单级气缸驱动五级绳索联动内窥镜检测系统设计与研究

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内壁缺陷无损检测及图像处理系统项目,是针对我国某型号导弹固体发动机,其药柱内孔表面因硫化、拔模或长期储存中的药柱老化而产生的宏观裂纹问题,专门设计一种使用简便、持久耐用、性能可靠专门用于内壁缺陷光学无损检测及图像处理的单级气缸驱动五级绳索联动内窥镜检测设备,用以替代目前我国通过外部光源人工肉眼观测或人工使用内窥镜观测柱药表面缺陷的落后手段。  具体研究内容和主要工作包括:  (1)设计了一种伸缩比较高同时刚度较高的内壁表面无损检测系统,其由单级气缸驱动五级绳索联动控制悬臂的伸缩,并由防爆伺服电机带动摄像头转动进行拍摄取样的设备。悬臂各级箱体均采用工字钢设计,增强了刚度和稳定性。本套设备能够完成对直径700mm,孔深7m药柱内壁表面图像的清晰提取。满足了实验时大跨度伸出,而回收后占地空间较小的要求。已经成功应用在药柱内壁检测的工业现场,取得了良好的效果。  (2)设计了内窥镜检测系统的电气控制系统,基于VC++开发的控制系统软件通过工业控制机完成对三位五通电磁换向阀、步进电机驱动器、工业相机及控制面板的控制,并通过激光测距仪完成对单级气缸驱动五级绳索联动悬臂的闭环控制。又设计了电路控制系统和气路控制系统。最后分别详细的介绍了内窥镜检测系统的各个电气系统元件。  (3)设计了单级气缸驱动五级绳索联动悬臂结构,并对其进行了刚度和强度理论分析,分别对各级悬臂梁的危险点、承重轴承进行了刚度校核和强度校核,最终得到了整条旋臂的最大挠度,经过验证符合设计要求。  (4)基于Solidworks对悬臂机构进行仿真建模,设计各级箱体尺寸,又基于ANSYS分析平台分别对各级悬臂及设备整体进行强度和刚度分析,并对悬臂结构进行了部分优化,确保悬臂安全工作并保证工作精度。  (5)基于VC++中的MFC开发了图像处理软件,主要包括几何变换,灰度处理,图像增强,图像分割,形态学变换,图像测量六大模块,本软件能够对工业相机采集得到的图像进行处理,最终获得高清的裂纹图像,并能够测量得到裂纹宽度和长度。
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