CN113218334B 一种枪管内膛尺寸测量机及测量方法（十堰博特检测技术有限公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利(65)同一申请的已公布的文献号(73)专利权人十堰博特检测技术有限公司地址442700湖北省十堰市丹江口市六里坪镇六里坪工业园(74)专利代理机构成都聚蓉众享专利代理有限公司51291G01B11/08(2006.01)一种枪管内膛尺寸测量机及测量方法本发明公开一种枪管内膛尺寸测量机，包括龙门框架、光谱共焦传感器和控制器，所述龙门框架上其中一侧设有用于固定待测量枪管且带动待测量枪管转动的定位回转装置，所述龙门框架上靠近顶部且与定位回转装置对应的位置设有沿Z轴位移的Z向移动装置，所述Z向移动装置侧面且与定位回转装置对应的位置设有沿Z轴位移的传感器安装组件，所述光谱共焦传感器设置于所述传感器安装组件上，所述光谱共焦传感器通过光纤与控制器连接。本发明采用光谱共焦原理，能实现枪管的定位旋转以及内膛尺寸参数的21.一种枪管内膛尺寸测量机，其特征在于，包括龙门框架、光谱共焦传感器和控制器，所述龙门框架上其中一侧设有用于固定待测量枪管且带动待测量枪管转动的定位回转装置，所述龙门框架上靠近顶部且与定位回转装置对应的位置设有沿Z轴位移的Z向移动装置，所述Z向移动装置侧面且与定位回转装置对应的位置设有沿Z轴位移的传感器安装组件，所述光谱共焦传感器设置于所述传感器安装组件上，所述光谱共焦传感器通过光纤与控制器连接；所述定位回转装置包括设置于载物台上表面的定位柱和设置于载物台顶部且位于定位柱其中一侧的转台，所述定位柱靠近转台的一侧通过连接块设有固定待测量枪管上端面的上夹具，所述连接块相对定位柱沿Z轴方向位移，所述转台上设有固定待测量枪管下端面的下夹具；所述上夹具包括夹具本体，所述夹具本体内部设有固定待测量枪管上端面且可供传感器安装组件通过的夹具通孔，所述夹具本体其中一端端面围绕其轴线开有数条沿轴线方向延伸至夹具本体中部的轴向通槽，数条所述轴向通槽将夹具本体分割成数个固定块；所述Z向移动装置包括设置于横梁靠近定位回转装置一侧的导轨基座，所述导轨基座靠近定位回转装置的一侧设有沿Z轴延伸的直线导轨，所述直线导轨内设有沿直线导轨位移且用于安装传感器安装组件的测头座。2.根据权利要求1所述的一种枪管内膛尺寸测量机，其特征在于，所述龙门框架包括载物台，所述载物台上表面对称设有两立柱，两所述立柱顶部设有横梁。3.根据权利要求1所述的一种枪管内膛尺寸测量机，其特征在于，数条所述轴向通槽远离夹具本体端面的一端均开有径向通槽。4.根据权利要求1所述的一种枪管内膛尺寸测量机，其特征在于，所述测头座下表面设有驱动测头座沿直线导轨位移的驱动装置。5.根据权利要求4所述的一种枪管内膛尺寸测量机，其特征在于，所述传感器安装组件包括设置于测头座下表面的数段相互连接的加长杆，所述光谱共焦传感器设置于最下方加长杆下表面。6.一种枪管内膛尺寸测量方法，其特征在于，其通过权利要求1-5中任意一项所述的枪管内膛尺寸测量机实现，包括以下步骤：步骤10、录入枪管类型和每个枪管类型的标准参数并存储，设置每个枪管类型的测量步骤20、根据待测量枪管的型号选择与其匹配的上夹具和下夹具，将待测量枪管放置于下夹具上，连接块带动上夹具下移，对待测量枪管进行固定；步骤30、选择与待测量枪管长度匹配的加长杆，并将光谱共焦传感器安装于加长杆上；步骤40、旋转台工作，带动待测量枪管旋转，驱动装置驱动测头座沿直线导轨位移，带动光谱共焦传感器移动至待测量枪管内部；步骤50、选择枪管类型，控制器调取选择的枪管类型对应的标准参数，枪管测量开始，驱动装置驱动测头座沿直线导轨位移，带动光谱共焦传感器持续在测量枪管内部移动，光谱共焦传感器采用光谱共焦原理持续获取并记录该测量枪管每个测量位置的参数，并将记录到的数据持续输出至控制器；步骤60、控制器实时比对经光谱共焦传感器记录的参数和标准参数，待光谱共焦传感3器移动至最后一个测量位置并获取参数，枪管测量结束，得到测量结果；步骤70、旋转台停止工作，驱动装置驱动测头座沿直线导轨位移，带动光谱共焦传感器回到初始位置；步骤80、连接块带动上夹具上移，取下已测量枪管，测量结束。4技术领域[0001]本发明属于枪管内膛尺寸测量领域，具体涉及一种枪管内膛尺寸测量机及测量方背景技术[0002]目前，枪管内膛尺寸测量一般采用光电方法、射线方法或光学图像方法(工业内窥镜法)完成。但，针对小口径枪械而言，由于枪管最小口径为5.56毫米，无法采用光电测量。同时，射线方法系统成本过高，测量效率太低。光学图像方法(工业内窥镜法)应用在枪管内[0003]1)由于CCD摄像头成像的是一个区域图像(44万像素),当摄像头沿X管轴线方向运动，连续拍照会带来图像层叠。如何把前后拍摄的层叠图像分割开，得到X管内腔完整图像，再通过图像分析，得到相关尺寸参数，相关的算法及软件开发难度大。如果图像处理不好，将直接导致后续基于图像处理所得到的尺寸值失真。[0004]2)无论采用三维立体双物镜测量镜头或普通双物镜立体测量镜头，镜头FOV(视三次，才能成像一个圆周。所以，测量装置机械结构上，需要配合枪管轴向方向的进给运动[0005]因此，需要一种新的方法以及与该方法配合的新的设备，以满足小口径枪械的内部尺寸测量。发明内容[0006]本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种枪管内膛尺寸测量机及测量方法，采用光谱共焦原理，能实现枪管的定位旋转以及内膛尺寸参数的测[0007]本发明所采用的技术方案是：一种枪管内膛尺寸测量机，包括龙门框架、光谱共焦传感器和控制器，所述龙门框架上其中一侧设有用于固定待测量枪管且带动待测量枪管转动的定位回转装置，所述龙门框架上靠近顶部且与定位回转装置对应的位置设有沿Z轴位移的Z向移动装置，所述Z向移动装置侧面且与定位回转装置对应的位置设有沿Z轴位移的传感器安装组件，所述光谱共焦传感器设置于所述传感器安装组件上，所述光谱共焦传感器通过光纤与控制器连接。[0008]其中一个实施例中，所述龙门框架包括载物台，所述载物台上表面对称设有两立[0009]其中一个实施例中，所述定位回转装置包括设置于载物台上表面的定位柱和设置于载物台顶部且位于定位柱其中一侧的转台，所述定位柱靠近转台的一侧通过连接块设有固定待测量枪管上端面的上夹具，所述连接块相对定位柱沿Z轴方向位移，所述转台上设有固定待测量枪管下端面的下夹具。5[0010]其中一个实施例中，所述上夹具包括夹具本体，所述夹具本体内部设有固定待测量枪管上端面且可供传感器安装组件通过的夹具通孔。[0011]其中一个实施例中，所述夹具本体其中一端端面围绕其轴线开有数条沿轴线方向延伸至夹具本体中部的轴向通槽，数条所述轴向通槽将夹具本体分割成数个固定块。[0012]其中一个实施例中，数条所述轴向通槽远离夹具本体端面的一端均开有径向通[0013]其中一个实施例中，所述Z向移动装置包括设置于横梁靠近定位回转装置一侧的导轨基座，所述导轨基座靠近定位回转装置的一侧设有沿Z轴延伸的直线导轨，所述直线导轨内设有沿直线导轨位移且用于安装传感器安装组件的测头座。[0014]其中一个实施例中，所述测头座下表面设有驱动测头座沿直线导轨位移的驱动装[0015]其中一个实施例中，所述传感器安装组件包括设置于测头座下表面的数段相互连接的加长杆，所述光谱共焦传感器设置于最下方加长杆下表面。[0016]本发明还公开了一种枪管内膛尺寸测量方法，包括以下步骤：[0017]步骤10、录入枪管类型和每个枪管类型的标准参数并存储，设置每个枪管类型的测量位置；[0018]步骤20、根据待测量枪管的型号选择与其匹配的上夹具和下夹具，将待测量枪管放置于下夹具上，连接块带动上夹具下移，对待测量枪管进行固定；[0019]步骤30、选择与待测量枪管长度匹配的加长杆，并将光谱共焦传感器安装于加长[0020]步骤40、旋转台工作，带动待测量枪管旋转，驱动装置驱动测头座沿直线导轨位移，带动光谱共焦传感器移动至待测量枪管内部；[0021]步骤50、选择枪管类型，控制器调取选择的枪管类型对应的标准参数，枪管测量开始，驱动装置驱动测头座沿直线导轨位移，带动光谱共焦传感器持续在测量枪管内部移动，光谱共焦传感器采用光谱共焦原理持续获取并记录该测量枪管每个测量位置的参数，并将记录到的数据持续输出至控制器；[0022]步骤60、控制器实时比对经光谱共焦传感器记录的参数和标准参数，待光谱共焦传感器移动至最后一个测量位置并获取参数，枪管测量结束，得到测量结果；[0023]步骤70、旋转台停止工作，驱动装置驱动测头座沿直线导轨位移，带动光谱共焦传感器回到初始位置；[0025]本发明的有益效果在于：[0026]1、本测量机通过定位回转装置进行枪管的定位，同时带动枪管旋转，通过Z向移动装置带动传感器安装组件的位移，通过光谱共焦传感器实现枪管内膛尺寸的测量，各组件[0028]3、Z向移动装置可实现位移，传感器安装组件可根据需求调整长度，两者结合可根据枪管的直径进行调节，以满足测量的需求。6附图说明[0029]图1为本发明结构示意图；[0030]图2为本发明龙门框架结构示意图；[0031]图3为本发明定位回转装置结构示意图；[0032]图4为本发明上夹具结构示意图；[0033]图5为本发明上夹具结构示意图；[0034]图6为本发明上夹具结构示意图；[0035]图7为本发明上夹具结构示意图；[0036]图8为本发明Z向移动装置结构示意图；[0037]图9为本发明传感器安装组件结构示意图；[0038]图10为本发明光谱共焦传感器与控制器连接示意图；具体实施方式[0040]下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。[0041]实施例1[0042]如图1和图10所示，一种枪管内膛尺寸测量机，包括龙门框架1、光谱共焦传感器6和控制器7,所述龙门框架1上其中一侧设有用于固定待测量枪管5且带动待测量枪管5转动的定位回转装置2,所述龙门框架1上靠近顶部且与定位回转装置2对应的位置设有沿Z轴位移的Z向移动装置3,所述Z向移动装置3侧面且与定位回转装置2对应的位置设有沿Z轴位移的传感器安装组件4,所述光谱共焦传感器6设置于所述传感器安装组件4上，所述光谱共焦传感器6通过光纤8与控制器7连接。[0043]实施例2[0044]如图2所示，在上述实施例的基础上，所述龙门框架1包括载物台11,所述载物台11上表面对称设有两立柱12,两所述立柱12顶部设有横梁13。[0045]实施例3[0046]如图3所示，在上述实施例的基础上，所述定位回转装置2包括设置于载物台11上表面的定位柱21和设置于载物台11顶部且位于定位柱21其中一侧的转台22,所述定位柱21靠近转台22的一侧通过连接块23设有固定待测量枪管5上端面的上夹具24,所述连接块23相对定位柱21沿Z轴方向位移，所述转台22上设有固定待测量枪管5下端面的下夹具25。[0047]实施例4[0048]如图4和图5所示，在上述实施例的基础上，所述上夹具24包括夹具本体241,所述夹具本体241内部设有固定待测量枪管5上端面且可供传感器安装组件4通过的夹具通孔[0049]实施例5[0050]如图6和图7所示，在上述实施例的基础上，所述夹具本体241其中一端端面围绕其7轴线开有数条沿轴线方向延伸至夹具本体241中部的轴向通槽243,数条所述轴向通槽243将夹具本体241分割成数个固定块244。数条轴向通槽243远离夹具本体241端面的一端均开有径向通槽245。[0052]如图8所示，在上述实施例的基础上，所述Z向移动装置3包括设置于横梁13靠近定位回转装置2一侧的导轨基座31,所述导轨基座31靠近定位回转装置2的一侧设有沿Z轴延伸的直线导轨32,所述直线导轨32内设有沿直线导轨32位移且用于安装传感器安装组件4的测头座33。所述测头座33下表面设有驱动测头座33沿直线导轨32位移的驱动装置34。[0054]如图9所示，在上述实施例的基础上，所述传感器安装组件4包括设置于测头座33下表面的数段相互连接的加长杆41,所述光谱共焦传感器6设置于最下方加长杆41下表面。[0055]本发明还公开了一种枪管内膛尺寸测量方法，包括以下步骤：[0056]步骤10、录入枪管5类型和每个枪管5类型的标准参数并存储，设置每个枪管5类型的测量位置；[0057]步骤20、根据待测量枪管5的型号选择与其匹配的上夹具24和下夹具25,将待测量枪管5放置于下夹具25上，连接块23带动上夹具24下移，对待测量枪管5进行固定；[0058]步骤30、选择与待测量枪管5长度匹配的加长杆41,并将光谱共焦传感器6安装于加长杆41上；[0059]步骤40、旋转台22工作，带动待测量枪管5旋转，驱动装置34驱动测头座33沿直线导轨32位移，带动光谱共焦传感器6移动至待测量枪管5内部；[0060]步骤50、选择枪管5类型，控制器7调取选择的枪管5类型对应的标准参数，枪管5测量开始，驱动装置34驱动测头座33沿直线导轨32位移，带动光谱共焦传感器6持续在测量枪管5内部移动，光谱共焦传感器6采用光谱共焦原理持续获取并记录该测量枪管5每个测量位置的参数，并将记录到的数据持续输出至控制器7;[0061]步骤60、控制器7实时比对经光谱共焦传感器6记录的参数和标准参数，待光谱共焦传感器6移动至最后一个测量位置并获取参数，枪管5测量结束，得到测量结果；[0062]步骤70、旋转台22停止工作，驱动装置34驱动测头座33沿直线导轨32位移，带动光谱共焦传感器6回到初始位置；[0064]本测量机用于枪管5内膛尺寸的测量，尤其适合小口径枪管5内膛尺寸的测量，也可用于其它管类产品内膛尺寸的测量。[0065]为保证测量的精度且抑制环境对龙门框架1的形变影响。整个龙门框架1均采用花岗岩材质，载物台11、立柱12和横梁13构成的中间的空白区域为工件定位放置区域。[0066]本测量机的旋转台22由驱动电机等驱动机构驱动旋转，其驱动机构可设置于载物台11内部，也可外接，根据实际情况进行确定。本测量机的上夹具24表现为数种形式，可根据枪管5或管类产品的实际情况进行选择，以能实现其稳定的装夹为原则。[0067]本测量机的驱动测头座33沿直线导轨32位移的驱动装置34可设置为气缸、电推[0068]本申请的光谱共焦传感器6采用光谱测量原理，探头外壳为钛合金等合成金属，保8证其使用寿命。其直径可根据实际情况进行设置，优选为4mm,内置特制的棱镜组。其造型小巧，适用于精确测量狭窄凹槽等结构。其内部除轴向测量的探头外，还有90度径向光束特型探头，可对凹槽内壁结构进行精确至纳米级的测量。其主要技术参数如表1:[0069]表1:光谱共焦传感器主要技术参数序号探头直径1线性量程2量程起点3光斑直径4绝对误差5分辨率6重量7允许安装倾斜角[0071]本测量机的控制器7为高精度控制器，采用光谱测量技术。其可以达到10kHz的测型曝光管理功能可使仪器在测量大幅变化的表面时，实现快速补光。控制器7的数据输出通过Ethernet输出。径、阳线高度和同轴度。测量的过程中，可实时显示测量状态和测量信息。所述