【摘要】：火炮身管是火炮的關(guān)鍵部件,其內(nèi)膛質(zhì)量對(duì)火炮的彈道學(xué)特征和使用壽命有著重要影響。因此在火炮的加工和使用過(guò)程中,身管內(nèi)膛檢測(cè)是其必檢項(xiàng)目之一。與傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)相比,激光掃描測(cè)量可以快速、高精度地獲取物體表面三維信息,確定物體的空間幾何形狀。因此該項(xiàng)技術(shù)逐漸地被應(yīng)用于火炮身管內(nèi)膛檢測(cè)之中,而相應(yīng)的激光點(diǎn)云處理技術(shù)也成為研究熱點(diǎn)。本文以自主設(shè)計(jì)的火炮身管內(nèi)膛檢測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ),提出基于激光點(diǎn)云的內(nèi)膛表面重建技術(shù)研究,實(shí)現(xiàn)了身管內(nèi)膛真實(shí)感三維模型的重建。首先對(duì)基于激光輪廓測(cè)量?jī)x的內(nèi)膛檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行介紹,并分析其采集方式,針對(duì)原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)中存在的誤差,提出位置補(bǔ)正和去噪處理;然后使用三次樣條插值方法對(duì)點(diǎn)云孔洞進(jìn)行修補(bǔ),并運(yùn)用互相關(guān)算法和加權(quán)融合算法實(shí)現(xiàn)了分段點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接;之后對(duì)點(diǎn)云精簡(jiǎn)算法進(jìn)行研究,提出基于曲率的均勻網(wǎng)格精簡(jiǎn)算法,在保留點(diǎn)云細(xì)節(jié)特征的同時(shí),避免出現(xiàn)局部精簡(jiǎn)過(guò)度的現(xiàn)象;針對(duì)精簡(jiǎn)后的點(diǎn)云數(shù)據(jù),采用基于凸包的掃描線三角剖分算法,實(shí)現(xiàn)火炮身管內(nèi)膛的表面重建,并運(yùn)用紋理貼圖技術(shù)將內(nèi)膛圖像映射到三維模型上,進(jìn)一步提升模型的真實(shí)感;最后使用PCL和QT編程庫(kù)完成可視化原型系統(tǒng)的開發(fā),實(shí)現(xiàn)常用的交互操作命令、三角剖分和紋理映射等功能模塊,方便用戶對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行查看和處理。通過(guò)對(duì)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的一系列處理,最終重建出火炮身管內(nèi)膛表面的三維模型,使得檢測(cè)人員不但能對(duì)火炮身管內(nèi)膛進(jìn)行直觀的可視化查看,還能通過(guò)手工交互的方式確定疵病的具體位置和損傷程度,豐富了火炮內(nèi)膛檢測(cè)的技術(shù)手段。
【圖文】：

本內(nèi)膛檢測(cè)系統(tǒng)使用的激光傳感器是ＬＪ－Ｖ７０２０，它是基恩士（Ｋｅｙｅｎｃｅ）公逡逑司生產(chǎn)的超高速２Ｄ激光輪廓測(cè)量?jī)x，屬于直射式激光器，主要用于三維測(cè)量和逡逑控制應(yīng)用，，其外觀與內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖２－２所示。逡逑圖２－２邋ＬＪ－Ｖ７０２０外觀與內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖逡逑ＬＪ－Ｖ７０２０使用４０５邋ｒａｎ藍(lán)色激光作為激光光源，以掃描振鏡的方式實(shí)現(xiàn)條狀逡逑激光。激光光束經(jīng)過(guò)柱面物鏡照射到被測(cè)物體表面，之后通過(guò)２Ｄ邋Ｅｍｏｓｔａｒ物鏡逡逑９逡逑

邋１４邋１２逡逑１３逡逑圖２－１基于激光輪廓測(cè)量?jī)x的火炮內(nèi)膛檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械裝置逡逑１＿螺紋桿２—激光輪廓測(cè)量?jī)x３＿旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)４一電機(jī)安裝板逡逑５＿傳動(dòng)光桿６＿滾珠導(dǎo)套７＿連接板８＿齒條９—軸承１０—齒輪１１邋一軸承支架逡逑１２—導(dǎo)軌１３—電機(jī)定心板１４一直行步進(jìn)電機(jī)１５—安裝臺(tái)面１６＿磁性基座逡逑２．１．２邋Ｕ－Ｖ７０２０超氋速輪廓測(cè)量?jī)x簡(jiǎn)介逡逑本內(nèi)膛檢測(cè)系統(tǒng)使用的激光傳感器是ＬＪ－Ｖ７０２０，它是基恩士（Ｋｅｙｅｎｃｅ）公逡逑司生產(chǎn)的超高速２Ｄ激光輪廓測(cè)量?jī)x，屬于直射式激光器，主要用于三維測(cè)量和逡逑控制應(yīng)用，其外觀與內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖２－２所示。逡逑圖２－２邋ＬＪ－Ｖ７０２０外觀與內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖逡逑ＬＪ－Ｖ７０２０使用４０５邋ｒａｎ藍(lán)色激光作為激光光源，以掃描振鏡的方式實(shí)現(xiàn)條狀逡逑激光。激光光束經(jīng)過(guò)柱面物鏡照射到被測(cè)物體表面，之后通過(guò)２Ｄ邋Ｅｍｏｓｔａｒ物鏡逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TJ303;TP391.41


本文編號(hào)：2702008