身管内膛表面疵病检测系统的设计及实现

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经过长期使用的滑膛炮,其身管内壁会出现镀层脱落、烧蚀等现象,这会直接影响火炮在使用中的射击精度和安全性。因此,对长期使用的火炮的身管检测显得尤为重要。现有的内膛检测技术大多以图像检测技术为主实现疵病的宽度、面积等参量的检测,但是检测结果的精度较低且对于疵病深度的检测较为不易。因此,本论文设计了一种针对滑膛炮身管内膛表面疵病的检测系统,提出采用图像检测技术与激光位移检测技术相结合的疵病检测方法来实现疵病的宽度、深度、面积等参量的同时检测。对身管内膛疵病检测过程中,若仅采用激光位移检测技术,则检测过程耗时过长,影响检测效率。因此,系统首先采用图像检测技术实现内膛疵病的发现,然后利用激光位移检测技术实现疵病的精确测量。系统工作时,首先通过全景图像展开算法将身管内膛的全景图像展开成矩形图像,接着对展开图像进行均衡化、二值化等处理,实现身管内壁表面疵病的发现、疵病轴向位置的大致范围的定位;当确定疵病的轴向位置范围之后,利用行走机构携带激光位移传感器进入身管内膛,对疵病位置步进扫描并采集该位置的内膛表面位移数据,之后对采集到的位移数据进行处理和分析,实现疵病位置的三维轮廓构建,最后结合行走机构在身管内的轴向位置及行走机构的设计尺寸进一步分析计算疵病的深度、宽度及面积的精确数据,实现疵病的轴向位置、宽度、深度等特征量的精确测量。设计实验对系统进行功能性验证,实验结果表明系统对疵病的轴向位置的检测的最大误差不超过3mm;对疵病宽度的测量最大误差不超过0.5mm;对疵病深度的测量最大误差不超过0.03mm;对疵病面积测量误差不超过±3 mm~2。通过实验结果与系统设计指标的分析对比,证明身管内膛表面疵病检测系统满足系统的设计指标,系统具有较高的可靠性,在身管保养与维护工作中具有实用意义。
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