弹头发射痕迹非接触三维检测仪

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1、第!"卷第#期兵工学报./01!",/1#!$$#年%月&’(&&)*&*+,(&)--&231!$$#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!弹头发射痕迹非接触三维检测仪"李旦杨练根谢铁邦（华中科技大学，湖北武汉，"#$$4"）摘要本文介绍一种新研制的数字伺服聚焦式弹头发射痕迹非接触三维检测仪的原理、结构、控制以及实验结果。该系统垂直测量范围为5677，垂直分辨率为#$87，聚焦光束直径为6，综合性能!7优于触针式弹头痕迹检测系统。关键词仪器仪表技术；激光聚焦探测法；数字伺服控制；比例积分微分控制算法；弹

2、头发射痕迹；三维立体形貌中图分类号(9%6弹头发射痕迹是指枪弹发射过程中，由枪支机一定距离，重复上述步骤采集弹头圆柱部第二圈的件在稳固定位和规则性动作下同弹头的固定部位发数据，就这样依次测量弹头被测部指定区域，即可得生机械作用而留下的擦痕。在枪案刑侦与枪械性能到被测弹头表面三维痕迹形貌的原始数据。这些数分析中，需对弹头的发射痕迹进行测量和鉴别。本据经误差补偿等预处理后，可提供给特征提取与分文介绍了一种数字伺服聚焦式弹头发射痕迹光学式析系统识别和显示。三维检测仪，该仪器具有速度快、分辨率高、不损伤弹痕等特点，可提取弹射痕迹的三维立体形貌。!仪器构造与工作原理光学式三维弹射痕迹测量系统总体结构如

3、图6:6所示。其工作原理如下：在进行测量之前，首先通过调整弹头辅助装夹设备，将被测弹头粘结在弹头夹具（弹托）上，并保证弹头轴线与弹托轴线的同图616弹头发射痕迹测量系统结构轴度误差控制在一定范围内，然后将弹托固定在圆>?31616#;@200AB7CDEF7ACF2DA7A8BFGFBA7光栅回转工作台主轴上，由!向工作台及立柱调整传感器测头的位置，使弹头被测部位进入传感器的"数字伺服聚焦式光学传感器有效测量范围，并可通过用户界面设置量程范围、轴数字伺服聚焦式光学传感器是基于离散参数自向间距、测量长度等采样环境。测量开始后，计算机学习的H-;控制算法的大量程数字伺服聚焦式非发出指令控制直流电

4、机带动圆光栅主轴旋转，并监接触传感器，并将其应用于弹头发射痕迹测量系统，控零位光栅信号寻找采样起始位置，在找到采样起可实现对表面的无损测量，精度和速度大大提高，取始点之后，便进入监控圆光栅计数脉冲状态，每接收得了良好效果。到一个采样间隔脉冲信号，计算机便启动&／;转换"1!数字伺服聚焦式光学传感器的原理和结构器采集该位置信息，直至采集完弹头被测部一圈截聚焦探测法的基本原理就是把聚焦光束当作探面轮廓。测完一圈后，!向工作台沿弹头轴向移动针，利用光电探测器测量被测表面的微观起伏偏离!$$!年<月收稿，!$$#年=月定稿。"国家自然科学基金资助项目（<$64<$#4）%$E兵工学报第!$卷聚焦物镜

5、焦点的微小离焦量，而其线性测量值的变信号。动可反映被测表面的形貌。该光学传感器原理采用改进的傅科刀口法（如图!"#）。采用四个光电池（!#!!$），按照耦合方案来接受反射光的全部能量，相对傅科刀口法，可显著提高聚焦误差检测的灵敏度及信号的输出幅度，降低了分束棱镜刀口偏移的位置灵敏性，从被测表面反射回来的光束经物镜、分光镜会聚于分束棱镜"的顶角附近，光束被分裂成两束光后，分别投射到图!"!数字伺服聚焦式位移传感器测量原理两组二象限光电探测器上，离焦量"产生的聚焦误&’("!"!A/+.53’,(.B.8/*-+./01,0’.27+6/*/,8差信号#$%（!#&!$）’（!!&!%）（!(为

6、光电池./,.13C’8;0’(’8+7./34161,8317接受的光能量）。在测量工件表面形貌时，光学探针以恒定速度沿被测表面扫描，表面形貌上的微观起伏表现为光束焦点的近焦与远焦，反映到光电探测器上即为聚焦误差信号#$的变化。当入射光束会聚于被测工件表面，聚焦误差信号为零，近焦和离焦时其聚焦误差信号呈!形变化，它反映了入射光束焦点偏离被测工件表面形貌的状况，即聚焦误差信号的正负反映了焦点偏移的方向，#$的大小反映的焦点偏移的大小。这一信号经过处理和补偿后被用来控制音圈电机，驱动聚焦物镜作相应的调整运动，保证聚焦物镜?和工件表面被测点之间的相对位置不变，光#点始终聚焦在被测表面上。由于音圈

7、电机存在着磁滞现象，因而在其上升和下降的运动过程中存在回程误差，即当给音圈电机加上同样的电压，它可能处于不同的位置。当测量精度要求较高时，根据测量精度和测量范围选择电感，利用电感作为标准量，而光学系统（其物镜与音圈电机装在一起）仅起瞄准的作用，从而实现用非接触测量方法达到接触方法的精度。但在精度不太高的场合，可去掉电感电路，直接采用音圈电机的输图!"#傅科改进法成像情况入电压值来确定相应的位移量，在弹射痕迹识