CN111948797A - 一种基于内窥镜的枪管内膛图像的获取装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于内窥镜的枪管内膛图像的获取装置和方法，该装置中，对中模块采用不可形变的材料制成，被放置于待检枪管的弹膛内；对中模块的外形为与被检枪管口径相匹配的子弹弹壳外形尺寸相同的模型，使得对中模块不得在枪管内移动；对中模块加工有一中心孔，中心孔口径取值不仅使得刚性套管的中心轴线与枪管中心轴线重合，且刚性套管能够在对中模块中穿插移动；内窥镜系统的探头插入刚性套管，随着刚性套管移动而在枪管中轴向移动；刚性套管探头能够从刚性套管穿过，但探头的径向移动空间不超过设定误差。本发明结构简单，内窥镜能够在枪管内沿轴线前行，避免内窥镜在枪管中的晃动或者偏离轴线，从而提升测量准确度。
Description
技术领域
本发明涉及测试方法技术领域，尤其涉及一种基于内窥镜的枪管内膛图像的获取装置和方法。
背景技术
枪管内膛锈蚀、污垢及擦拭不良会直接影响武器的射击精度，枪管烧蚀、磨损、腐蚀也是影响枪管射击精度、寿命和可靠性的最主要因素，所以，枪管内壁表面状况不仅关系到枪械射击精度，而且与枪械寿命和可靠性密切相关，因此，研究枪管内壁烧蚀、磨损、腐蚀以及裂纹状况与射击精度和枪管寿命之间的关系，是找出改善枪管内壁抗烧蚀、磨损、腐蚀能力，提高武器射击精度和寿命的重要途径。要研究枪管内壁锈蚀、污垢、烧蚀、裂纹等缺陷对武器射击精度和寿命的影响规律，就必须要对枪管内膛表面缺陷形貌、缺陷面积和坐标位置进行测量。
某枪管寿命科研实验中往往需要研究不同射弹量下枪管内膛同一位置缺陷的变化规律，这就需要获取枪管内膛不同时刻同一位置的图像信息。传统的枪管内膛形貌测试方法，通常采用工业内窥镜获取枪管内部图像信息，属静态测试，但GJB 4986-2003《枪械静态检测操作规程》中描述的关于枪管内膛测试的方法并未见详细指导要求，不能有效的满足要求。而且，内窥镜在枪管中的晃动或者偏离轴线可能导致测量不准确；同时在测量不准确情况下还需要采用计算校正算法进行弥补，从而导致后续计算过于复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于内窥镜的枪管内膛图像的获取方法和装置，结构简单，内窥镜能够在枪管内沿轴线前行，避免内窥镜在枪管中的晃动或者偏离轴线，从而提升测量准确度。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种基于内窥镜的枪管内膛图像的获取装置，包括：内窥镜系统、刚性套管、对中模块和枪管夹具；
待检枪管由枪管夹具固定；
对中模块采用不可形变的材料制成，被放置于待检枪管的弹膛内；对中模块的外形为与被检枪管口径相匹配的子弹弹壳外形尺寸相同的模型，使得对中模块不得在枪管内移动；对中模块加工有一中心孔，中心孔口径略大于刚性套管的直径，中心孔口径取值不仅使得刚性套管的中心轴线与枪管中心轴线重合，且刚性套管能够在对中模块中穿插移动；
内窥镜系统的探头插入刚性套管，随着刚性套管移动而在枪管中轴向移动；刚性套管直径尺寸略大于探头直径，使探头能够从刚性套管穿过，但探头的径向移动空间不超过设定误差。
优选地，该装置进一步包括与刚性套管连接的手柄；手柄包括手柄上部和手柄下部；手柄下部为具有底面和开口处内螺纹的筒体，筒体内部设有弹性块；手柄上部插入手柄下部内部，抵住弹性块，并与手柄下部通过螺纹连接；手柄内开设有一贯穿手柄上部、弹性块和手柄下部底面的通孔作为探头插入孔；刚性套管安装于手柄上部或手柄下部；探头通过所述探头插入孔插入刚性套管；通过手柄上部和手柄下部两部分的相对旋转，挤压手柄内部的弹性块发生形变，使弹性块内径变小，进而锁紧探头，使探头与刚性套管不发生相对移动和转动。
优选地，所述刚性套管通过螺纹连接方式可拆卸的安装于手柄上部或手柄下部。
优选地，所述手柄进一步包括垫圈；所述垫圈安置于手柄上部与弹性块之间，和/或安置于手柄下部与弹性块之间。
优选地，所述弹性块为橡胶材质。
优选地，所述刚性套管外表面具有量测进入枪管深度的刻度。
优选地，所述对中模块材质为硬质塑料。
本发明还提供了一种基于内窥镜的枪管内膛图像的获取方法，其采用上述任意一种获取装置；该方法包括如下步骤：
步骤1、将待检枪管呈射击状态水平的夹持在枪管夹具上；
步骤2、根据枪管内膛空间情况和长度，选择内窥镜系统的探头、相应长度和直径的刚性套管，以及与刚性套管匹配的手柄；
步骤3、将探头通过手柄伸入刚性套管内，通过手柄上部和手柄下部两部分的相对旋转，令弹性块发生形变，锁住探头，使探头与刚性套管之间不发生相对移动和转动；
步骤4、将与待检枪管口径相匹配的对中模块从待检枪管尾部放入；
步骤5、将连接探头的刚性套管从待检枪管尾部的对中模块的中心孔插入，进入待检枪管，对所需留存数据的部位进行测量和数据存储；
步骤6、在每个测量位置获取探头深入枪管的长度，并记录位置；
步骤7、枪管寿命阶段每一循环后，根据记录的位置重复步骤1-6获取枪管同一位置图片。
优选地，在步骤2之前进一步包括：擦拭枪管内膛。
有益效果：
(1)因工业视频内窥镜的探头有一定的柔性，在实际孔探穿插时，会遇到检测环境有空腔需探头有一定的“刚度”，本发明采用刚性套管保持探头的刚度，采用对中模块固定探头的轴向位置，这样内窥镜探头能够在枪管内沿轴线前行，避免在枪管中的晃动或者偏离轴线，从而提升测量准确度；而且本方案结构简单，容易实现。
而且，探头可“平直”的在枪管中穿插，即便检测环境有“凸起”、“毛刺”等情况，也不会损坏探头外皮。同时刚性套管也可保护探头本体不被“剐蹭”。因此本发明还能提高内窥镜系统的使用寿命。
(2)因探头本体直径相对较细，且在探头穿插时需要有一定的轴向旋转。本发明在刚性套管上增加手柄，可以增加力矩，减少轴向旋转的扭转应力，操作者无需长时间扭转探头，可有效消除疲劳感，更加利于长时间孔探操作。此外，因手柄与探头接触的部位(弹性块)，其材质为软的橡胶材质，有一定的弹性、且摩擦力大，不会对探头本体有任何损伤，也不会在操作者仅手握手柄的情况下，探头意外滑落而受损。
(3)刚性套管与手柄采用螺纹连接方式，这样，刚性套管可以设计多种长度和直径，手柄根据刚性套管直径的选择随之变化，根据需要进行搭配连接，而不用每种长度+直径的组合均制造一套刚性套管+手柄，从而实现手柄的复用。
(4)本发明一优选实施例中，刚性套管外表面具有量测进入枪管深度的刻度，这样可以准确获得测量部位的长度，便于下一个循环在相同位置进行复测。
附图说明
图1为本发明基于内窥镜的枪管内膛图像的获取装置的示意图。
图2为对中模块的示意图。
图3为手柄的一种结构示意图。
图4为手柄连接刚性套管的实物图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
图1为本发明实施例基于内窥镜的枪管内膛图像的获取装置的结构图，该装置包括内窥镜系统1、刚性套管2、对中模块3和枪管夹具4。
内窥镜系统1用于不同口径枪管管膛线内部缺陷的观察，以及对缺陷长度、面积、深度等进行三维立体成像测量。内窥镜系统1的探头11需要深入枪管，但是一般来说，探头11采用柔性管线连接内窥镜系统主体，因此，当柔性探头深入枪管时，会偏离枪管轴线。本发明采用刚性套管+对中模块，保证深入枪管的探头始终维持在枪管轴线处。
对中模块3的作用为进入枪管内部时使刚性套管的中心轴向与枪管中心轴线重合。对中模块3采用不可形变的材料制成，例如可以硬质塑料，其被放置于待检枪管的弹膛内。对中模块3为与被检测枪管口径相匹配子弹弹壳外形尺寸相同的模型，使得对中模块3不得在枪管内移动。对中模块3加工有一中心孔，中心孔口径略大于刚性套管2的直径，使刚性套管2能够从对中模块3中心孔穿入枪管，并与所述中心孔内壁紧密贴合，不仅使得刚性套管的中心轴线与枪管中心轴线重合，且刚性套管2能够在对中模块3中穿插移动。图2为对中模块3的外形示意图。其尾部的台阶结构不伸入枪管，作为高摩擦系数部位，用于增大摩擦力，使得用户容易将该模块从枪管中取出。
刚性套管2用来固定柔性的内窥镜探头，使内窥镜探头进入枪管内部变为刚性，这样探头可“平直”穿插过去，探头外皮不会因检测环境的“凸起”、“毛刺”等受到损坏，从而有效保护探头、延长使用寿命。如图1所示，内窥镜系统的探头11插入刚性套管2，可随着刚性套管2移动而在枪管中轴向移动。在一优选实施例中，刚性套管外部刻上刻度，便于实时观察枪管深度，套管直径尺寸略大于内窥镜探头直径，使之能够从刚性套管穿过，且探头后面的线路与刚性套筒内壁紧密贴合，从而使得探头的径向移动空间不超过设定误差。
内窥镜系统的探头1插入刚性套管2使柔性的探头进入枪管内部变为刚性。刚性套管2直径尺寸略大于探头直径，使探头能够从刚性套管穿过且紧密贴合，探头的径向移动空间不超过设定误差，这样探头在枪管中的径向位置得以固定。
因探头本体直径相对较细，且在探头穿插时需要有一定的轴向旋转，故刚性套管可以安装手柄以增加力矩，减少轴向旋转的扭转应力，操作者无需长时间扭转探头，可有效消除疲劳感，更加利于长时间孔探操作。
图3为手柄的一种结构，如图3所示，手柄包括手柄上部51和手柄下部52。
手柄下部52为具有底面的筒体，筒体开口处设有内螺纹55。筒体内部设有弹性块53，弹性块53采用受到压力可形变、失去压力可回复原形的材质，例如可以采用橡胶材质。手柄上部51插入手柄下部52内部，抵住弹性块53，并与手柄下部52通过螺纹连接。手柄5内开设有一贯穿手柄上部51、弹性块53和手柄下部底面的通孔56，作为探头插入孔。图3中刚性套管2安装于手柄上部51所提供的安装螺纹57处。在实际中，也可以安装在手柄下部52，则探头插入孔56开设在手柄下部52。
探头11通过探头插入孔56插入，经由手柄、刚性套管伸出，状态参见图4。通过手柄上部51和手柄下部52两部分的相对旋转，挤压手柄内部的弹性块53发生形变，使弹性块53内径变小，进而使手柄与探头连接紧密、不会旋转、滑落。而且，因手柄与探头接触的部位，其材质为软的橡胶材质，有一定的弹性、且摩擦力大，不会对探头本体有任何损伤，也不会在操作者仅手握手柄的情况下，探头意外滑落而受损。
刚性套管有多种直径、长度可以选择，操作者可根据实际使用需求，选择相应长度、直径探头用的刚性套管。手柄一般会根据刚性套管直径的选择随之变化，但保证可搭配相应探头使用。
待检枪管由枪管夹具4固定，固定后使得待检枪管呈射击状态水平放置。
基于上述装置，本发明还提供了一种测试流程：
a)将待检枪管呈射击状态水平的夹持在枪管夹具上。
b)无特殊要求测试前应擦拭枪管内膛。
c)根据枪管内膛空间情况和长度，选择适当的内窥镜探头，相应长度和直径的刚性套管，以及与刚性套管匹配的手柄。
d)开启内窥镜系统工作。
e)将探头伸入刚性套管内，令弹性块发生形变，锁住探头位置，使与刚性套管之间不发生相对移动和转动。
f)将与待检枪管口径相匹配的对中模块从待检枪管尾部放入。
g)使内窥镜镜头对准已知物体，调整刚性套管，使显示屏中的已知物体图像为正立的，随后将连接探头的刚性套管从待检枪管尾部的对中模块中心孔插入，进入待检枪管，对所需拍照的部位进行拍照和数据存储。例如，可以对四锥、五锥、膛线起始、导气孔、枪口及其它损坏部位拍照并存储图片。
h)在每个测量位置获取探头深入枪管的长度，例如可以用刚卷尺测量，或直接读取刚性套管上的刻度，测量三次取平均值并记录，作为测量位置。
j)枪管寿命阶段每一循环后，根据记录的位置重复上述过程a)-h)，以获取枪管同一位置图片，便于进行对比。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于内窥镜的枪管内膛图像的获取装置，其特征在于，包括：内窥镜系统(1)、刚性套管(2)、对中模块(3)和枪管夹具(4)；
待检枪管由枪管夹具(4)固定；
对中模块(3)采用不可形变的材料制成，被放置于待检枪管的弹膛内；对中模块(3)的外形为与被检枪管口径相匹配的子弹弹壳外形尺寸相同的模型，使得对中模块(3)不得在枪管内移动；对中模块(3)加工有一中心孔，中心孔口径略大于刚性套管(2)的直径，中心孔口径取值不仅使得刚性套管的中心轴线与枪管中心轴线重合，且刚性套管(2)能够在对中模块(3)中穿插移动；
内窥镜系统的探头(11)插入刚性套管(2)，随着刚性套管(2)移动而在枪管中轴向移动；刚性套管(2)直径尺寸略大于探头直径，使探头(11)能够从刚性套管穿过，但探头的径向移动空间不超过设定误差。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括与刚性套管(2)连接的手柄(5)；手柄包括手柄上部(51)和手柄下部(52)；手柄下部(52)为具有底面和开口处内螺纹(55)的筒体，筒体内部设有弹性块(53)；手柄上部(51)插入手柄下部(52)内部，抵住弹性块(53)，并与手柄下部(52)通过螺纹连接；手柄(5)内开设有一贯穿手柄上部(51)、弹性块(53)和手柄下部底面的通孔(56)作为探头插入孔；刚性套管安装于手柄上部(51)或手柄下部(52)；探头(11)通过所述探头插入孔插入刚性套管；通过手柄上部(51)和手柄下部(52)两部分的相对旋转，挤压手柄内部的弹性块(53)发生形变，使弹性块(53)内径变小，进而锁紧探头，使探头与刚性套管不发生相对移动和转动。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述刚性套管通过螺纹连接方式可拆卸的安装于手柄上部(51)或手柄下部(52)。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述手柄(5)进一步包括垫圈(54)；所述垫圈(54)安置于手柄上部(51)与弹性块(53)之间，和/或安置于手柄下部(52)与弹性块(53)之间。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述弹性块(53)为橡胶材质。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述刚性套管(2)外表面具有量测进入枪管深度的刻度。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述对中模块(3)材质为硬质塑料。
8.一种基于内窥镜的枪管内膛图像的获取方法，其特征在于，采用如权利要求2-7任意一项所述的装置；该方法包括如下步骤：
步骤1、将待检枪管呈射击状态水平的夹持在枪管夹具(4)上；
步骤2、根据枪管内膛空间情况和长度，选择内窥镜系统(1)的探头、相应长度和直径的刚性套管(2)，以及与刚性套管(2)匹配的手柄；
步骤3、将探头通过手柄(5)伸入刚性套管(2)内，通过手柄上部(51)和手柄下部(52)两部分的相对旋转，令弹性块发生形变，锁住探头，使探头与刚性套管之间不发生相对移动和转动；
步骤4、将与待检枪管口径相匹配的对中模块(3)从待检枪管尾部放入；
步骤5、将连接探头的刚性套管(2)从待检枪管尾部的对中模块的中心孔插入，进入待检枪管，对所需留存数据的部位进行测量和数据存储；
步骤6、在每个测量位置获取探头深入枪管的长度，并记录位置；
步骤7、枪管寿命阶段每一循环后，根据记录的位置重复步骤1-6获取枪管同一位置图片。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤2之前进一步包括：擦拭枪管内膛。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |