学公司研制出世界上第一根可实用的传像束，且形成了商品化生产，随后又制造出系列内窥镜并开始应用于汽车，飞机维修，火炮炮管，固体推进剂药柱，管道等方面的维护与检测。目前内窥镜检测技术在美国、英国、日本等发达国家已广泛应用于航空、航天、汽车、民航、石油化工、电力、热力管道和造船等工业领域。
但是目前许多火炮炮管的内窥镜检测装置，自动化程度较低，要依靠手动操作才能满足内窥镜头的位置要求，甚至某些设备仅仅停留在人工肉眼进行简单观察的阶段，不能进行拍照图像采集处理。而且整个装置沉重，体积大，不能满足战争环境下的后勤保障要求。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种火炮身管内窥检测装置，通过安装在多级气缸前端的工业相机，拍摄得到高清图像，再进行图像处理，最终完成检测。通过电气控制多级气缸的伸缩距离，和伺服电机的转动角度，并通过超声波测距仪反馈，完成对于整个机构的控制，同时编写图像处理软件。本装置体积小，重量轻，便于火炮随行携带。而且能够得到完整的火炮内壁的图像或观测视频。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种火炮身管内窥检测装置，该装置包括机械固定系统、电气控制摄像系统。该装置的机械固定系统包括：固定套管(7)、内六角螺栓(8)、垫片(9)、套筒A(12)、刚性连接梁(13)、支撑件(14)、套筒B(15)。
电气控制摄像系统包括连接件C(1)、工业相机(2)、伺服电机(3)、连接件B(4)、反光片(5)、多级气缸(6)、激光测距仪(10)、连接件A(11)。
具体而言，6条刚性连接梁(13)的一端以60度夹角周向分布刚性连接在固定套管(7)的底部，另一端同样以60度夹角周向分布刚性连接在支撑件(14)上；多级气缸(6)的一端通过套筒B(15)连接在支撑件(14)上，多级气缸(6)的另一端通过套筒A(12)连接在固定套管(7)的底端；被检测的火炮炮管插入到固定套管(7)里面，旋紧内六角螺栓(8)，内六角螺栓(8)通过垫片(12)与火炮炮管外表面接触锁紧，则整个检测装置固定在火炮炮管炮口。
所述伺服电机(3)通过连接件B(4)连接在多级气缸(6)的活塞端，工业相机(2)通过连接件C(1)连接在伺服电机(3)的输出轴上，工业相机(2)可随伺服电机(3)自由转动；伺服电机(3)连同工业相机(2)可以随多级气缸(6)进行伸缩运动；所述多级气缸(6)，伺服电机(3)均由电气系统控制；激光测距仪(10)通过连接件A(11)固定在固定套管(7)内部靠近底端的一侧，并贴近多级气缸(6)；激光测距仪(10)的反光片(5)安装在连接件B(4)上，连接件B(4)跟随多级气缸(6)一起做伸缩运动，激光测距仪(10)通过反光片(5)测得多级气缸(6)的伸缩距离，激光测距仪(10)测得的多级气缸(6)的运动距离反馈到PLC中，整个行程为闭环控制；PLC结合程序控制多级气缸(6)的行程；伺服电机(3)的转动角度通过编码器直接反馈到PLC中，构成半闭环控制。
与现有技术相比，本发明具有如下优异效果。
1、本发明所述的一种火炮身管内窥检测装置具备机构简单，操作使用方便，价格低廉等优点。
2、本发明所述的一种火炮身管内窥检测装置的轴向进给机构采用多级气缸这种非刚性器件，不但能够满足检测的任务需求，而且极大的节约了空间，缩小了整个装置的体积，使得本装置便于携带，符合战场后勤保障的要求。
附图说明
图1是火炮身管内窥检测装置的主视图。
图2是火炮身管内窥检测装置的俯视图。
图3是火炮身管内窥检测装置的左视图。
图4是火炮身管内窥检测装置的B-B剖面图。
图5是火炮身管内窥检测装置的局部放大图。
图6是火炮身管主视图。
图7是火炮身管左视图。
图中：1、连接件C，2、工业相机，3、伺服电机，4、连接件B，5、反光片，6、多级气缸，7、固定套管，8、内六角头螺栓，9、垫片，10、激光测距仪，11、连接件A，12、套筒A，13、刚性连接梁，14、支撑件，15套筒B。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1-5所示一种火炮身管内窥检测装置，该装置包括机械固定系统、电气控制摄像系统。该装置的机械固定系统包括：固定套管(7)、内六角螺栓(8)、垫片(9)、套筒A(12)、刚性连接梁(13)、支撑件(14)、套筒B(15)。
电气控制摄像系统包括连接件C(1)、工业相机(2)、伺服电机(3)、连接件B(4)、反光片(5)、多级气缸(6)、激光测距仪(10)、连接件A(11)。
具体而言，6条刚性连接梁(13)的一端以60度夹角周向分布刚性连接在固定套管(7)的底部，另一端同样以60度夹角周向分布刚性连接在支撑件(14)上；多级气缸(6)的一端通过套筒B(15)连接在支撑件(14)上，多级气缸(6)的另一端通过套筒A(12)连接在固定套管(7)的底端；被检测的火炮炮管插入到固定套管(7)里面，旋紧内六角螺栓(8)，内六角螺栓(8)通过垫片(12)与火炮炮管外表面接触锁紧，则整个检测装置固定在火炮炮管炮口。
所述伺服电机(3)通过连接件B(4)连接在多级气缸(6)的活塞端，工业相机(2)通过连接件C(1)连接在伺服电机(3)的输出轴上，工业相机(2)可随伺服电机(3)自由转动；伺服电机(3)连同工业相机(2)可以随多级气缸(6)进行伸缩运动；所述多级气缸(6)，伺服电机(3)均由电气系统控制；激光测距仪(10)通过连接件A(11)固定在固定套管(7)内部靠近底端的一侧，并贴近多级气缸(6)；激光测距仪(10)的反光片(5)安装在连接件B(4)上，连接件B(4)跟随多级气缸(6)一起做伸缩运动，激光测距仪(10)通过反光片(5)测得多级气缸(6)的伸缩距离，激光测距仪(10)测得的多级气缸(6)的运动距离反馈到PLC中，行程闭环控制；PLC结合程序控制多级气缸(6)的行程；伺服电机(3)的转动角度通过编码器直接反馈到PLC中，构成半闭环控制。
如图6-7所示，当需要拍摄火炮内壁的表面的时候，把装置中的固定套管7套在图6中的炮管外面，保证气缸能够深入到图6中的炮管当中，同时12个内六角头螺栓同时锁紧，夹紧在图6中C表面上，接下来控制多级气缸6进行伸缩运动，深入到炮管内部进行检测，伺服电机3转动的每一个不同的角度，工业相机2进行对D表面的拍摄。通过电气控制，激光测距仪10对多级气缸6位置的反馈，和对于伺服电机3的控制，实现了整个装置对于图6-7中炮管的D表面的检测。完成对于整个炮管内壁的图像的采集。

Claims (1)

1.一种火炮身管内窥检测装置，其特征在于：该装置包括机械固定系统和电气控制摄像系统；该装置的机械固定系统包括固定套管(7)、内六角螺栓(8)、垫片(9)、套筒A(12)、刚性连接梁(13)、支撑件(14)和套筒B(15)；
电气控制摄像系统包括连接件C(1)、工业相机(2)、伺服电机(3)、连接件B(4)、反光片(5)、多级气缸(6)、激光测距仪(10)和连接件A(11)；
具体而言，六条刚性连接梁(13)的一端以60度夹角周向分布刚性连接在固定套管(7)的底部，另一端同样以60度夹角周向分布刚性连接在支撑件(14)上；多级气缸(6)的一端通过套筒B(15)连接在支撑件(14)上，多级气缸(6)的另一端通过套筒A(12)连接在固定套管(7)的底端；被检测的火炮身管插入到固定套管(7)里面，旋紧内六角螺栓(8)，内六角螺栓(8)通过垫片(12)与火炮身管外表面接触锁紧，则整个检测装置固定在火炮身管炮口；
所述伺服电机(3)通过连接件B(4)连接在多级气缸(6)的活塞端，工业相机(2)通过连接件C(1)连接在伺服电机(3)的输出轴上；伺服电机(3)连同工业相机(2)可以随多级气缸(6)进行伸缩运动；所述多级气缸(6)、伺服电机(3)均由PLC控制；激光测距仪(10)通过连接件A(11)固定在固定套管(7)内部靠近底端的一侧，并贴近多级气缸(6)；激光测距仪(10)的反光片(5)安装在连接件B(4)上，连接件B(4)跟随多级气缸(6)一起做伸缩运动，激光测距仪(10)通过反光片(5)测得多级气缸(6) 的伸缩距离，激光测距仪(10)测得的多级气缸(6)的运动距离反馈到PLC中，整个行程为闭环控制；PLC结合程序控制多级气缸(6)的行程；伺服电机(3)的转动角度通过编码器直接反馈到PLC中，构成半闭环控制；
多级气缸(6)通过固定套管(7)直接连接在被检测身管的炮口处；需要对身管内壁进行检测的时候，首先把该装置通过固定套管(7)固定在火炮炮口处，多级气缸(6)能沿着身管进行伸缩运动，进行测量的时候，PLC控制多级气缸(6)向身管内部伸长，通过激光测距仪(10)读取的信息，反馈到PLC，PLC控制电磁换向阀进气出气量，实现对于多级气缸(6)的长度控制；然后PLC控制电机驱动器驱动伺服电机(3)，实现工业相机(2)的周向旋转，完成工业相机(2)的周期性拍照动作。
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