一种基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术涉及一种基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法、系统及设备。包括如下步骤：S1：获取多个间距；S2：计算实际内径；S3：判断实际内径是否超限，是则不合格，否则计算虚拟半径，进行S4；S4：判断虚拟半径是否超限，是则不合格，否则计算虚拟半径的变化率一；S5：判断变化率一是否超限，是则不合格，否则判断是否完成测量，是则进行S6，否则返回S1；S6：计算实际内径的变化率二，判断变化率二是否超限，是则不合格，否则进行S7；S7：计算虚拟半径的变化率三，判断变化率三是否超限，是则不合格，否则合格。本发明专利技术在保持测量精度的前提下，提高了测量效率，从多方面判别管体内壁是否符合标准，提高管体检测的精确度。提高管体检测的精确度。提高管体检测的精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及管体检测
，特别是涉及一种基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]火炮是现代战争里最常见的武器，一支军队拥有的火力是否强大，与火炮的质量密不可分。现代火炮研发和生产对于材料、工艺有着极为严苛的标准与要求。特别是火炮的关键部位炮管，由于需要大量使用碳镍铬铂系合金钢材料，加上炮用钢材的冶炼加工十分复杂，需要充分考虑抗高温、抗高压、抗磨损等各个技术环节。
[0003]在炮管生产完成后，需要对炮管性能进行检测，以确保炮弹可以安全准确发射。而在炮管投入使用后，由于炮弹发射产生的高温、高速、高压等环境条件，会对炮管造成不同程度的磨损。因此，对于炮管内径的椭圆度、内壁的磨损程度及身管实际内径的检测显得尤为重要。
[0004]由此延伸的管体检测中，一般采用手动测量、扫描测量或成像测量。手动测量的精确度低且难以对管壁进行全面测量。现有的扫描测量方法由于难以对管体中心轴进行定位，不能直接测量管体的内径，难以对管壁的实际状况进行精确的检测。成像测量一般通过采集图像或视频，而后对图像或视频进行肉眼观察或图像识别。然而由于管体内壁颜色几乎一致，难以精确鉴别，因此难以对管壁的不平滑度以及管体内径进行检测。现有的管壁磨损检测方法仍存在精度低、效率低的问题。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对现有的管壁磨损检测的精确度低、效率低的问题，提供一种基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法、系统和装置。
[0006]本专利技术采用以下技术方案实现：一种基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法包括如下步骤：
[0007]S1：检测仪移动至初始检测位置，进而根据一个预设的测距转角在待测管体内旋转。检测仪每旋转一个测距转角后，通过发射激光并接收激光回波信号测量其自身与管体内壁的间距。检测仪自转一周后，根据一个预设的平移量在待测管体内平移。在检测过程中，检测仪的激光发射方向始终与待测管体的中心轴垂直。其中，测距转角根据待测管体的标准口径在一个转换表中获取。转换表用于表征待测管体的标准内径与测距转角的映射关系。
[0008]S2：根据检测仪的旋转半径和多个间距计算管体在当前深度位置的实际内径。深度为检测仪所处位置相对于初始检测位置沿管体轴向的距离。
[0009]S3：判断实际内径是否超出一个预设的内径范围，是则输出不合格信号。否则根据间距和实际内径计算每个间距对应的虚拟半径，进行S4。
[0010]S4：判断虚拟半径是否超出一个预设的半径范围，是则输出不合格信号。否则计算
虚拟半径的变化率一，进行S5。
[0011]S5：判断变化率一是否超出一个预设的阈值范围一，是则输出不合格信号。否则继续判断是否完成测量，若完成测量，则进行S6。否则返回S1。
[0012]S6：根据检测仪在不同深度测量的多个实际内径计算实际内径的变化率二。判断变化率二是否超出一个预设的阈值范围二，是输出不合格信号。否则进行S7。
[0013]S7：根据具有相同角度偏移量的多个虚拟半径计算在每一角度偏移量上的虚拟半径的变化率三。判断变化率三是否超出一个预设的阈值范围三，是则输出不合格信号。否则输出合格信号。其中，角度偏移量为在测量相应的间距时，检测仪的激光发射方向与初始激光发射方向的夹角。
[0014]上述检测方法通过分别在管体不同深度采集多个间距数据，进而计算管体内每个检测深度处的管体内径和虚拟半径，判断管体内径和虚拟半径是否处于预设的阈值范围内，进而根据判断结果输出合格信号或不合格信号。本专利技术综合考虑管壁磨损检测的精确度和检测效率，在采用最少测量次数的条件下，保持管体内壁的测量精度，同时通过计算管体内径的多种变化率，判断管体内壁是否符合预期的标准，提高对管体内壁检测的精确度。
[0015]优选地，预设的平移量s的计算方法如下：
[0016][0017]其中，S为管体待检测的深度，N为平移次数，δ
s
为轴向检测的误差值，L为激光光束直径。
[0018]优选地，实际内径的获取方法如下：
[0019]S21：将旋转半径与间距一一叠加作为虚拟半弦。
[0020]S22：将每隔180
°
测量的两个虚拟半弦叠加作为虚拟弦。
[0021]S23：选择长度最大的虚拟弦作为实际内径。
[0022]优选地，虚拟半径的计算方法如下：
[0023]S31：将每个间距映射到一个平面坐标系中形成多个坐标点。其中，每个坐标点与原点的距离等于相应的间距与旋转半径之和，每个坐标点到原点形成的线段与X轴正方向的夹角等于该间距对应的角度偏移量。
[0024]S32：对多个坐标点外接一个最小圆作为虚拟圆，则虚拟圆的圆心为虚拟圆心。
[0025]S33：计算每个坐标点到虚拟圆心的距离作为相应的间距所对应的虚拟半径。优选地，虚拟半径的变化率一的计算方法如下：
[0026]S41：计算每个虚拟半径相对于前一虚拟半径的差值一。
[0027]S42：根据差值一和实际内径计算变化率一。
[0028]则变化率一v
i
表示为：
[0029]v
i
＝δ
i
/D，(i＝2，3，4，
……
，n)
[0030]其中，δ
i
为第i个虚拟半径相对于第i
‑
1个虚拟半径的差值，D为实际内径，n为检测仪旋转一周的旋转次数。
[0031]在其中一个实施例中，判断是否完成测量的方法如下：
[0032]S51：检测仪每平移一次，记录平移次数。
[0033]S52：根据预设的平移量和总测量距离计算总平移次数。
[0034]S53：判断平移次数是否达到总平移次数，是则输出完成测量。否则输出未完成测量。
[0035]优选地，变化率二的计算方法如下：
[0036]S61：计算每个实际内径相对于前一实际内径的差值。
[0037]S62：根据差值与标准内径计算变化率二。标准内径根据管体的制造规格获取。
[0038]则变化率二v
j
表示为：
[0039]v
j
＝δ
j
/D0，(j＝2，3，4，
……
，m)
[0040]其中，δ
j
为第j个实际内径相对于第j
‑
1个实际内径的差值，D0为标准内径，m为总平移次数。
[0041]在其中一个实施例中，变化率三的计算方法如下：
[0042]S71：分别将在同一角度偏移量测量的间距划分到同一集合中。
[0043]S72：计算每一集合中每个虚拟半径相较于前一位置处的虚拟半径的差值。
[0044]S73：根据差值与标准内径计算变化率三。
[0045]则变化率三表示为：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1：检测仪移动至初始检测位置，进而根据一个预设的测距转角在待测管体内旋转；检测仪每旋转一个测距转角后，通过发射激光并接收激光回波信号测量其自身与管体内壁的间距；检测仪自转一周后，根据一个预设的平移量在待测管体内平移；在测量过程中，检测仪的激光发射方向始终与待测管体的中心轴垂直；所述测距转角根据待测管体的标准口径在一个转换表中获取；所述转换表用于表征待测管体的标准内径与测距转角的映射关系；S2：根据检测仪的旋转半径和多个所述间距计算管体在当前深度位置的实际内径；所述深度为检测仪所处位置相对于初始检测位置沿管体轴向的距离；S3：判断所述实际内径是否超出一个预设的内径范围，是则输出不合格信号；否则根据所述间距和所述实际内径计算每个间距对应的虚拟半径，进行S4；S4：判断所述虚拟半径是否超出一个预设的半径范围，是则输出不合格信号；否则计算所述虚拟半径的变化率一，进行S5；S5：判断所述变化率一是否超出一个预设的阈值范围一，是则输出不合格信号；否则继续判断是否完成测量，若完成测量，则进行S6；否则返回S1；S6：根据检测仪在不同深度测量的多个实际内径计算实际内径的变化率二；判断所述变化率二是否超出一个预设的阈值范围二，是输出不合格信号；否则进行S7；S7：根据具有相同角度偏移量的多个虚拟半径计算在每一角度偏移量上的虚拟半径的变化率三；判断所述变化率三是否超出一个预设的阈值范围三，是则输出不合格信号；否则输出合格信号；其中，所述角度偏移量为在测量相应的间距时，检测仪的激光发射方向与初始激光发射方向的夹角。2.根据权利要求1所述的基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法，其特征在于，在S1中，所述预设的平移量s的计算方法如下：其中，S为管体待检测的深度，N为平移次数，δ
s
为轴向检测的误差值，L为激光光束直径。3.根据权利要求1所述的基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法，其特征在于，在S2中，所述实际内径的获取方法如下：S21：将所述旋转半径与所述间距一一叠加作为虚拟半弦；S22：将每隔180
°
测量的两个虚拟半弦叠加作为虚拟弦；S23：选择长度最大的虚拟弦作为实际内径。4.根据权利要求3所述的基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法，其特征在于，在S3中，所述虚拟半径的计算方法如下：S31：将每个所述间距映射到一个平面坐标系中形成多个坐标点；其中，每个坐标点与原点的距离等于相应的间距与旋转半径之和，每个坐标点到原点形成的线段与X轴正方向的夹角等于该间距对应的角度偏移量；S32：对多个坐标点外接一个最小圆作为虚拟圆，则所述虚拟圆的圆心为虚拟圆心；S33：计算每个坐标点到虚拟圆心的距离作为相应的间距所对应的虚拟半径。5.根据权利要求4所述的基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法，其特征在于，在S4中，所述虚拟半径的变化率的计算方法如下：
S41：计算每个虚拟半径相对于前一虚拟半径的差值一；S42：根据所述差值一和所述实际内径计算所述变化率一；则所述变化率一v
i
表示为：v
i
＝δ
i
/D，(i＝2，3，4，
……
，n)其中，δ
i
为第i个虚拟半径相对于第i
‑
1个虚拟半径的差值，D为实际内径，n为检测仪旋转一周的旋转次数。6.根据权利要求1所述的基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法，其特征在于，在S5中，判断是否完成测量的方法如下：S51：检测仪每平移一次，记录平移次数；S52：根据预设的平移量和总测量距离计算总平移次数；S53：判断平移次数是否达到总平移次数，是则输出完成测量；否则输出未完成测量。7.根据权利要求1所述的基于激光扫描检测仪的管壁磨损检测方法，其特征在于，在S6中，所述变化率...

【专利技术属性】
技术研发人员：高庆生，刘俊邦，陈远江，王帅，郭伟剑，陈智伶，张建国，李涛，桂大庆，徐红歌，华鹏翔，孙雯昕，李晓龙，李朋辉，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：