一种狭长腔体的内膛轮廓测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108827186A(43)申请公布日2018.11.16(21)申请号201811061567.4(22)申请日2018.09.12(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人曹荣刚董二娃(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)G01C7/06(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图1页(54)发明名称一种狭长腔体的内膛轮廓测量方法(57)摘要本发明公开了一种针对狭长腔体内膛轮廓测量方法，该方法实现了快速、准确地在线自动测量。同时该方法提供了一种光学基准校对方法，和一种轴向测距方法。通过全局基准校对系统获取测量装置和平行光束的相对夹角和相对横向位移，最终为整个系统提供全局准直校对方案；通过轴向测距系统获取测量装置和锥形光发生器的轴向距离，最终为整个系统提供轴向位移信息。本发明腔体内膛轮廓测量方法适用于测量火炮身管，电磁发射器身管，狭长管道等不同口径大小的腔体内膛轮廓。本发明提出的腔体内膛轮廓扫描方法，解决了狭长腔体内膛轮廓检测问题，且提供了一种更有效的基准测量方法和轴向位移测量。CN108827186ACN108827186A权利要求书1/2页1.一种狭长腔体的内膛轮廓测量方法，该方法包括如下步骤：步骤一、下达初始化指令、完成在线准直校对、电机初始化以及图像传感器初始化，并完成全局基准校对、图像传感测量和轴向测距系统的安装；步骤二、通过图像传感器获取打在腔体内膛表面上的激光图像；步骤三、利用全局基准校对系统获得图像传感器输出图像对应的装置姿态信息；步骤四、利用轴向测距系统获得图像传感器输出图像对应的内膛轴向位移信息，其中轴向是狭长腔体一端开头至另一端开口的方向；步骤五、图像传感测量系统前进一定距离，重复步骤二到四，依次获得一定范围内不同位置的内膛轮廓数据以及相应的姿态信息和轴向距离信息；步骤六、轴向测距系统步进一定距离，重复步骤二到五，获得整个狭长腔体内膛轮廓；步骤七、将存储的数据导出，并进行拟合还原，最终得到腔体内膛三维轮廓。2.根据权利要求1所述异形狭长腔体的内膛轮廓测量方法，其特征在于：所述传感器初始化方式通过FPGA控制实现。3.根据权利要求1所述异形狭长腔体的内膛轮廓测量方法，其特征在于：图像传感器(4)抓取环形激光发生器(3)打在腔体内壁的图形。4.根据权利要求1所述异形狭长腔体的内膛轮廓测量方法，其特征在于：通过自身全局基准校对系统提供测量装置偏移信息。5.根据权利要求1所述异形狭长腔体的内膛轮廓测量方法，其特征在于：通过轴向测距系统提供轴向位移信息。6.根据权利要求1所述异形狭长腔体的内膛轮廓测量方法，其特征在于：所述步骤五装置前进及步骤六轴向测距系统前进方式通过步进电机进行。7.根据权利要求1所述异形狭长腔体的内膛轮廓测量方法，其特征在于：所述步骤七中内膛截面数据和位置姿态数据导出到PC端，并通过拟合软件进行拟合还原。8.一种用于实现权利要求1所述异形狭长腔体的内膛轮廓测量的全局基准校对方法，其特征在于：该方法是一种激光准直方法，通过计算激光发生器(1)在不同时刻打在图像传感器(2)上的光斑图形得到位置偏移信息和角度偏移信息。9.根据权利要求8所述全局基准校对方法，其特征在于：基准校对过程中使用激光发生器(1)和图像传感器(2)。10.根据权利要求8所述全局基准校对方法，其特征在于：激光发生器(1)产生光源为平行光，且平行光与图像传感器的夹角为0～90°，平行光截面为已知规则形状，如圆形、椭圆、环，作用距离大于10米，且全局基准校对系统安装后与被测腔体的空间相对位置始终保持固定。11.根据权利要求8所述全局基准校对方法，其特征在于：激光发生器(1)相对于被测腔体不移动，图像传感器(2)固定在测量装置上并随之在腔体步进。12.一种用于实现权利要求1所述异形狭长腔体的内膛轮廓测量的轴向测距方法，其特征在于：通过计算激光发生器(5)在不同时刻打在图像传感器上(6)的光斑图形得到轴向位移信息。13.根据权利要求12所述轴向测距方法，其特征在于：轴向测距过程中使用的是激光发生器(5)和图像传感器(6)。2CN108827186A权利要求书2/2页14.根据权利要求12所述轴向测距方法，其特征在于：激光发生器(5)光源为锥形光，且锥形光中心线与图像传感器的夹角为0～90°，锥形光截面为已知规则形状，如圆形、椭圆、环。15.根据权利要求12所述轴向测距方法，其特征在于：轴向测距时锥形激光发生器(5)不移动，图像传感器(6)固定在测量装置上并随之在腔体步进，测量一定距离后通过锥形光发生器的步进使锥形激光发生器(5)始终与测量装置保持在0～50cm的距离范围内。3CN108827186