阅读说明：本技术 一种身管内壁表面形貌检测机构 (Barrel inner wall surface appearance detection mechanism ) 是由 陈振亚 沈兴全 陈肖玮 文志浩 梁宇飞 闫宁 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种身管内壁表面形貌检测机构,属于身管内壁检测的技术领域,包括旋转部分、定心部分和表面形貌检测部分；旋转部分包括镗杆和球铰；球铰包括壳体以及转动设置在壳体内的球体,壳体与镗杆固定连接；定心部分设置在表面形貌检测部分的两侧,包括套筒、楔形体、定心圆柱、压力弹簧、拉力弹簧和杆件；表面形貌检测部分包括密封筒、显微物镜、Nomarski偏振分光棱镜、半反半透镜、起偏器、聚光镜、激光发射器、45°反射镜、1/4玻片、检偏器和CCD摄像头。该身管内壁表面形貌检测机构结构简单,操作方便。(The invention provides a mechanism for detecting the surface topography of the inner wall of a barrel, which belongs to the technical field of the detection of the inner wall of the barrel and comprises a rotating part, a centering part and a surface topography detecting part; the rotating part comprises a boring rod and a spherical hinge; the spherical hinge comprises a shell and a sphere rotatably arranged in the shell, and the shell is fixedly connected with the boring rod; the centering parts are arranged on two sides of the surface appearance detection part and comprise sleeves, wedges, centering cylinders, pressure springs, tension springs and rod pieces; the surface appearance detection part comprises a sealing cylinder, a microscope objective, a Nomarski polarization beam splitter prism, a semi-reflecting and semi-transmitting mirror, a polarizer, a condenser, a laser emitter, a 45-degree reflector, an 1/4 slide, an analyzer and a CCD camera. The barrel inner wall surface appearance detection mechanism is simple in structure and convenient to operate.)

一种身管内壁表面形貌检测机构

技术领域

本发明属于身管内壁检测的技术领域，具体公开了一种身管内壁表面形貌检测机构。

背景技术

身管作为火炮重复性工作的一部分，在不断使用的过程中，内壁情况不断变化，造成毁损甚至引发“炸膛”现象，因此对其内部参数的检测以及内壁损毁情况的观测对于预测身管工作寿命，保证弹丸飞行轨迹具有重大意义。火炮身管随着射弹发数的增加，首先在膛线起始部位出现网状裂纹；继续发射，原有的裂纹连城网状并不断加宽、加深；由于弹丸对内膛的机械磨损和火药燃气的冲刷作用，使表层金属逐渐剥落，内膛尺寸扩大，由于高温高速火气燃料的冲刷，在阴线底部形成纵向烧蚀沟，这些便是火炮身管在使用过程中内膛逐渐老化的过程以及形成的缺陷。身管内膛缺陷包括锈斑、磨损以及烧蚀三部分，内膛破坏是由于发射时膛内的高温、高压、高速火药燃气以及弹丸与弹丸导引部对膛内金属反复作用，通常将膛表金属在火药燃气冷热循环以及物理、化学作用下，金属性质变化抖及剥落、烙化等现象称为烧蚀，而将内膛尺寸以及形状的变化称为磨损，内膛表面上的磨损包括划痕和擦伤两部分。

目前针对身管内壁形貌的检测方法包括一般包括下面几种：接触式物理检测方法、超声波检测法以及物理光电检测方法。物理光电检测方法，主要包括 CCD 摄像法、激光三角法和激光投影法等。其中CCD 摄像法为确保精度对CCD选择具有严格的技术要求，激光三角法技术在检测过程中容易受到电路中某些因素的干扰影响数据准确性，激光投影法技术检测部分组成复杂，需要在有限的区域内合理布置。这类以光电技术为代表的非接触检测方法虽然使用条件苛刻，但是精度较高，因此应用更为广泛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，操作方便的身管内壁表面形貌检测机构。

为实现上述目的，本发明提供一种身管内壁表面形貌检测机构，包括旋转部分、定心部分和表面形貌检测部分；旋转部分包括镗杆和球铰；球铰包括壳体以及转动设置在壳体内的球体，壳体与镗杆固定连接；定心部分设置在表面形貌检测部分的两侧，包括套筒、楔形体、定心圆柱、压力弹簧、拉力弹簧和杆件；表面形貌检测部分包括密封筒、显微物镜、Nomarski偏振分光棱镜、半反半透镜、起偏器、聚光镜、激光发射器、45°反射镜、1/4玻片、检偏器和CCD摄像头；两个所述套筒的第一端分别与密封筒的两端固定连接，位于旋转部分和表面形貌检测部分之间的套筒的第二端与球体固定连接，套筒的筒壁上均匀设置有多个通孔，镗杆、球铰、套筒和密封筒的中心轴共线；楔形***于套筒内，为圆周对称结构，靠近底端的位置为与套筒内壁贴合的环形面，顶端为向周向凸起的环形卡台；定心圆柱位于套筒的中心轴上，两端固定在套筒的两端，滑动穿过楔形体的中心轴；压力弹簧的两端分别与套筒和楔形体的底端连接；拉力弹簧套设在定心圆柱上，两端分别与套筒和楔形体的环形卡台连接；杆件穿过套筒的通孔，内端抵靠在楔形体的斜面上，外端设置有万向轮，万向轮卡入身管阴线内；密封筒的筒壁上均匀设置有多个安装窗口，每个安装窗口上安装有显微物镜；Nomarski偏振分光棱镜、半反半透镜、起偏器、聚光镜和激光发射器与显微物镜对应设置在密封筒内；45°反射镜和CCD摄像头分别设置在密封筒的两端，45°反射镜、CCD摄像头和密封筒的中心轴共线；1/4玻片和检偏器设置在反射镜和CCD摄像头之间；激光发射器发出的激光，经过聚光镜和起偏器射至半反半透镜，经半反半透镜反射至Nomarski偏振分光棱镜，由Nomarski偏振分光棱镜射向显微物镜，穿过显微物镜到达身管内壁，经身管内壁反射的光线穿过Nomarski偏振分光棱镜和半反半透镜至45°反射镜，经45°反射镜反射穿过1/4玻片和检偏器，射入CCD摄像头。

进一步地，环形卡台朝向杆件的端面设置有橡胶垫。

进一步地，套筒的通孔内固定有延长管；杆件穿过延长管。

进一步地，套筒由两部分筒体通过螺栓连接而成。

进一步地，套筒和密封筒之间通过螺栓连接。

进一步地，Nomarski偏振分光棱镜、半反半透镜、起偏器、聚光镜、激光发射器、45°反射镜、1/4玻片、检偏器和CCD摄像头均通过固定架安装在密封筒内。

进一步地，上述身管内壁表面形貌检测机构，还包括连接螺杆；位于旋转部分和表面形貌检测部分之间的套筒上设置有第一螺母；连接螺杆穿过球体，第一端与第一螺母螺纹连接，第二端位于镗杆内且套设有第二螺母，第二螺母与球体之间设置有垫片。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

镗杆外接平移机构，对镗杆施加平移的作用力，由于球体可旋转以及螺旋形的身管阴线对杆件的推力，球体、定心部分和表面形貌检测部分将会在身管内旋转平移，在旋转平移过程中，身管内壁、杆件、楔形体、压力弹簧和拉力弹簧相互作用，使楔形体沿着定心圆柱移动，杆件根据身管内径伸缩，万向轮能始终卡入身管阴线内，适应不用内径的身管。当整个机构沿身管轴线方向移动时，便可获得身管内壁的尺寸形貌测量情况，具有测量速度高、测量准确性好、测量精度高等优点。

附图说明

图1为本发明提供的身管内壁表面形貌检测机构的结构示意图；

图2是图1所示身管内壁表面形貌检测机构A-A方向的剖视图；

图3是图1所示身管内壁表面形貌检测机构B-B方向的剖视图。

图中：1-镗杆；2-球铰；3-套筒；4-楔形体；5-定心圆柱；6-压力弹簧；7-拉力弹簧；8-杆件；9-密封筒；10-显微物镜；11- Nomarski偏振分光棱镜；12-半反半透镜；13-起偏器；14-聚光镜；15-激光发射器；16-45°反射镜；17-1/4玻片；18-检偏器；19-CCD摄像头；20-万向轮；21-橡胶垫；22-延长管；23-固定架；24-连接螺杆；25-第一螺母；26-第二螺母；27-垫片；101-身管阴线；102-身管。

具体实施方式

本实施例提供一种身管内壁表面形貌检测机构，包括旋转部分、定心部分和表面形貌检测部分；旋转部分包括镗杆1和球铰2；球铰包括壳体以及转动设置在壳体内的球体，壳体与镗杆1固定连接；定心部分设置在表面形貌检测部分的两侧，包括套筒3、楔形体4、定心圆柱5、压力弹簧6、拉力弹簧7和杆件8；表面形貌检测部分包括密封筒9、显微物镜10、Nomarski偏振分光棱镜11、半反半透镜12、起偏器13、聚光镜14、激光发射器15、45°反射镜16、1/4玻片17、检偏器18和CCD摄像头19；两个所述套筒3的第一端分别与密封筒9的两端固定连接，位于旋转部分和表面形貌检测部分之间的套筒3的第二端与球体固定连接，套筒3的筒壁上均匀设置有多个通孔，镗杆1、球铰2、套筒3和密封筒9的中心轴共线；楔形体4位于套筒3内，为圆周对称结构，靠近底端的位置为与套筒3内壁贴合的环形面，顶端为向周向凸起的环形卡台；定心圆柱5位于套筒3的中心轴上，两端固定在套筒3的两端，滑动穿过楔形体4的中心轴；压力弹簧6的两端分别与套筒3和楔形体4的底端连接；拉力弹簧7套设在定心圆柱5上，两端分别与套筒3和楔形体4的环形卡台连接；杆件8穿过套筒3的通孔，内端抵靠在楔形体4的斜面上，外端设置有万向轮20，万向轮20卡入身管阴线101内；密封筒9的筒壁上均匀设置有多个安装窗口，每个安装窗口上安装有显微物镜10；Nomarski偏振分光棱镜11、半反半透镜12、起偏器13、聚光镜14和激光发射器15与显微物镜10对应设置在密封筒9内；45°反射镜16和CCD摄像头19分别设置在密封筒9的两端，45°反射镜16、CCD摄像头19和密封筒9的中心轴共线；1/4玻片17和检偏器18设置在45°反射镜16和CCD摄像头19之间；激光发射器15发出的激光，经过聚光镜14和起偏器13射至半反半透镜12，经半反半透镜12反射至Nomarski偏振分光棱镜11，由Nomarski偏振分光棱镜11射向显微物镜10，穿过显微物镜10到达身管内壁，经身管内壁反射的光线穿过Nomarski偏振分光棱镜11和半反半透镜12至45°反射镜16，经45°反射镜16反射穿过1/4玻片17和检偏器18，射入CCD摄像头19，CCD摄像头19接收并记录图像。

镗杆1外接平移机构，对镗杆1施加平移的作用力，由于球体可旋转以及螺旋形的身管阴线101对杆件8的推力，球体、定心部分和表面形貌检测部分将会在身管102内旋转平移，在旋转平移过程中，身管内壁、杆件8、楔形体4、压力弹簧6和拉力弹簧8相互作用，使楔形体4沿着定心圆柱5移动，杆件8根据身管内径伸缩，万向轮20能始终卡入身管阴线101内，适应不用内径的身管102。环形卡台用于限制杆件8的移动。压力弹簧6和拉力弹簧8提供弹力同时减小楔形体4移动时产生的振动。检测光路中增加45°反射镜16，减小机构径向直径。

进一步地，环形卡台朝向杆件8的端面设置有橡胶垫21，减小杆件8与环形卡台之间的碰撞，并减少磨损。

进一步地，套筒3的通孔内固定有延长管22；杆件8穿过延长管22。延长管22对杆件8提供径向支撑力，防止杆件8弯曲。

进一步地，套筒3由两部分筒体通过螺栓连接而成。

进一步地，套筒3和密封筒9之间通过螺栓连接。

进一步地，Nomarski偏振分光棱镜11、半反半透镜12、起偏器13、聚光镜14、激光发射器15、45°反射镜16、1/4玻片17、检偏器18和CCD摄像头19均通过固定架23安装在密封筒9内。

进一步地，上述身管内壁表面形貌检测机构，还包括连接螺杆24；位于旋转部分和表面形貌检测部分之间的套筒3上设置有第一螺母25；连接螺杆24穿过球体，第一端与第一螺母25螺纹连接，第二端位于镗杆内且套设有第二螺母26，第二螺母26与球体之间设置有垫片27。

进一步地，杆件8和显微物镜10均为四个。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。