90634026685435558_火炮身管内径检测

第一章引言

1.1 研究背景

随着生产制造技术的发展，生产制造精密轴孔类零件越来越多，同时也对零部件的检测精度提出了更高的要求。由于很难保证一个孔每一个截面尺寸都相同，特别是对于异型孔径又是内径有所变化的这类特殊孔，并且在同等公差等级条件下，孔类零件比轴类零件难度大得多。在人工检测方法中，不能够准确判断所测截面是否是与轴线垂直的截面，并且对于轴向距离太长的孔人工无法深入内部检测。因此，异型孔径零件的高精度、高效、经济的检测就成为一个较难克服的问题。

生产制造中零件几何测量，相对来说较为关键的测量步骤就是针对于所需物件的轴孔相关直径的测量。由于使用到的测量设备器材的可以运作范围空间的限制，导致测量速度缓慢，操作不方便导致的精准度下降，尤其是孔径较小、轴向距离较长的深孔。深孔类零件在机械生产中应用较为广泛，各种液压缸、无缝钢管、军用武器的身管等等。在我国西气东输工程中，管道运输是一种效率最高、安全系数最大、成本最小的运输方式，管道在石油、天然气、核工业各方面应用广泛。为了提高管道的寿命、降低生产维护成本，对管道检测提出了新的要求，避免一切安全事故发生，必须对管道的检测达到一个新的高度，以满足更高的使用要求。

目前，我国乃至世界的炮兵装备愈发的良好且完备。所以与此对应的需求也愈发的苛刻，比如在测量精度、测量设备需求、设备器材相应的技能，从而使得检测设备在整个武器系统中处于关键地位。不仅对生产制造中的设备发挥着一定的作用，还对使用后的武器装备有着重要意义。火炮身管质量的优劣，直接关系到火炮的寿命以及射击精度，并且对火炮的剩余安全使用寿命预测起着决定性作用，所以为了正确预判火炮使用过后的安全使用寿命，必须对身管参数进行精确测量。

批量大、种类多，使得火炮在我军以及外军当中应用广泛，各军种都有装备和使用。为了适应现在世界的发展，实战的需求，火炮的类型作出相应的改变，火炮的很多功能也要同步地进行改进和完善。尤其是它在实际操作当中，被置于

首要位置的安全性能，还有需要注意的发射出来的准确度基本上都会由于火炮内侧的质量变化而变化，火炮内径以及炮筒直线度这些性能参数会对火炮产生不可预测的后果。对于任意一种火炮，至为重要的一个元素元件应当属于火炮的身管部分，同时其在整个火炮中起着举足轻重的作用。所以，怎样对火炮发射的准确度进行一定程度的改善和提高，完美预判火炮使用后的剩余安全使用寿命，能够自动精准测量火炮身管参数有着致命性的影响。

1.2 课题分析的方针

针对可能对火炮发射准确度产生不一样程度影响的因素点，我们小组进行了不同方案的分析和研究，得知其中较为重要的因素点实质上为火炮自身身管的很多项指标和参数。希望可以对火炮身管进行针对性的测量是实验的至关重要的环节步骤，与此同时，还需要确保需要研究的一些物件的质量和一定的安全性能。尤其在对火炮身管进行针对性的测量中又一关键环节步骤就是对其内部表面的检查和测量操作。我们不可能会避免该火炮在一些演习或者实际使用当中发生的有关性能的不完善或者是缺失，但是需要放在首要观测点的还是安全性能的保障。

火炮炮筒内径检测是火炮内壁检测中极其重要的一项任务，在火炮的生产及后期维护当中，为了保证其维修质量，后期使用安全性，必须对火炮内壁进行检测。

火炮炮筒内壁检测也是为了检查生产质量和在射击过程中的磨损、烧蚀等情况。火炮经过实战射击完成后，炮筒内壁会出现细小的裂痕以及一些肉眼看不到的瑕疵，在经过多次的射击任务后，这些瑕疵会被无限的放大，裂痕会越来越深，这些问题呗放大到一定程度的的时候，火炮炮筒在高温高压的情况下可能会突然炸裂，威胁到使用人员的安全。所以，我们有必要对火炮炮筒进行高精度的测量，从而提高火炮的射击精准度以及使用安全性。

1.3 国内外研究现状

1.3.1身管检测技术简介

内径检测技术，将机电系统融合在一起，激光技术、计算机技术、光栅技术以及CMD摄像技术、光电检测技术，不再是某一种检测技术单一的使用，而是

将多种测量技术充分融合，对内径进行高精准度测量。现在，能够进入钢管内自动爬行测量的机器人受到了人们的青睐，它可以对管道自行测量、检测、维修。管道机器人是一种可以携带多种测量设备，完成多种任务的装置，工作人员通过远程操作控制该装置在狭小的空间内完任务。与市面上常见的普通机器人对比，它一般是在极限条件下、常规测量不能完成该任务的情况下进行工作，比如石油输送管道测量、火炮身管内径测量、液压装置的液压缸、气缸内径测量。

1.3.2国内研究现状

从上个世纪80年代末，我国科学家就对内径检测技术进行了深入研究，我国的内径检测技术得到了高速发展，将计算机与高精度的传感器融合，快速高效高精度地对内径进行测量。

正如同下图1.1所显示出来的有关于我们国家某一大学所研发出来的可以在管道中进行爬行操作的机器人一样。选择像蚯蚓一样的蠕动操作进行爬行，这一机器人相比较我们之前所设计出来的原始的机器人而言，采用了新型的电磁铁为动力源，而非传统的电机驱动，此管道机器人机械结构相对简单，控制方式更加的简单方便易操作，经济性能良好。该产品可以适应任何的异型管路，可以进入到轴向距离较长的细长管中，人工无法准确测量的异型管路。我们可以根据需要选择不同的电磁铁作为动力源，以满足我们的需求。该机器人还具有快捷拆卸、方便维修、便于更换的良好性能。

图1.1 管道机器人

我国东华大学自行研究设计制造的机器人，在实践中发挥积极作用，可以进入到老式的空调中清理灰尘、杀菌消毒，避免长期使用对人体产生不必要的伤害，还可以进入异型管路中拍照检测。如图 1.2 所示，该设备可以满足多数的异型管路卫生清理，在管路中遇到障碍的时候可以自行越过，实用性增强；此设备能够进入到圆形的管路当中，以及长方形的管路当中，此类设备大多采用电动机作为动力源，机械结构简单，便于安装。

图1.2异型管道清洁机器人

对于无缝钢管内壁检测的方法是多种多样的，国内很多机构都对该项目进行了深入的研究，可是设计制造的设备功能太过于单一，无法满足多方位的检测需求，比如只能够测钢管的直线度，以及只能检测钢管的内径。

1.3.3国外研究现状

目前，随着科技的进步，零部件制造的精度不断提高，检测技术也取得了巨大的进步，检测设备也更加的完善，将灵敏度更高的传感器与功能强大的计算机，以及精准度更高的现代控制理论相融合，使得检测设备的高精度上升到一个新的高度。国内，将CCD成像技术运用到多个领域，各行各业都有涉猎。国外，很多工程师将灵敏度更高、测量范围更大的传感器运用到检测系统中，使得检测系统可以实现高精度的测量，以达到更高的使用需求。欧美国家和日本设计制造了多种多样的先进检测设备和仪器，将分辨率更好的传感器植入到检测设备当中，比如涡流传感器可以用来测量厚度，这些设备被用于各种需求，进行无损检测。欧美国家率先将激光检测技术运用到无缝钢管内径检测当中。日本作为机电技术