CN111486757A - 多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统 - Google Patents

多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统 Download PDF

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胡玉涛
周刚
沈子楷
李明锐
柯明
庄文博
何培培
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Xi'an Fast Boat Measurement And Control Technology Co ltd
Northwest Institute of Nuclear Technology
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    • F42B35/00—Testing or checking of ammunition
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    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明公开了多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统，涉及侵彻试验测量技术领域，在侵彻试验前后分别使用高精度的激光扫描仪对多层钢靶板进行三维扫描，通过对靶板的三维点阵云数据处理重构，从而获得靶板三维数字模型。使用编制的靶板破坏形貌分析软件，导入试验前后三维数字模型，选取需要分析的靶板及框架关键节点关键位置，软件通过对比给出各位置的位移数据。最后选取穿孔等破坏严重的局部区域，软件基于最佳拟合，分析计算靶板平面局部的穿孔尺寸、塑性变形区、垂直靶面位移等数据；本发明所述的多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统，可以快速、精确的重构靶板破坏的三维形貌，并通过前后靶板的数字模型比对，获得靶板不同位置处量化的破坏数据。

Description

多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统
技术领域
本发明涉及侵彻试验测量技术领域，特别涉及多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统。
背景技术
多层钢靶板侵彻试验常用来研究弹体的侵彻性能，靶板由0.5cm～6cm厚的均质平面钢板制作，根据研究需要，配备一定的加筋型材。制作好的钢板平行布置于弹道线上，靶面与弹道线垂直或成一定角度。试验时，弹体依次穿过几层靶板，对靶板造成侵彻破坏。靶板的破坏包括延性穿孔、花瓣型破坏、冲塞等形式，对靶板破坏形貌的准确测量有助于分析侵彻机理。目前一般采用直尺测量破坏形貌的主要特征尺寸，如穿孔的直径、塑性变形的范围等，由于钢靶板的破坏变形是非平面的，包含三维各个方向的穿孔和弯曲变形，现有的方法测量精度不高，能够测量的破坏数据有限。
本申请提供了多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统，可以快速、精确的重构靶板破坏的三维形貌，并通过前后靶板的数字模型比对，获得靶板不同位置处量化的破坏数据。
发明内容
本发明的目的在于提供多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统，可以快速、精确的重构靶板破坏的三维形貌，并通过前后靶板的数字模型比对，获得靶板不同位置处量化的破坏数据。
本发明提供了多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统，包括：火箭撬、FARO大空间扫描仪、靶板和安装分析软件的计算机，所述火箭撬用于发射弹体，位于所述火箭撬发出所述弹体运行方向的路径上依次设置若干个所述靶板，所述FARO大空间扫描仪用于对发出弹体前后的所述靶板进行三维扫描，所述FARO大空间扫描仪将实测数据传输至所述计算机，所述计算机内安装分析靶板破坏形貌的分析软件，将所述FARO大空间扫描仪扫描的三维模型导入所述分析软件内，由所述分析软件分析测量所述靶板的局部破坏数据。
进一步地，所述FARO大空间扫描仪内含光学系统，距离若干个所述靶板的距离均不小于2m，在若干个所述靶板之间进行扫描拍摄，生成若干个所述靶板的三维点阵云数据。
进一步地，若干个所述靶板由钢材质和加筋型材组合构成。
进一步地，所述分析软件选取穿孔破坏严重的区域，基于最佳拟合，分析测量所述靶板的局部破坏数据，所述局部破坏数据包括穿孔尺寸、塑性变形区、垂直靶面位移。
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
本发明提供了多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统，在侵彻试验前后分别使用高精度的激光扫描仪对多层钢靶板进行三维扫描，通过对靶板的三维点阵云数据处理重构，从而获得靶板三维数字模型。使用编制的靶板破坏形貌分析软件，导入试验前后三维数字模型，选取需要分析的靶板及框架关键节点关键位置，软件通过对比给出各位置的位移数据。最后选取穿孔等破坏严重的局部区域，软件基于最佳拟合，分析计算靶板平面局部的穿孔尺寸、塑性变形区、垂直靶面位移等数据。本发明提供的多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统，可以快速、精确的重构靶板破坏的三维形貌，并通过前后靶板的数字模型比对，获得靶板不同位置处量化的破坏数据。
附图说明
图1为本发明实施例提供的动爆试验前靶板、火箭撬在初始坐标系的示意图；
图2为本发明实施例提供的动爆试验后等效靶板变形量示意图。
附图标记说明：1-火箭撬，2-弹体，3-FARO大空间扫描仪，4-靶板，5-靶板洞口破损。
具体实施方式
下面结合本发明中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
为了便于理解和说明，首先对本申请的组成进行解释说明，火箭撬1是一种空气动力学试验设备，利用推力强大的火箭助推器，推动测试物体在类似铁路的专用滑轨上高速前进，再用高速摄影机及其他设备记录数据，以分析其空气动力学性能。本申请采用所述火箭撬1发射弹体2以完成侵彻测量。
FARO Foucs 3D大空间激光扫描仪采用非接触激光技术，可以在几分钟内对复杂的环境和几何体生成非常详细的三维数据。Foucs 3D扫描仪在其虚拟空间内定义并重现了真实的世界。生成的图像是用数百万次三维测量数据来精确数字化表现原物和原样。Foucs3D 150扫描速度高达每秒976,000点，最长可扫描503英尺(153米)，对于记录三维数据状态，它是最有效的方法。
FARO Foucs 3D大空间激光扫描仪的优点如下：
1、世界上最快的三维大空间激光扫描仪以每秒最大976,000点的速率可扫描最长为503英尺(153米)的文档。
2、三维虚拟重现：生成由三维测量点组成的逼真虚拟现实图像。
3、速度控制：可按应用场合调节速度和扫描质量。
4、高精确度：25米内的系统距离误差不大于±2mm。
5、同类别视野范围最大：水平360°和垂直300°，市场上具备最大的视野范围。
6、模块化设计：便于系统升级和维护的可拆卸封装模块。
7、点云质量好。
8、无需外部PC而独立作业的扫描仪。
在申请号为CN205477134U，专利名称为《塑钢窗扇型材的加强筋结构》的专利文件中，提到“提供一种使得每个板面之间的筋条与板面之间均可形成稳定蜂窝形结构，显著提高塑钢型材的结构强度，能够更好的在上板面、下板面的两端同时发挥支撑作用的塑钢窗扇型材的加强筋结构”，表明加筋型材能够提高钢制材料的强度，本申请为了加强靶板的强度，采用钢材质和加筋型材组合的方式。
参照图1至图2，本发明提供了多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统，包括：火箭撬1、FARO大空间扫描仪3、靶板4和安装分析软件的计算机，所述火箭撬1用于发射弹体2，位于所述火箭撬1发出所述弹体2运行方向的路径上依次设置若干个所述靶板4，发出的所述弹体2依次穿过若干个所述靶板4，并在各个所述靶板4表面形成靶板洞口破损5，若干个所述靶板4由钢材质和加筋型材组合构成，所述靶板4的厚度为0.5cm～6cm。所述FARO大空间扫描仪3用于对发出所述弹体2前后的所述靶板4进行三维扫描，获得完整的所述靶板4的三维结构和形成所述靶板洞口破损5的三维结构，将两个三维结构导入所述计算机，所述FARO大空间扫描仪3实测数据传输至所述计算机，所述计算机内安装分析靶板破坏形貌的分析软件，该软件能够识别所述靶板4的加筋型材特征点，自动匹配点阵数据重构所述靶板4的三维数字模型。将所述FARO大空间扫描仪3扫描的三维模型导入所述分析软件内，由所述分析软件分析测量所述靶板的局部破坏数据。该软件能够在数字模型中选取需要分析的所述靶板4及框架关键节点关键位置，通过对比给出各位置的位移数据。能够在数字模型中选取穿孔等破坏严重的局部区域，基于最佳拟合，分析靶板平面局部的穿孔尺寸、塑性变形区、垂直靶面位移等数据。
所述FARO大空间扫描仪3内含光学系统，距离若干个所述靶板4的距离均不小于2m，在若干个所述靶板4之间进行扫描拍摄，生成若干个所述靶板4的三维点阵云数据，获取所有所述靶板4的三维结构。
所述分析软件选取穿孔破坏严重的区域，基于最佳拟合，分析测量所述靶板4的局部破坏数据，所述局部破坏数据包括穿孔尺寸、塑性变形区、垂直靶面位移。
工作原理：首先在侵彻试验前后分别使用高精度激光扫描仪对多层钢靶板进行三维扫描，通过对靶板三维点阵云数据处理重构靶板三维数字模型。其次使用编制的靶板破坏形貌分析软件，导入试验前后三维数字模型，选取需要分析的靶板及框架关键节点关键位置，软件通过对比给出各位置的位移数据。最后选取穿孔等破坏严重的局部区域，软件基于最佳拟合，分析靶板平面局部的穿孔尺寸、塑性变形区、垂直靶面位移等数据。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统，其特征在于，包括：火箭撬(1)、FARO大空间扫描仪(3)、靶板(4)和安装分析软件的计算机，所述火箭撬(1)用于发射弹体(2)，位于所述火箭撬(1)发出所述弹体(2)运行方向的路径上依次设置若干个所述靶板(4)，所述FARO大空间扫描仪(3)用于对发出所述弹体(2)前后的所述靶板(4)进行三维扫描，所述FARO大空间扫描仪(3)将实测数据传输至所述计算机，所述计算机内安装分析靶板破坏形貌的分析软件，将所述FARO大空间扫描仪(3)扫描的三维模型导入所述分析软件内，由所述分析软件分析测量所述靶板的局部破坏数据。
2.如权利要求1所述的多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统，其特征在于，所述FARO大空间扫描仪(3)内含光学系统，距离若干个所述靶板(4)的距离均不小于2m，在若干个所述靶板(4)之间进行扫描拍摄，生成若干个所述靶板(4)的三维点阵云数据。
3.如权利要求1所述的多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统，其特征在于，若干个所述靶板(4)由钢材质和加筋型材组合构成。
4.如权利要求1所述的多层钢靶板侵彻毁伤三维测量系统，其特征在于，所述分析软件选取穿孔破坏严重的区域，基于最佳拟合，分析测量所述靶板(4)的局部破坏数据，所述局部破坏数据包括穿孔尺寸、塑性变形区、垂直靶面位移。
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