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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 彈體藥室容積的測(cè)量裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 在火炮炮彈的加工工藝中，對(duì)彈體的藥室容積進(jìn)行精密、快速的檢測(cè)是個(gè)重要過(guò)程。 本作品采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)測(cè)量出彈體外體積，通過(guò)稱(chēng)重和彈體材料比重得到彈體實(shí)體部分體積，將二者相減得到彈體藥室容積。其中通過(guò)稱(chēng)重測(cè)量彈體實(shí)體體積的原理和技術(shù)都是成熟的，可以達(dá)到很高的精度，這樣對(duì)內(nèi)腔容積的測(cè)量就巧妙轉(zhuǎn)化為對(duì)外體積的測(cè)量，而對(duì)于回轉(zhuǎn)體外體積的測(cè)量采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是快速而且可行的。
- 詳細(xì)介紹：
- 一.背景和目的 在火炮炮彈的加工工藝中,彈體內(nèi)的裝藥密度是一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù), 因此對(duì)彈體的藥室容積進(jìn)行精密的檢測(cè)就是一個(gè)重要的過(guò)程, 也是目前國(guó)內(nèi)的軍工業(yè)的一個(gè)難題。長(zhǎng)期以來(lái)，軍工企業(yè)在炮彈生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)彈體藥室容積的測(cè)量主要采用“稱(chēng)水法”，即利用彈體藥室注入水的前后質(zhì)量差除以水的密度間接測(cè)得彈體藥室的容積。然而這種方法操作繁瑣、效率低，適應(yīng)不了現(xiàn)代軍工生產(chǎn)的要求。因此迫切需要一種能對(duì)彈體藥室容積進(jìn)行快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的智能化測(cè)量方法及儀器。 本作品應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，進(jìn)行彈體藥室容積的檢測(cè)，快速、準(zhǔn)確、非接觸，克服了彈體內(nèi)腔浸濕需要后續(xù)烘干的缺點(diǎn)，用在生產(chǎn)線(xiàn)上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)藥室容積進(jìn)行自動(dòng)化逐件檢測(cè)，可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，以取代傳統(tǒng)的“水稱(chēng)重”法。而且機(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，能滿(mǎn)足數(shù)字化自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。 而且提出的容積測(cè)量方法和技術(shù)，原理正確，方便易行，測(cè)量速度快，還可以推廣應(yīng)用到其它領(lǐng)域的容積測(cè)量。項(xiàng)目具有重要的技術(shù)意義、國(guó)防意義和急迫的推廣應(yīng)用價(jià)值。 二.基本思路和工作原理 本作品基于機(jī)器視覺(jué)的彈體藥室容積檢測(cè)首先需要采用攝像機(jī)采集待測(cè)彈體圖像然后在軟件中進(jìn)行圖像處理，并測(cè)量出沿彈體縱徑方向上每單位高度的彈體直徑尺寸，計(jì)算出單位高度彈體的體積最終累加得到彈體總的外形體積；然后通過(guò)稱(chēng)重和彈體材料比重得到彈體實(shí)體部分的體積。最終將外形體積與實(shí)體體積相減即可得到彈體藥室容積。 （1）將待測(cè)彈體放置在攝像機(jī)鏡頭的前方，通過(guò)攝像機(jī)對(duì)處于光照的條件下彈體進(jìn)行圖像采集，并將采集的圖像輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算出彈體的外形體積V1； （2）將待測(cè)彈體放置在稱(chēng)重傳感器上，通過(guò)稱(chēng)重傳感器稱(chēng)取彈體的凈重量，并將稱(chēng)取的彈體的凈重量信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，利用彈體的比重材料通過(guò)計(jì)算機(jī)將彈體的凈重量轉(zhuǎn)換為實(shí)體體積V2； （3）通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算待測(cè)彈體藥室的容積V，V=V1-V2。 因此測(cè)量彈體藥室容積的關(guān)鍵就轉(zhuǎn)換為彈體外形體積的測(cè)量，而外體積的測(cè)量就是基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)完成的。 三.創(chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)關(guān)鍵 本作品將內(nèi)腔容積的測(cè)量巧妙轉(zhuǎn)化為外體積的測(cè)量。技術(shù)關(guān)鍵在于采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)完成彈體外體積的測(cè)量。 四.技術(shù)指標(biāo) 容積測(cè)量精度高于1%，測(cè)量時(shí)間小于20秒。 五.技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 本作品應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，進(jìn)行彈體藥室容積的檢測(cè)，快速、準(zhǔn)確、非接觸；用在生產(chǎn)線(xiàn)上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)藥室容積進(jìn)行自動(dòng)化逐件檢測(cè)；而且機(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，能滿(mǎn)足數(shù)字化自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。 六.應(yīng)用范圍 本作品裝置主要用于彈體藥室容積測(cè)量，其方法原理和技術(shù)也可以推廣到其它領(lǐng)域的容積測(cè)量或體積測(cè)量。 七.推廣前景和社會(huì)效益 本課題來(lái)源于國(guó)內(nèi)軍工企業(yè)生產(chǎn)需求，可以取代傳統(tǒng)的“稱(chēng)水法”，有著直接的推廣應(yīng)用價(jià)值。該作品彈體藥室容積測(cè)量的技術(shù)原理正確，方便易行，測(cè)量速度快，易于擴(kuò)展、延伸到其它領(lǐng)域，具有重要的技術(shù)意義、國(guó)防意義和廣闊的推廣應(yīng)用前景。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：目前，現(xiàn)有的軍工企業(yè)在生產(chǎn)時(shí)大多采用“稱(chēng)水法”測(cè)量彈體藥室容積，該方法檢測(cè)周期長(zhǎng)，效率低，手段落后，還需要經(jīng)過(guò)烘干等多道工序，不能逐件檢測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)上的自動(dòng)檢測(cè)。 本項(xiàng)目的目的就是針對(duì)這個(gè)貌似簡(jiǎn)單但長(zhǎng)期以來(lái)卻未能很好解決的技術(shù)難題，發(fā)明一種新的檢測(cè)方法及其裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量彈體藥室容積的快速、準(zhǔn)確的測(cè)量。 基本思路：采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)測(cè)量出彈體外體積，通過(guò)稱(chēng)重和彈體材料比重得到彈體實(shí)體部分體積，將二者相減得到彈體藥室容積。 創(chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)關(guān)鍵：本作品將內(nèi)腔容積的測(cè)量巧妙轉(zhuǎn)化為外體積的測(cè)量。技術(shù)關(guān)鍵在于采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)完成彈體外體積的測(cè)量。 主要技術(shù)指標(biāo)：容積測(cè)量精度高于1%，測(cè)量時(shí)間小于20秒。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 該作品已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利，其科學(xué)性、先進(jìn)性、和實(shí)用性在于： 1、本作品的方案是對(duì)物理知識(shí)的靈活應(yīng)用，符合科學(xué)原理；通過(guò)稱(chēng)重測(cè)量彈體實(shí)體體積無(wú)論原理還是技術(shù)都是成熟的，可以達(dá)到很高的精度，而對(duì)于回轉(zhuǎn)體外體積的測(cè)量采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是快速而且可行的； 2、該測(cè)量彈體藥室容積的裝置完全克服了現(xiàn)有技術(shù)中采用“稱(chēng)水法”打濕彈體內(nèi)腔的缺點(diǎn)，減少了烘干流程； 3、本作品裝置易實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)自動(dòng)化逐件檢測(cè)，克服了“稱(chēng)水法”手段落后，操作繁瑣，效率低，只能對(duì)批量生產(chǎn)的彈體作抽樣檢查的不足。 不難看出，本作品從方法原理到采用技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)效果都與現(xiàn)有技術(shù)實(shí)質(zhì)性的區(qū)別和顯著進(jìn)步。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：本作品應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，進(jìn)行彈體藥室容積的檢測(cè)，快速、準(zhǔn)確、非接觸；用在生產(chǎn)線(xiàn)上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)藥室容積進(jìn)行自動(dòng)化逐件檢測(cè)；而且機(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，能滿(mǎn)足數(shù)字化自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。 應(yīng)用范圍：本作品裝置主要用于彈體藥室容積測(cè)量，其方法原理和技術(shù)也可以推廣到其它領(lǐng)域的容積測(cè)量或體積測(cè)量。 推廣前景和社會(huì)效益：本課題來(lái)源于國(guó)內(nèi)軍工企業(yè)生產(chǎn)需求，可以取代傳統(tǒng)的“稱(chēng)水法”，有著直接的推廣應(yīng)用價(jià)值。該作品彈體藥室容積測(cè)量的技術(shù)原理正確，方便易行，測(cè)量速度快，易于擴(kuò)展、延伸到其它領(lǐng)域，具有重要的技術(shù)意義、國(guó)防意義和廣闊的推廣應(yīng)用前景。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 研究背景 在火炮炮彈的加工工藝中,彈體內(nèi)的裝藥密度是一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù), 因此對(duì)彈體的藥室容積進(jìn)行精密的檢測(cè)就是一個(gè)重要的過(guò)程, 也是目前國(guó)內(nèi)的軍工業(yè)的一個(gè)難題。長(zhǎng)期以來(lái)，軍工企業(yè)在炮彈生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)彈體藥室容積的測(cè)量主要采用“稱(chēng)水法”，即利用彈體藥室注入水的前后質(zhì)量差除以水的密度間接測(cè)得彈體藥室的容積，進(jìn)而估測(cè)其裝藥量和裝藥密度。這種方法由于需要注入液體測(cè)量后還需對(duì)炮彈本體進(jìn)行烘干等處理，手段落后，操作繁瑣，檢測(cè)周期長(zhǎng)，效率低，只能對(duì)批量生產(chǎn)的彈體作抽樣檢查，不能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)上的自動(dòng)檢測(cè)，適應(yīng)不了現(xiàn)代軍工生產(chǎn)的要求。因此迫切需要一種能對(duì)彈體藥室容積進(jìn)行快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的智能化測(cè)量方法及儀器。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 針對(duì)現(xiàn)有“稱(chēng)水法”的不足，也有研究人員提出了一些新的檢測(cè)方法，見(jiàn)于文獻(xiàn)的主要有氣體輔助檢測(cè)法和音頻檢測(cè)法。 氣體輔助檢測(cè)法利用氣體充入，通過(guò)測(cè)量氣體壓強(qiáng)的方法間接測(cè)出彈體容積。但此種方法對(duì)外部環(huán)境要求較高，且影響也較大，如氣體溫度、氣源溫度、充氣口流量，又有氣體泄漏等誤差，還對(duì)充氣口即彈體口接口要求密封性較高，可操作性較小。 查閱資料，還見(jiàn)到一種運(yùn)用音頻檢測(cè)儀的檢測(cè)方法，依據(jù)音頻共振原理利用共振頻率和內(nèi)耗兩個(gè)音頻參數(shù)的共同作用檢測(cè)彈體藥室容積，但該方法受影響因素多，測(cè)量結(jié)果不夠穩(wěn)定，尚未見(jiàn)到應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的報(bào)道。 本作品應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，進(jìn)行彈體藥室容積的檢測(cè)，快速、準(zhǔn)確、非接觸，克服了稱(chēng)水法效率低、浸濕彈體內(nèi)腔需進(jìn)行后續(xù)烘干處理的缺點(diǎn)，可以大大提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。
