CN203534339U - 火炮身管膛线测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种火炮身管膛线测量装置，包括圆柱形的基座，所述基座一端连接有用于测量膛线参数的测量仪器，所述基座上与所述测量仪器对称的另一端连接有圆柱形的驱动部，所述圆柱形的驱动部和基座外侧圆周表面上均设有锚固爪；所述基座内设有微处理器和伺服电机，所述微处理器电连接所述伺服电机和测量仪器，所述驱动部内设置有丝杠螺母，所述驱动部通过丝杠与所述基座连接，所述丝杠一端与所述伺服电机的转轴连接，所述丝杠的另一端与所述丝杠螺母构成丝杠螺母副。本实用新型可以准确控制测量装置在管内移动距离，膛线参数测量精度高。

Description

火炮身管膛线测量装置

技术领域

本实用新型涉及膛线检测领域，特别涉及一种火炮身管膛线测量装置。

背景技术

在火炮身管参数检测中，膛线的缠度与粗糙度作为一个重要值却一直无法准确测量。现有的利用光电技术和计算机技术的检测装置结构复杂，易被干扰，为了解决这个问题，申请号为201110200755.2的中国发明专利公开了一种用于火炮身管膛线缠度测量的装置，其解决了现有的检测装置结构复杂、易被干扰的问题，且实现了在线检测，实时性好。但是对于检测装置在火炮身管内的移动距离无法做到准确控制，从而影响火炮身管参数（膛线的缠度与粗糙度）检测的精确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种准确控制检测装置在火炮身管内的移动距离的火炮身管膛线测量装置。

为了实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种火炮身管膛线测量装置，包括圆柱形的基座，所述基座一端连接有用于测量膛线参数的测量仪器，所述基座上与所述测量仪器对称的另一端连接有圆柱形的驱动部，所述圆柱形的驱动部和基座外侧圆周表面上均设有锚固爪；所述基座内设有微处理器和伺服电机，所述微处理器电连接所述伺服电机和测量仪器，所述驱动部内设置有丝杠螺母，所述驱动部通过丝杠与所述基座连接，所述丝杠一端与所述伺服电机的转轴连接，所述丝杠的另一端与所述丝杠螺母构成丝杠螺母副。

优选的，所述驱动部上还设有直线轴承，所述基座上连接所述驱动部的一端连接有直线光轴，所述直线光轴与所述直线轴承构成直线导轨副。

进一步的，所述直线轴承和直线光轴各有3个， 所述3个直线光轴和直线轴承构成3组直线导轨副。

优选的，所述测量仪器包括旋转测头、轴角编码器；所述轴角编码器固定在所述基座一端，所述旋转测头与轴角编码器的输入轴连接，所述轴角编码器与所述微处理器电连接。 

进一步的，所述微处理器还连接有倾角传感器。

优选的，所述测量仪器包括测量探针、精密位移传感器和步进电机；所述步进电机设置在所述基座内，所述步进电机的转轴通过精密轴系与所述精密位移传感器连接，所述测量探针设置在所述精密位移传感器上；所述精密位移传感器和步进电机均电连接所述微处理器。

进一步的，所述微处理器还连接有倾角传感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：  

本实用新型中测量装置以步进方式在火炮身管内移动，采用伺服电机和丝杠驱动，结构简单，测量装置的移动距离由微处理器控制，能够准确控制测量装置在管内移动距离，同时可准确测量膛线的缠度与粗糙度参数。

附图说明：

图1为本实用新型具体实施方式中膛线测量装置测量示意图。

图2是图1的A-A视图。

图3是图1的B-B视图。

图4为本实用新型具体实施方式中膛线测量装置另一测量示意图。

图5是图4的A-A视图。

图6是图4的B-B视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

本实用新型提供的一种火炮身管膛线测量装置，参看图1或图4，包括圆柱形的基作1，所述基座1一端连接有用于测量膛线参数的测量仪器，所述基座1上与所述测量仪器对称的另一端连接有圆柱形的驱动部2，所述圆柱形的驱动部2和基座1外侧圆周表面上均设有锚固爪9；所述基座1内设有微处理器3和伺服电机4，所述微处理器3电连接所述伺服电机4和测量仪器，所述驱动部2内设置有丝杠螺母6，所述驱动部2通过丝杠5与所述基座1连接，所述丝杠5一端与所述伺服电机4的转轴连接，所述丝杠5的另一端与所述丝杠螺母6构成丝杠螺母副。

由于火炮身管管径小、长度长，直接将测量传感器送入管内进行测量工程上实现难度很大。为此本实用新型采用测量装置将测量传感器送入管内进行测量。测量装置主要分为两段：测量仪器和驱动部2，两者通过基座1连接，基座1与驱动部2都带有锚固爪9。圆柱形的驱动部2和基座1直径保持基本一致，且根据炮管直径具体设定该直径值，以使测量装置能进入炮管。其中，伺服电机4采用直流伺服电机。所述锚固爪9包含设置在圆柱形的驱动部和基座外侧圆周表面上的基体及设置在该基体上的多个可伸缩部件（图未示），通过可伸缩部件在基体上的伸出和缩回来使所述驱动部2和基座1固定或脱离所述管壁，其可以采用电机或气动方式驱动该锚固爪9，图1和图4中仅是本实用新型的原理性示意图，并不用于限定锚固爪9的具体结构，只要能够起到使所述驱动部2和基座1固定或脱离火炮身管管壁的装置均在本实用新型保护范围内。测量装置以步进方式在火炮身管内移动，初始时基座1与驱动部2靠在一起。测量装置移动过程分为以下步骤：第一步，驱动部2的锚固爪9张开使得驱动部2固定在管壁上；第二步，基座1上的锚固爪9收拢，基座1与管壁脱离接触；第三步，基座1内微处理器3控制伺服电机4顺时针转动通过丝杠5推动基座1沿管轴向前进，前进到丝杠行程时，伺服电机4停止；第四步，基座1的锚固爪9张开，使得基座1固定在管壁上；第五步，驱动部2的锚固爪9收拢，驱动部2与管壁脱离接触；第六步，微处理器3控制伺服电机4反时针转动，驱动部2沿管轴向前进，当驱动部2和基座1靠拢时伺服电机4停止。重复以上六个步骤，测量装置就以步进方式沿身管轴向移动。伺服电机4的转角由所述微处理器3采集，移动距离由微处理器3通过伺服电机4的转角和丝杠导程计算得到，微处理器3控制伺服电机4从而能够准确控制测量装置在管内移动距离。

为了使驱动部2和基座1相对更好的进行直线运动，所述驱动部2上还设有直线轴承7，所述基座1上连接所述驱动部2的一端连接有直线光轴8，所述直线光轴8与所述直线轴7承构成直线导轨副。具体的，所述直线轴承7和直线光轴8各有3个，3个直线轴承7在圆柱形的驱动部2内以其轴线为中心，呈圆周状分布，且两两之间相隔角度为120度。驱动部2内设有使直线光轴8穿过的孔洞， 所述3个直线光轴8和直线轴承7分别相匹配构成3组直线导轨副。直线轴承7固定在驱动部2内，直线光轴8固定在基座上，在伺服电机4和丝杠5驱动下，驱动部2和基座1以3组直线导轨副相对直线移动。

参看图1-3，所述测量仪器包括旋转测头11、轴角编码器10；所述轴角编码器10固定在所述基座1一端，所述旋转测头11与轴角编码器10的输入轴连接，所述轴角编码器10与所述微处理器3电连接。 进一步的，所述微处理器3还连接有倾角传感器（图未示）。

测量膛线缠度时，旋转测头11紧贴膛线，当基座1前进时，旋转测头11随膛线一起转动，测量装置沿炮管轴向运动，由膛线带动旋转测头11旋转，转动角度通过轴角编码器10测量，微处理器3读取轴角编码器10测量的旋转测头11的转动角度。伺服电机4的转角由所述微处理器3采集，微处理器3根据所述伺服电机4的转角和旋转测头11的转动角度计算得到缠度参数。旋转测头11沿炮管轴向移动距离（即基座移动距离）通过伺服电机4的转角和丝杠导程得到。所述倾角传感器用于检测测量装置整体沿身管轴向的转动角度。轴角编码器10测量的是旋转测头11相对于测量装置整体旋转的角度。如果测量装置在运动过程中沿轴向发生了转动，就会对膛线缠度的测量带来误差，采用倾角传感器可以检测出测量装置转动的角度，所述述微处理器3读取倾角传感器的数据修正测量误差，测量的精确性提高。微处理器3也可将数据通过工业现场总线12传输到管外的工业控制计算机进行数据处理，得到实时测量结果。

参看图4-6，所述测量仪器包括测量探针13、精密位移传感器14和步进电机15；所述步进电机15设置在所述基座1内，所述步进电机15的转轴通过精密轴系16与所述精密位移传感器14连接，所述测量探针13设置在所述精密位移传感器14上；所述精密位移传感器14和步进电机15均电连接所述微处理器3。所述微处理器3还连接有倾角传感器（图未示）。

粗糙度是评价工件表面光滑程度的指标，即工件表面起伏。测量某膛线某轴向位置的粗糙度时，微处理器3控制伺服电机4转动使测量装置移动到炮管待测的轴向位置，微处理器3再控制所述步进电机15驱动精密位移传感器14（角位移传感器）转动，精密位移传感器14上的测量探针13在火炮身管内表面划过一段距离，将测量的表面轮廓起伏信号传递给精密位移传感器14，由精密位移传感器14测量得到表面轮廓数据，微处理器3接收精密位移传感器14送来的表面轮廓数据并通过该轮廓数据计算出火炮身管粗糙度参数，具体计算方法可参见国标GB7220和GB10610，在此不再详述。如果测量装置在运动过程中沿火炮身管轴向发生了转动，就会对膛线粗糙度的测量带来误差，采用倾角传感器可以检测出测量装置沿火炮身管轴向转动的角度，所述述微处理器3读取倾角传感器的数据修正测量误差，测量的精确性提高。微处理器3也可将数据通过工业现场总线12传输到管外的工业控制计算机进行数据处理，得到实时测量结果。

本实用新型利用上述火炮身管膛线测量装置进行测时，首先将所述测量装置放入火炮身管内，所述测量装置内的所述伺服电机4在所述微处理器3的控制下，通过丝杠5推动所述测量装置沿火炮身管轴向步进移动。具体的， 1）所述测量装置的驱动部2的锚固爪9张开使得驱动部2固定在管壁上；测量装置基座1上的锚固爪9收拢，基座1与管壁脱离接触；初始时测量装置的基座1与驱动部2靠在一起；2）所述测量装置基座1内的微处理器3控制伺服电机4顺时针转动通过丝杠5推动基座1沿管轴向前进，前进到丝杠行程时，伺服电机4停止；3）所述测量装置基座1的锚固爪9张开，使得基座1固定在管壁上，驱动部2的锚固爪收拢，驱动部2与管壁脱离接触，微处理器3控制伺服电机4反时针转动，驱动部2沿管轴向前进，当驱动部2和基座1靠拢时伺服电机4停止；重复上述步骤1）、步骤2）和步骤3）。

然后所述测量装置内的微处理器3控制所述测量装置上的所述测量仪器对火炮身管膛线参数进行测量。其中测量装置上的测量仪器对火炮身管膛线参数进行测量包括缠度和/或粗糙度参数测量。

具体的，请参看图1，所述缠度参数的测量过程是：测量装置上的测量仪器的旋转测头11紧贴膛线，当测量装置沿炮管轴向前进移动时，所述旋转测头11随膛线一起转动，所述旋转测头11的转动角度通过所述轴角编码器10测量，所述微处理器3读取所述轴角编码器10测量的所述旋转测头11的转动角度，并采集所述伺服电机4的转角，所述微处理器3根据所述伺服电机4的转角和旋转测头11的转动角度计算得到缠度参数。进一步的，所述微处理器3还要读取所述倾角传感器（图未示）检测到的所述测量装置在移动过程中沿火炮身管轴向转动的角度数据来修正缠度参数测量误差，测量精度提高。

参看图4，所述粗糙度参数的测量过程是：所述微处理器3控制伺服电机4转动使测量装置移动到炮管中待测轴向位置，所述微处理器3再控制所述步进电机15驱动测量仪器的精密位移传感器14转动，所述精密位移传感器14上的测量探针13在炮管内表面划过一段距离，将测量的表面轮廓起伏信号传递给所述精密位移传感器14，所述精密位移传感器14测量得到表面轮廓数据，所述微处理器3接收所述精密位移传感器14送来的表面轮廓数据并通过该轮廓数据计算出火炮身管的粗糙度参数。一次测量完成后，微处理器3控制伺服电机4转动使测量装置继续移动到下一轴向位置，测量炮管下一轴向位置的膛线粗糙度参数。测量装置移动距离由微处理器3根据伺服电机4的转角和丝杠导程计算并控制。

本实用新型的测量装置以步进方式在管内移动，采用伺服电机和丝杠驱动，结构简单，测量装置的移动距离由微处理器控制，能够准确控制测量装置在管内移动距离，同时可准确测量膛线的缠度与粗糙度参数。

上面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细说明，但本实用新型并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (7)

1.一种火炮身管膛线测量装置，包括圆柱形的基座，所述基座一端连接有用于测量膛线参数的测量仪器，所述基座上与所述测量仪器对称的另一端连接有圆柱形的驱动部，其特征在于，所述圆柱形的驱动部和基座外侧圆周表面上均设有锚固爪；所述基座内设有微处理器和伺服电机，所述微处理器电连接所述伺服电机和测量仪器，所述驱动部内设置有丝杠螺母，所述驱动部通过丝杠与所述基座连接，所述丝杠一端与所述伺服电机的转轴连接，所述丝杠的另一端与所述丝杠螺母构成丝杠螺母副。

2.根据权利要求1所述的火炮身管膛线测量装置，其特征在于，所述驱动部上还设有直线轴承，所述基座上连接所述驱动部的一端连接有直线光轴，所述直线光轴与所述直线轴承构成直线导轨副。

3.根据权利要求2所述的火炮身管膛线测量装置，其特征在于，所述直线轴承和直线光轴各有3个， 所述3个直线光轴和直线轴承构成3组直线导轨副。

4.根据权利要求1或2或3所述的火炮身管膛线测量装置，其特征在于，所述测量仪器包括旋转测头、轴角编码器；所述轴角编码器固定在所述基座一端，所述旋转测头与轴角编码器的输入轴连接，所述轴角编码器与所述微处理器电连接。

5.根据权利要求4所述的火炮身管膛线测量装置，其特征在于，所述微处理器还连接有倾角传感器。

6.根据权利要求1或2或3所述的火炮身管膛线测量装置，其特征在于，所述测量仪器包括测量探针、精密位移传感器和步进电机；所述步进电机设置在所述基座内，所述步进电机的转轴通过精密轴系与所述精密位移传感器连接，所述测量探针设置在所述精密位移传感器上；所述精密位移传感器和步进电机均电连接所述微处理器。

7.根据权利要求6所述的火炮身管膛线测量装置，其特征在于，所述微处理器还连接有倾角传感器。

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