基本信息
- 项目名称：
- 弹体药室容积的测量装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 在火炮炮弹的加工工艺中，对弹体的药室容积进行精密、快速的检测是个重要过程。 本作品采用机器视觉技术测量出弹体外体积，通过称重和弹体材料比重得到弹体实体部分体积，将二者相减得到弹体药室容积。其中通过称重测量弹体实体体积的原理和技术都是成熟的，可以达到很高的精度，这样对内腔容积的测量就巧妙转化为对外体积的测量，而对于回转体外体积的测量采用机器视觉技术是快速而且可行的。
- 详细介绍：
- 一.背景和目的 在火炮炮弹的加工工艺中,弹体内的装药密度是一个很关键的参数, 因此对弹体的药室容积进行精密的检测就是一个重要的过程, 也是目前国内的军工业的一个难题。长期以来，军工企业在炮弹生产过程中，对弹体药室容积的测量主要采用“称水法”，即利用弹体药室注入水的前后质量差除以水的密度间接测得弹体药室的容积。然而这种方法操作繁琐、效率低，适应不了现代军工生产的要求。因此迫切需要一种能对弹体药室容积进行快速、简便、准确的智能化测量方法及仪器。 本作品应用机器视觉技术，进行弹体药室容积的检测，快速、准确、非接触，克服了弹体内腔浸湿需要后续烘干的缺点，用在生产线上可以实现对药室容积进行自动化逐件检测，可以大大提高生产效率和生产的自动化程度，以取代传统的“水称重”法。而且机器视觉易于实现信息集成，能满足数字化自动化生产的要求。 而且提出的容积测量方法和技术，原理正确，方便易行，测量速度快，还可以推广应用到其它领域的容积测量。项目具有重要的技术意义、国防意义和急迫的推广应用价值。 二.基本思路和工作原理 本作品基于机器视觉的弹体药室容积检测首先需要采用摄像机采集待测弹体图像然后在软件中进行图像处理，并测量出沿弹体纵径方向上每单位高度的弹体直径尺寸，计算出单位高度弹体的体积最终累加得到弹体总的外形体积；然后通过称重和弹体材料比重得到弹体实体部分的体积。最终将外形体积与实体体积相减即可得到弹体药室容积。 （1）将待测弹体放置在摄像机镜头的前方，通过摄像机对处于光照的条件下弹体进行图像采集，并将采集的图像输入计算机，通过计算机计算出弹体的外形体积V1； （2）将待测弹体放置在称重传感器上，通过称重传感器称取弹体的净重量，并将称取的弹体的净重量信号输入计算机，利用弹体的比重材料通过计算机将弹体的净重量转换为实体体积V2； （3）通过计算机计算待测弹体药室的容积V，V=V1-V2。 因此测量弹体药室容积的关键就转换为弹体外形体积的测量，而外体积的测量就是基于机器视觉技术完成的。 三.创新点和技术关键 本作品将内腔容积的测量巧妙转化为外体积的测量。技术关键在于采用机器视觉技术完成弹体外体积的测量。 四.技术指标 容积测量精度高于1%，测量时间小于20秒。 五.技术特点和优势 本作品应用机器视觉技术，进行弹体药室容积的检测，快速、准确、非接触；用在生产线上可以实现对药室容积进行自动化逐件检测；而且机器视觉易于实现信息集成，能满足数字化自动化生产的要求。 六.应用范围 本作品装置主要用于弹体药室容积测量，其方法原理和技术也可以推广到其它领域的容积测量或体积测量。 七.推广前景和社会效益 本课题来源于国内军工企业生产需求，可以取代传统的“称水法”，有着直接的推广应用价值。该作品弹体药室容积测量的技术原理正确，方便易行，测量速度快，易于扩展、延伸到其它领域，具有重要的技术意义、国防意义和广阔的推广应用前景。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：目前，现有的军工企业在生产时大多采用“称水法”测量弹体药室容积，该方法检测周期长，效率低，手段落后，还需要经过烘干等多道工序，不能逐件检测，不能实现生产线上的自动检测。 本项目的目的就是针对这个貌似简单但长期以来却未能很好解决的技术难题，发明一种新的检测方法及其装置，实现对测量弹体药室容积的快速、准确的测量。 基本思路：采用机器视觉技术测量出弹体外体积，通过称重和弹体材料比重得到弹体实体部分体积，将二者相减得到弹体药室容积。 创新点和技术关键：本作品将内腔容积的测量巧妙转化为外体积的测量。技术关键在于采用机器视觉技术完成弹体外体积的测量。 主要技术指标：容积测量精度高于1%，测量时间小于20秒。
科学性、先进性
- 该作品已申请发明专利，其科学性、先进性、和实用性在于： 1、本作品的方案是对物理知识的灵活应用，符合科学原理；通过称重测量弹体实体体积无论原理还是技术都是成熟的，可以达到很高的精度，而对于回转体外体积的测量采用机器视觉技术是快速而且可行的； 2、该测量弹体药室容积的装置完全克服了现有技术中采用“称水法”打湿弹体内腔的缺点，减少了烘干流程； 3、本作品装置易实现在线自动化逐件检测，克服了“称水法”手段落后，操作繁琐，效率低，只能对批量生产的弹体作抽样检查的不足。 不难看出，本作品从方法原理到采用技术以及实现效果都与现有技术实质性的区别和显著进步。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、现场演示、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势：本作品应用机器视觉技术，进行弹体药室容积的检测，快速、准确、非接触；用在生产线上可以实现对药室容积进行自动化逐件检测；而且机器视觉易于实现信息集成，能满足数字化自动化生产的要求。 应用范围：本作品装置主要用于弹体药室容积测量，其方法原理和技术也可以推广到其它领域的容积测量或体积测量。 推广前景和社会效益：本课题来源于国内军工企业生产需求，可以取代传统的“称水法”，有着直接的推广应用价值。该作品弹体药室容积测量的技术原理正确，方便易行，测量速度快，易于扩展、延伸到其它领域，具有重要的技术意义、国防意义和广阔的推广应用前景。
同类课题研究水平概述
- 研究背景 在火炮炮弹的加工工艺中,弹体内的装药密度是一个很关键的参数, 因此对弹体的药室容积进行精密的检测就是一个重要的过程, 也是目前国内的军工业的一个难题。长期以来，军工企业在炮弹生产过程中，对弹体药室容积的测量主要采用“称水法”，即利用弹体药室注入水的前后质量差除以水的密度间接测得弹体药室的容积，进而估测其装药量和装药密度。这种方法由于需要注入液体测量后还需对炮弹本体进行烘干等处理，手段落后，操作繁琐，检测周期长，效率低，只能对批量生产的弹体作抽样检查，不能实现生产线上的自动检测，适应不了现代军工生产的要求。因此迫切需要一种能对弹体药室容积进行快速、简便、准确的智能化测量方法及仪器。 国内外研究现状 针对现有“称水法”的不足，也有研究人员提出了一些新的检测方法，见于文献的主要有气体辅助检测法和音频检测法。 气体辅助检测法利用气体充入，通过测量气体压强的方法间接测出弹体容积。但此种方法对外部环境要求较高，且影响也较大，如气体温度、气源温度、充气口流量，又有气体泄漏等误差，还对充气口即弹体口接口要求密封性较高，可操作性较小。 查阅资料，还见到一种运用音频检测仪的检测方法，依据音频共振原理利用共振频率和内耗两个音频参数的共同作用检测弹体药室容积，但该方法受影响因素多，测量结果不够稳定，尚未见到应用于生产实际的报道。 本作品应用机器视觉技术，进行弹体药室容积的检测，快速、准确、非接触，克服了称水法效率低、浸湿弹体内腔需进行后续烘干处理的缺点，可以大大提高生产效率和自动化程度。
