CN113932675A - 一种用yag固体激光器销毁炮弹底火的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，属于销毁炮弹底火技术领域，激光器，所述激光器用于使光在受激发的物质中放大或振荡发射；随动激光头，所述随动激光头具有间歇出光并自动对焦使炮弹底火击穿，且所述随动激光头与所述激光器相连接；移动装置，所述移动装置用于使所述随动激光头步进运动，并使激光头在步进运动中发出的激光束与底火中心同轴分布；激光冷水机，所述激光冷水机用于炮弹底火击穿时提供恒温、恒流、恒压的冷却水；炮弹箱，该用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，与机械撞针击发相比，激光击发效率高、噪音小，而且不用担心底火瞎火，无论底火药是否失效都能够保证将底火破坏。

Description

一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置

技术领域

本发明属于销毁炮弹底火技术领域，具体涉及用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置。

背景技术

退役报废航空炮弹销毁过程中，需要对炮弹底火进行销毁处理，目前炮弹底火销毁可采用有两种方式，一种是烧毁炉烧毁，另外一种是击发销毁，目前国内外使用的底火击发都是接触式，通过机械撞针击发，撞针击发存在瞎火问题，使底火不能够实现彻底销毁，瞎火的炮弹底火需要分拣出来，进行用烧毁炉进行二次销毁，效率低，存在安全隐患；

现有的激光加工设备并不能直接用作底火击发机，原因主要有五条，第一是工作对象不同，设备工作对象是板材，而底火是棒材，结构上不满足安装摆放条件，第二是工作状态不一样，激光加工设备工作过程是连续运动和连续出光，而底火击发则是步进运动和间歇出光，第三是控制方式不一样，激光加工设备是一套独立运行的设备，而底火击发机只是作为销毁作业线上的一个终端设备，需要与作业线配合运行，自己不能独立使用完成底火击发任务，因此需要增加控制接口和通信接口，第四是底火击发过程中会产生大量有毒气体，因此在击发过程中需要增加喷水环节和废气收集处理环节，第五是压入式底火在击发过程中底火帽会从底部高速反弹出来；

因此，需要研发一种新的销毁炮弹底火的装置来解决现有的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，以解决现有机械撞针击发不能彻底销毁炮弹底火的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，包括：

激光击发器、将炮弹药筒移动到所述激光击发器内的输送系统；

所述激光击发器包括：

激光器，所述激光器用于使光在受激发的物质中放大或振荡发射；

随动激光头，所述随动激光头具有间歇出光并自动对焦使炮弹底火击穿，且所述随动激光头与所述激光器相连接；

移动装置，所述移动装置用于使所述随动激光头步进运动，并使激光头在步进运动中发出的激光束与底火中心同轴分布；

激光冷水机，所述激光冷水机用于炮弹底火击穿时提供恒温、恒流、恒压的冷却水；

炮弹箱，所述炮弹箱用于插放炮弹药筒；

控制模块，所述控制终端用于设置和控制激光器的出光频率和脉冲宽度，并控制移动装置的移动路径、移动次序和移动周期；

通讯模块，所述通讯模块接收来请求信号并发送输出信号给所述激光器、激光冷水机以及随动激光头。

优选的，所述移动装置包括：小车导轨：所述小车导轨用于承受、固定、引导移动随动激光头，且所述小车导轨与小车电机的输出端相连接。

大车导轨，所述大车导轨用于承受、固定、引导移动小车导轨；

大车丝杠：所述大车丝杠用于将大车电机的旋转运动转换成驱动所述大车导轨的线性运动。

优选的，所述装置还包括：

接料盘，所述接料盘用于集中存放底火帽；

料斗，所述料斗用于控制底火帽落入所述接料盘。

优选的，所述装置还包括：

抽风机，所述抽风机用于将炮弹底火击穿时污浊的气体通过管道排出。

优选的，所述装置还包括：

切割工作台，所述切割工作台用于承载所述炮弹箱并切割钢板的工作平台。

优选的，所述控制模块还包括扩展卡，所述扩展卡与随动激光头相连接，通过调焦盒及调焦电容测距控制随动激光头，所述随动激光头设置有防止激光头被撞坏的防护罩。

优选的，所述装置还包括：

电源系统，所述电源系统包括升电压电路，斩波输出电路，闭环控制系统，所述闭环控制系统包括能量闭环系统和和电流闭环系统，所述电流闭环系统通过输出回路的霍尔传感器将电流信号转换为电压信号，通过高速运放将信号输入到固定频率脉宽调制电路，调整主电路IGBT的脉宽来实现；

所述能量闭环系统在光路的反射镜后面安装一个激光衰减镜片，使得激光射入光电检测二极管，再将检测到信号通过光电转换板转换为电压信号，将此信号通过电路处理后输入到固定频率脉宽调制电路，通过调整主电路IGBT的脉宽来实现能量闭环。

优选的，所述控制模块的控制模式包括联机自动模式、单机自动模式和手动控制模式；

所述联机自动模式，根据作业计划，自动完成销毁作业；

所述单机自动模式在设备调试时使用，人工将药筒收集箱放置在切割工作台上，随动激光头自动移动连续打孔，直至将炮弹箱子内的所有药筒击发完毕；

所述手动控制模式在单个药筒击发时使用，人工控制随动激光头的移动位置，设置激光功率、出光时间。

优选的，所述输送系统包括主输送线、药筒收集箱进线、药筒收集箱出线、药筒转运箱进线、药筒转运箱出线；

所述主输送线将待击发的炮弹药筒放置在收集箱内从药筒暂存库输出，再通过所述收集箱进料支线转入底火击发间，底火击发后所述转运箱出料线将炮弹药筒送到主输送线，最后进入惰性物资库。

优选的，所述装置还包括：辅助设备，所述辅助设备包括喷水装置、倒药装置、倒药筒装置、水箱、药筒收集箱、药筒转运箱、发射药收集箱。

优选的，所述喷水装置用于在底火击发时给炮弹药筒喷水，消烟降噪、减少环境污染；

所述倒药装置用于将托盘上的发射药倒入发射药收集箱；

所述倒药筒装置用于将击发后的炮弹药筒从收集箱中倒出并倒入药筒转运箱；

所述水箱用于喷水装置提供水源，且所述水箱设置过滤装置和抽水泵；

所述药筒收集箱包括箱体和托盘，所述箱体内有落弹槽，用于插放炮弹药筒，且所述箱体底部有喷水孔，在进行底火击发时用于喷水，所述托盘用于收集炮弹药筒在输送过程中洒落的发射药，所述托盘上的发射药倒入发射药收集箱。

所述药筒转运箱用于存放击发后的炮弹药筒，并将炮弹药筒送到惰性物资库；

所述发射药收集箱用于存放收集的发射药，由于量小，每天下班前由人工清理。

本发明的技术效果和优点：该用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，与机械撞针击发相比，激光击发效率高、噪音小，而且不用担心底火瞎火，无论底火药是否失效都能够保证将底火破坏；

据炮弹药筒收集箱的物理尺寸和每一个底火的位置信息开发激光头运动程序，使激光头的移动路径和移动次序为最优，移动周期最短。激光头到达指定位置后，根据底火的规格设置激光出光频率和脉冲宽度，使底火以最经济的方式被击穿；

在底火击发过程中，与药筒相对位置的喷嘴喷出水柱，减少底火爆炸的声音和烟尘。另外底火击发机上部设计成密封结构，并装有抽气机。抽气机将击发产生的废气抽走，送给废气处理设备；

底火击发过程中飞出的底火帽具有较大的冲击力因此需要给激光头增加防护罩，防止激光头被撞坏。另外设备的各个运动部件都要做密封处理防止底火帽落入，卡坏运动部件。

附图说明

图1为本发明激光击发器结构示意图；

图2为本发明激光击发器布局分布图；

图3为本发明激光击发器立体图；

图4为本发明激光击发器结构示意图；

图5为本发明大车导轨结构示意图；

图6为本发明小车导轨结构示意图；

图7为本发明随动激光头结构示意图；

图8为本发明大车丝杠结构示意图；

图9为本发明料斗结构示意图；

图10为本发明接料盘结构示意图。

图中：10、喷水装置；11、激光器；21、大车导轨；22、小车导轨；23、大车电机；24、行程开关；25、小车拖链；26、大车拖链；27、大车丝杠；12、随动激光头；4、切割工作台；5、炮弹箱；51、炮弹药筒；61、料斗；62、接料盘；13、升降电机；7、抽风机；8、激光冷水机；9、输送系统；31、操作面板；32、上料口；33、底火帽清扫出口；34、观察门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-10中所示的一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，包括：

激光击发器、将炮弹药筒51移动到所述激光击发器内的输送系统9；

所述激光击发器包括：

激光器11，所述激光器11用于使光在受激发的物质中放大或振荡发射；本实施例中，激光器11以钇铝石榴石晶体为基质的一种固体激光器，基本组成部分是激光工作物质、泵浦源和谐振腔，YAG品体与脉冲氖灯相互平行地向定征内壁抛光并镀金届反射层的聚光腔内。谐振腔内两个反射镜组成，—个是对输出波长全反射，另个是部分反射，以便输出激光。激光电源给电容器充电，加到脉冲氖灯上。同时由触发器产生—个上万伏的触发高压将氖灯中的气体电离点燃，电容器充的电通过氖灯放电，使脉冲氖灯在毫秒时间内发光，聚光腔将脉冲氖灯的光能聚到工作物质上，工作物质中的激话离子被激发，形成粒子数反转，当腔内增益大于损耗时，就产生激光，由部分反射镜输出。没有被工作物质吸收的脉冲氖灯的光能形成的热星由冷却系统带走。通过调整光泵输入的电参数、选择不同尺寸和性能的，YAG晶体、选择不同的谐振腔镜的最佳透过率、改变聚光腔及冷却系统等，可以改变激光器11输出的功率或能量；器件小、坚固、使用方便、输出功率大

随动激光头12，所述随动激光头12具有间歇出光并自动对焦使炮弹底火击穿，且所述随动激光头12与所述激光器11相连接；本实施例中，随动激光头12通过升降电机13与小车导轨22连接；

移动装置，所述移动装置用于使所述随动激光头12步进运动，并使随动激光头12在步进运动中发出的激光束与底火中心同轴分布；所述移动装置包括：

小车导轨22：所述小车导轨22用于承受、固定、引导移动随动激光头12，且所述小车导轨22与小车电机的输出端相连接。

大车导轨21，所述大车导轨21用于承受、固定、引导移动小车导轨22；

大车丝杠27：所述大车丝杠27用于将大车电机23的旋转运动转换成驱动所述大车导轨21的线性运动；本实施例中，在大车导轨21上设置有用于收纳线缆的大车拖链26，小车导轨22上设置有用于收纳线缆的的小车拖链25，大车电机23和小车电机均设置有行程开关24；

激光冷水机8，所述激光冷水机8用于炮弹底火击穿时提供恒温、恒流、恒压的冷却水；

炮弹箱5，所述炮弹箱5用于插放炮弹药筒51；

控制模块，所述控制终端用于设置和控制激光器11的出光频率和脉冲宽度，并控制移动装置的移动路径、移动次序和移动周期；所述控制模块还包括扩展卡，所述扩展卡与随动激光头12相连接，通过调焦盒及调焦电容测距控制随动激光头12，所述随动激光头12设置有防止随动激光头12被撞坏的防护罩；依据炮弹药筒51收集箱的物理尺寸和每一个底火的位置信息开发激光头运动程序，使随动激光头12的移动路径和移动次序为最优，移动周期最短，激光头到达指定位置后，根据底火的规格设置激光出光频率和脉冲宽度，使底火以最经济的方式被击穿；

所述控制模块的控制模式包括联机自动模式、单机自动模式和手动控制模式；

所述联机自动模式，根据作业计划，随动激光头12自动对所有炮弹药筒51击发。

所述单机自动模式在设备调试时使用，人工将药筒收集箱放置在切割工作台4上，随动激光头12自动移动连续打孔，直至将炮弹箱5子内的所有炮弹药筒51击发完毕。

所述手动控制模式在单个炮弹药筒51击发时使用，人工控制随动激光头12的移动位置，设置激光功率、出光时间。

通讯模块，所述通讯模块接收来请求信号并发送输出信号给所述激光器11、激光冷水机8、随动激光头12；

由于底火击发需要与作业线配合运行，接收来自输送线的请求信号。主要有：计数值请求指令、自检请求指令、故障请求指令、23炮弹药筒到达击发位置信号和30炮弹药筒到达击发位置信号。

需要对外发送输出信号，主要有：激光底火击发机自检合格、随动激光器12到达复位位置、随动激光器12到达击发位置、底火击发机缺料和故障类型等信号,其中故障类型主要有激光器11故障、冷却系统故障、移动工作台故障、伺服电机故障、电源故障、气源故障等；

接料盘62，所述接料盘62用于集中存放底火帽；

料斗61，所述料斗61用于控制底火帽落入所述接料盘62；本实施例中，底火帽落入所述接料盘62后从底火帽清扫出口33清理，

抽风机7，所述抽风机7用于将炮弹底火击穿时污浊的气体通过管道排出；在底火击发过程中，与炮弹药筒51相对位置的喷嘴喷出水柱，减少底火爆炸的声音和烟尘,另外底火击发机上部设计成密封结构，并装有抽气机7，抽气机7将击发产生的废气抽走，送给废气处理设备；

切割工作台4，所述切割工作台4用于承载所述炮弹箱5并切割钢板的工作平台；

电源系统，所述电源系统包括升电压电路，斩波输出电路，闭环控制系统，所述闭环控制系统包括能量闭环系统和和电流闭环系统，所述电流闭环系统通过输出回路的霍尔传感器将电流信号转换为电压信号，通过高速运放将信号输入到固定频率脉宽调制电路，调整主电路IGBT的脉宽来实现；

所述能量闭环系统在光路的反射镜后面安装一个激光衰减镜片，使得激光射入光电检测二极管，再将检测到信号通过光电转换板转换为电压信号，将此信号通过电路处理后输入到固定频率脉宽调制电路，通过调整主电路IGBT的脉宽来实现能量闭环；

本实施例中，激光击发器设置有壳体，所述壳体上设置有上料口32，输送系统9贯穿壳体，并在壳体上开设有用于观察工作状态的观察门34，观察门34的材料为钢化玻璃，在上料口32的附近设置有操作面板31，操作面板31与控制模块相连接；

底火击发过程中飞出的底火帽具有较大的冲击力因此需要给随动激光头12增加防护罩，防止随动激光头12被撞坏,另外设备的各个运动部件都要做密封处理防止底火帽落入缝隙，卡滞运动部件。

本实施例中，采用弹簧缓冲来防止底火帽撞坏随动激光头12，大车丝杠27、小车丝杆传动部件均安装皮老虎防止灰尘等杂物进入；

输送系统9，所述输送系统9将炮弹药筒51移动到所述所述激光击发器内，所述输送系统9包括主输送线、药筒收集箱进线、药筒收集箱出线、药筒转运箱进线、药筒转运箱出线；激光击发机的结构能够满足输送系统9穿过，预留出输送系统9和喷水装置10的安装空间,同时保证激光头发出的激光束与底火中心同轴；

所述主输送线将待击发的炮弹药筒51放置在收集箱内从药筒暂存库输出，再通过所述收集箱进料支线转入底火击发间，底火击发后所述转运箱出料线将炮弹药筒51送到主输送线，最后进入惰性物资库；

辅助设备，所述辅助设备包括喷水装置10、倒药装置、倒药筒装置、水箱、药筒收集箱、药筒转运箱、发射药收集箱；

所述喷水装置10用于在底火击发时给炮弹药筒51喷水，消烟降噪、减少环境污染；

所述倒药装置用于将托盘上的发射药倒入发射药收集箱；

所述倒药筒装置用于将击发后的炮弹药筒51从收集箱中倒出并倒入药筒转运箱；

所述水箱用于喷水装置10提供水源，且所述水箱设置过滤装置和抽水泵；

所述药筒收集箱包括箱体和托盘，所述箱体内有落弹槽，用于插放炮弹药筒51，且所述箱体底部有喷水孔，在进行底火击发时用于喷水，所述托盘用于收集炮弹药筒51在输送过程中洒落的发射药，所述托盘上的发射药倒入发射药收集箱。

所述药筒转运箱用于存放击发后的炮弹药筒51，并将炮弹药筒51送到惰性物资库。

所述发射药收集箱用于存放收集的发射药，由于量小，每天下班前由人工清理。

本实施例中，炮弹药筒51的规格为23mm、30mm炮弹药筒，包括钢质和铜质，炮弹底火击发利用强激光产生的热烧蚀破坏效应，热烧蚀破坏效应就是激光照射到目标上后，目标材料物质的电子由于吸收光能产生碰撞而转化为热能，使材料的温度由表及里迅速升高，当达到一定温度时材料被熔融甚至气化，由此形成的蒸汽以极高的速度向外膨胀喷溅，同时冲刷带走熔融材料或固态颗粒，从而在材料上造成穿孔的效应；

激光击发器控制软件的开发编程环境采用Microsoft Visual C++ 6.0，控制软件无需数据库支持，控制软件支持通用计算机辅助设计软件（CAD）的文件格式如：*.dxf、*.Plt、*.dst、*.ai、*.bmp等激光控制软件通过读取CAD的文件数据，将CAD文件数据中的加工图形转换成为运动控制卡识别的指令通过计算机网络通信或计算机USB通信将运动指令下发给运动控制卡从而控制激光设备进行工作。

激光击发器软件由三部分组成：控制卡驱动程序、加密狗驱动程序、激光击发控制软件；

当激光束照射到炮弹底火后，激光产生的高温瞬间使燃底火内的点火药和黑火药燃烧，同时将底火击穿。与机械撞针击发相比，激光击发效率高、噪音小，而且不用担心底火瞎火，无论底火药是否失效都能够保证将底火破坏。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (10)

1.一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，其特征在于：包括：

激光击发器、将炮弹药筒移动到所述激光击发器内的输送系统；

所述激光击发器包括：

激光器，所述激光器用于使光在受激发的物质中放大或振荡发射；

随动激光头，所述随动激光头具有间歇出光并自动对焦使炮弹底火击穿，且所述随动激光头与所述激光器相连接；

移动装置，所述移动装置用于使所述随动激光头步进运动，并使激光头在步进运动中发出的激光束与底火中心同轴分布；

激光冷水机，所述激光冷水机用于炮弹底火击穿时提供恒温、恒流、恒压的冷却水；

炮弹箱，所述炮弹箱用于插放炮弹药筒；

控制模块，所述控制终端用于设置和控制激光器的出光频率和脉冲宽度，并控制移动装置的移动路径、移动次序和移动周期；

通讯模块，所述通讯模块接收来请求信号并发送输出信号给所述激光器、激光冷水机以及随动激光头。

2.根据权利要求1所述的一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，其特征在于：所述移动装置包括：

小车导轨：所述小车导轨用于承受、固定、引导移动随动激光头，且所述小车导轨与小车电机的输出端相连接；

大车导轨，所述大车导轨用于承受、固定、引导移动小车导轨；

大车丝杠：所述大车丝杠用于将大车电机的旋转运动转换成驱动所述大车导轨的线性运动。

3.根据权利要求1所述的一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，其特征在于：所述装置还包括：

接料盘，所述接料盘用于集中存放底火帽；

料斗，所述料斗用于控制底火帽落入所述接料盘。

4.根据权利要求1所述的一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，其特征在于：所述装置还包括：

抽风机，所述抽风机用于将炮弹底火击穿时污浊的气体通过管道排出。

5.根据权利要求1所述的一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，其特征在于：所述装置还包括：

切割工作台，所述切割工作台用于承载所述炮弹箱并切割钢板的工作平台。

6.根据权利要求1所述的一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，其特征在于：所述控制模块还包括扩展卡，所述扩展卡与随动激光头相连接，通过调焦盒及调焦电容测距控制随动激光头，所述随动激光头设置有防止激光头被撞坏的防护罩。

7.根据权利要求1所述的一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，其特征在于：所述装置还包括：

电源系统，所述电源系统包括升电压电路，斩波输出电路，闭环控制系统，所述闭环控制系统包括能量闭环系统和和电流闭环系统，所述电流闭环系统通过输出回路的霍尔传感器将电流信号转换为电压信号，通过高速运放将信号输入到固定频率脉宽调制电路，调整主电路IGBT的脉宽来实现；

所述能量闭环系统在光路的反射镜后面安装一个激光衰减镜片，使得激光射入光电检测二极管，再将检测到信号通过光电转换板转换为电压信号，将此信号通过电路处理后输入到固定频率脉宽调制电路，通过调整主电路IGBT的脉宽来实现能量闭环。

8.根据权利要求6所述的一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，其特征在于：所述控制模块的控制模式包括联机自动模式、单机自动模式和手动控制模式；

所述联机自动模式，根据作业计划，自动完成销毁作业；

所述单机自动模式在设备调试时使用，人工将药筒收集箱放置在切割工作台上，随动激光头自动移动连续打孔，直至将炮弹箱子内的所有药筒击发完毕；

所述手动控制模式在单个药筒击发时使用，人工控制随动激光头的移动位置，设置激光功率、出光时间。

9.根据权利要求1所述的一种用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，其特征在于：所述输送系统包括主输送线、药筒收集箱进线、药筒收集箱出线、药筒转运箱进线、药筒转运箱出线；

所述主输送线将待击发的炮弹药筒放置在收集箱内从药筒暂存库输出，再通过所述收集箱进料支线转入底火击发间，底火击发后所述转运箱出料线将炮弹药筒送到主输送线，最后进入惰性物资库。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的用YAG固体激光器销毁炮弹底火的装置，其特征在于：所述装置还包括：

辅助设备，所述辅助设备包括喷水装置、倒药装置、倒药筒装置、水箱、药筒收集箱、药筒转运箱、发射药收集箱；

所述喷水装置用于在底火击发时给炮弹药筒喷水；

所述倒药装置用于将托盘上的发射药倒入发射药收集箱；

所述倒药筒装置用于将击发后的炮弹药筒从收集箱中倒出并倒入药筒转运箱；

所述水箱用于喷水装置提供水源，且所述水箱设置过滤装置和抽水泵；

所述药筒收集箱包括箱体和托盘，所述箱体内有落弹槽，用于插放炮弹药筒，且所述箱体底部有喷水孔，在进行底火击发时用于喷水，所述托盘用于收集炮弹药筒在输送过程中洒落的发射药，所述托盘上的发射药倒入发射药收集箱；

所述药筒转运箱用于存放击发后的炮弹药筒，并将炮弹药筒送到惰性物资库；

所述发射药收集箱用于存放收集的发射药。

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