一种曲面筒体壁厚尺寸连续不间断检验测量方法

本发明属于检验测量技术领域，涉及一种连续不间断检验测量方法，特别涉及一种曲面筒体壁厚尺寸连续不间断检验测量方法。

装药战斗部在金属壳体内装填大量高能，依靠高能爆炸时产生的爆破效应摧毁目标。当爆炸时，它在零点几秒内就被转化成大量高温高压气体。高温高压气体膨胀，使战斗部外壳破裂，并在战斗部周围的空气中产生一股冲击波。通常，这一冲击波压强为几GPa，温度约为几千℃，对目标进行打击。装药战斗部通常采用薄壁壳体结构。

战斗部的壳体不宜过厚，刘家骢等人在文献“壳体材料和壁厚对云爆战斗部爆炸波威力的影响”(含能材料，2004年，第z1期384页)中报道：战斗部壳体的变形、破裂、冲击加热和破片动能等，均消耗装药的能量。战斗部装药的能量不可能全部用于形成爆炸冲击波。壳体越厚，其质量就越大，消耗的能量也越多。而且壳体质量太大，增加呆重，影响战斗部射程。

战斗部的壳体也不宜过薄，战斗部的发射过载通常为几十个重力加速度，战斗部壳体承受发射载荷，若战斗部壳体太薄，强度不足，一旦发射状态下断裂，将导致战斗部解体。

战斗部的薄壁壳体通常为曲面薄壁圆筒体，李晋庆等人在文献“聚焦型破片杀伤战斗部聚焦曲线的工程设计”(兵工学报，2004年，第25卷第5期529页)中报道：为了能使破片具有密集分布的聚焦束，战斗部壳体通常进行曲线设计，从而形成了曲面薄壁圆筒体结构。

曲面薄壁圆筒体的壁厚尺寸对战斗部来说是关键参数，需要进行严格控制，但曲面薄壁圆筒体壁厚无法使用常规的游标卡尺进行检验测量，曲面薄壁圆筒体壁厚通常采用超声波测厚仪进行测量。但使用超声波测厚仪测量曲面薄壁圆筒体壁厚存在以下问题：

(1)超声波测厚仪的检测头为平面，使用该检测头测量平面薄板的厚度，能较好的贴合，测量结果较准确，而曲面薄壁圆筒体的外表面为曲面，检测头无法与曲面完全贴合，测量误差较大。

(2)当曲面薄壁圆筒体的侧壁内部有气孔或裂纹等缺陷时，超声波的传播和反射受到严重影响，超声波测厚仪的检测结果将不准确。

(3)超声波测厚仪每次只能测量一个点，而曲面薄壁圆筒体的表面是由无限个点组成，通常为了保证测量准确性，需要测量大量的点，检验工作量过大，浪费时间。

为了克服现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种曲面筒体壁厚尺寸连续不间断检验测量方法，检测头可以和曲面完全贴合，测量误差较小。即使曲面薄壁圆筒体的侧壁内部有气孔或裂纹等缺陷，通过本发明测量的结果也不受影响。本发明测量曲面薄壁圆筒体的壁厚，一次检验一个整圆周，检验测量效率大幅度提高，节约了检验工作量，节约了时间。

本发明提供的一种曲面筒体壁厚尺寸连续不间断检验测量方法，包括曲面筒体1，其特征在于，还包括外部检测头2、外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、中心回转轴6、内部连杆7和内部检测头8；

曲面筒体1为第一曲面圆筒体，曲面筒体1的第一曲面圆筒体为回转体，曲面筒体1的第一曲面圆筒体内表面的回转母线为第一曲线；

曲面筒体1的回转体轴线平行于地面，曲面筒体1为通过本发明测量壁厚的战斗部壳体，曲面筒体1为曲面薄壁圆筒体，曲面筒体1的第一曲线的参数根据战斗部使用需求而确定；

外部检测头2为第二圆球体，外部检测头2的第二圆球体内部带有第二磁铁；

外部检测头2的第二圆球体外表面与曲面筒体1的第一曲面圆筒体外表面接触；

外部连杆3为第三圆杆，外部连杆3的第三圆杆的最右端为第三右端点，外部连杆3的第三圆杆的最左端为第三左端点；

外部连杆3的第三圆杆的中轴线与曲面筒体1的回转体轴线始终共面，外部连杆3的第三右端点与外部检测头2的第二圆球体的球心连接，外部连杆3的第三右端点与外部检测头2的第二圆球体的球心之间有第三球面转动运动副，通过第三球面转动运动副，外部检测头2的第二圆球体可以绕外部连杆3的第三右端点任意轴自由旋转；

外部摇杆4为第四圆杆，外部摇杆4的第四圆杆的最上端为第四上端点，外部摇杆4的第四圆杆的最下端为第四下端点；

外部摇杆4的第四圆杆的中轴线、外部连杆3的第三圆杆的中轴线和曲面筒体1的回转体轴线始终共面，外部摇杆4的第四上端点与外部连杆3的第三左端点连接，外部摇杆4的第四上端点与外部连杆3的第三左端点之间有第四平面转动运动副，第四平面转动运动副上带有第四锁紧装置，若第四锁紧装置打开，通过第四平面转动运动副，外部摇杆4的第四圆杆与外部连杆3的第三圆杆可以在二者轴线所处平面内自由相对转动，若第四锁紧装置关闭，外部摇杆4的第四圆杆与外部连杆3的第三圆杆不能相对转动，外部摇杆4的第四上端点与外部连杆3的第三左端点连接处带有第四数显量角器，第四数显量角器可以随时测量并显示外部摇杆4的第四圆杆的中轴线和外部连杆3的第三圆杆的中轴线之间角度；

内部摇杆5为第五圆杆，内部摇杆5的第五圆杆的最上端为第五上端点，内部摇杆5的第五圆杆的最下端为第五下端点；

内部摇杆5的第五圆杆的中轴线、外部摇杆4的第四圆杆的中轴线和曲面筒体1的回转体轴线始终共面，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点连接，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点的连接点始终在曲面筒体1的回转体轴线上，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点之间有第五平面转动运动副，通过第五平面转动运动副，内部摇杆5的第五圆杆与外部摇杆4的第四圆杆可以在二者轴线所处平面内自由相对转动，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点连接处带有第五数显量角器，第五数显量角器可以随时测量并显示内部摇杆5的第五圆杆的中轴线和外部摇杆4的第四圆杆的中轴线之间角度；

中心回转轴6为第六圆柱体，中心回转轴6的第六圆柱体为回转体；

中心回转轴6的回转体轴线与曲面筒体1的回转体轴线重合，中心回转轴6的第六圆柱体的右端与曲面筒体1的第一曲面圆筒体左端自由转动连接，中心回转轴6的第六圆柱体可以绕曲面筒体1的回转体轴线自由旋转，中心回转轴6的左端与内部摇杆5的第五上端点和外部摇杆4的第四下端点之间的第五平面转动运动副固定连接，通过中心回转轴6，内部摇杆5的第五圆杆和外部摇杆4的第四圆杆可以绕曲面筒体1的回转体轴线自由旋转；

内部连杆7为第七圆杆，内部连杆7的第七圆杆的最右端为第七右端点，内部连杆7的第七圆杆的最左端为第七左端点；

内部连杆7的第七圆杆的中轴线、内部摇杆5的第五圆杆的中轴线和曲面筒体1的回转体轴线始终共面，内部连杆7的第七左端点与内部摇杆5的第五下端点连接，内部连杆7的第七左端点与内部摇杆5的第五下端点之间有第七平面转动运动副，第七平面转动运动副上带有第七锁紧装置，若第七锁紧装置打开，通过第七平面转动运动副，内部连杆7的第七圆杆与内部摇杆5的第五圆杆可以在二者轴线所处平面内自由相对转动，若第七锁紧装置关闭，内部连杆7的第七圆杆与内部摇杆5的第五圆杆不能相对转动，内部连杆7的第七左端点与内部摇杆5的第五下端点连接处带有第七数显量角器，第七数显量角器可以随时测量并显示内部连杆7的第七圆杆的中轴线和内部摇杆5的第五圆杆的中轴线之间角度；

内部检测头8为第八圆球体，内部检测头8的第八圆球体内部带有第八磁铁；

内部连杆7的第七右端点与内部检测头8的第八圆球体的球心连接，内部连杆7的第七右端点与内部检测头8的第八圆球体的球心之间有第八球面转动运动副，通过第八球面转动运动副，内部检测头8的第八圆球体可以绕内部连杆7的第七右端点任意轴旋转，内部检测头8的第八圆球体外表面与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内表面接触，内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引。

内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引的力为本发明测量装置除了曲面筒体1的总重量的3.3～5.1倍；

内部检测头8的第八圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：13～16；

外部检测头2的第二圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：17～21；

所述一种曲面筒体壁厚尺寸连续不间断检验测量方法，包括以下步骤：

步骤1：将本发明的外部检测头2、外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、内部连杆7、内部检测头8通过中心回转轴6与曲面筒体1连接，外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、中心回转轴6和内部连杆7的中轴线与曲面筒体1的回转体轴线始终共面，本发明的外部检测头2、外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、中心回转轴6、内部连杆7、内部检测头8可以绕曲面筒体1的回转体轴线自由转动，转动过程中，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点的连接点始终在曲面筒体1的回转体轴线上；

步骤2：打开第四锁紧装置和第七锁紧装置；

步骤3：调整外部检测头2的位置，使得外部检测头2处在曲面筒体1的外表面需要测量壁厚的位置上，关闭第四锁紧装置，记录外部摇杆4的第四圆杆的中轴线和外部连杆3的第三圆杆的中轴线之间角度；

步骤4：将内部检测头8放在外部检测头2的邻近处，通过内部检测头8和外部检测头2的相互吸引，使得内部检测头8和外部检测头2的距离达到最小，这时内部检测头8和外部检测头2球心连线刚好为所测壁厚位置曲面的法线，内部检测头8和外部检测头2球心连线距离减掉外部检测头2和内部检测头8的半径刚好为此处壳体壁厚，关闭第七锁紧装置，记录内部连杆7的第七圆杆的中轴线和内部摇杆5的第五圆杆的中轴线之间角度；

步骤5：这时，外部连杆3与外部摇杆4相对固定，内部摇杆5与内部连杆7相对固定，只有外部摇杆4和内部摇杆5可以相对转动，内部摇杆5的第五圆杆的中轴线和外部摇杆4的第四圆杆的中轴线之间的角度随着所测壳体壁厚的变化相应变化，将外部检测头2、外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、内部连杆7、内部检测头8的组合体绕曲面筒体1的回转体轴线旋转一周，记录内部摇杆5的第五圆杆的中轴线和外部摇杆4的第四圆杆的中轴线之间角度变化范围；

步骤6：通过计算获得曲面筒体1所测点环向一周的壁厚t，t的取值按如下公式：

t＝kd-r-R

t为测量点壁厚，单位：m；k为经验系数，k的取值范围为1.06；r为外部检测头2的第二圆球体半径，单位：m；R为内部检测头8的第八圆球体半径，单位：m；d为外部检测头2的第二圆球体球心和内部检测头8的第八圆球体球心距离，单位：m；

d的取值按如下公式：

d为外部检测头2的第二圆球体球心和内部检测头8的第八圆球体球心距离，单位：m；M为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点之间距离，单位：m；N为内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点之间距离，单位：m；θ为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点连线和内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点连线的夹角，单位：°；

M的取值按如下公式：

M为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点之间距离，单位：m；a为外部连杆3的第三圆杆的长度，单位：m；b为外部摇杆4的第四圆杆的长度，单位：m；α为外部摇杆4的第四圆杆的中轴线逆时针旋转到外部连杆3的第三圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，α由第四数显量角器测量获得；

N的取值按如下公式：

N为内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点之间距离，单位：m；c为内部摇杆5的第五圆杆的长度，单位：m；d为内部连杆7的第七圆杆的长度，单位：m；β为内部连杆7的第七圆杆的中轴线逆时针旋转到内部摇杆5的第五圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，β由第七数显量角器测量获得；

θ的取值按如下公式：

θ为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点连线和内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点连线的夹角，单位：°；为内部摇杆5的第五圆杆的中轴线逆时针旋转到外部摇杆4的第四圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，由第五数显量角器测量获得；M为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点之间距离，单位：m；a为外部连杆3的第三圆杆的长度，单位：m；α为外部摇杆4的第四圆杆的中轴线逆时针旋转到外部连杆3的第三圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，α由第四数显量角器测量获得；N为内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点之间距离，单位：m；d为内部连杆7的第七圆杆的长度，单位：m；β为内部连杆7的第七圆杆的中轴线逆时针旋转到内部摇杆5的第五圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，β由第七数显量角器测量获得；

进行步骤5时，以上所有公式中的参数，只有t和两个是未知的，其他的参数均通过测量已经获得，而且进行步骤5时，其他的参数为固定值，不再变化，只有t和两个参数是变化的，通过测量的变化范围，通过以上公式计算出t的变化范围，从而获得壁厚值的范围；

步骤7：重复步骤2到步骤6，测量曲面筒体1其他位置的壁厚。

关于内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引的力与本发明测量装置除了曲面筒体1的总重量之、内部检测头8的第八圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比、外部检测头2的第二圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比，可以采取以下2种方式的任意一种：

实现方式1：内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引的力为本发明测量装置除了曲面筒体1的总重量的3.3倍；

内部检测头8的第八圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：13；

外部检测头2的第二圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：17。

实现方式2：内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引的力为本发明测量装置除了曲面筒体1的总重量的5.1倍；

内部检测头8的第八圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：16；

外部检测头2的第二圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：21。

本发明的一种曲面筒体壁厚尺寸连续不间断检验测量方法，带来的技术效果体现为：

(1)本发明的检测头为圆球体，使用该检测头测量曲面薄壁圆筒体的壁厚，检测头可以和曲面完全贴合，测量误差较小。

(2)本发明的检测头分别与曲面薄壁圆筒体的内表面和外表面接触，通过测量两个检测头的距离，减去2个检测头的半径，计算壁厚，就算曲面薄壁圆筒体的侧壁内部有气孔或裂纹等缺陷，本发明的检测头进行测量壁厚也不受影响，通过本发明测量的结果不受影响。

(3)通过本发明测量曲面薄壁圆筒体的壁厚，可以一次检验一个整圆周，与超声波测厚仪相比，检验测量效率大幅度提高，减少了检验工作量，节约了时间。

图1是一种曲面筒体壁厚尺寸连续不间断检验测量方法的结构示意图。1、曲面筒体，2、外部检测头，3、外部连杆，4、外部摇杆，5、内部摇杆，6、中心回转轴，7、内部连杆，8、内部检测头。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，需要说明的是本发明不局限于以下具体实施例，凡在本发明技术方案基础上进行的同等变换均在本发明的保护范围内。

实施例1：

如图1所示，本实施例给出一种曲面筒体壁厚尺寸连续不间断检验测量方法，包括曲面筒体1，其特征在于，还包括外部检测头2、外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、中心回转轴6、内部连杆7和内部检测头8；

曲面筒体1为第一曲面圆筒体，曲面筒体1的第一曲面圆筒体为回转体，曲面筒体1的第一曲面圆筒体内表面的回转母线为第一曲线；

曲面筒体1的回转体轴线平行于地面，曲面筒体1为通过本发明测量壁厚的战斗部壳体，曲面筒体1为曲面薄壁圆筒体，曲面筒体1的第一曲线的参数根据战斗部使用需求而确定；

外部检测头2为第二圆球体，外部检测头2的第二圆球体内部带有第二磁铁；

外部检测头2的第二圆球体外表面与曲面筒体1的第一曲面圆筒体外表面接触；

外部连杆3为第三圆杆，外部连杆3的第三圆杆的最右端为第三右端点，外部连杆3的第三圆杆的最左端为第三左端点；

外部连杆3的第三圆杆的中轴线与曲面筒体1的回转体轴线始终共面，外部连杆3的第三右端点与外部检测头2的第二圆球体的球心连接，外部连杆3的第三右端点与外部检测头2的第二圆球体的球心之间有第三球面转动运动副，通过第三球面转动运动副，外部检测头2的第二圆球体可以绕外部连杆3的第三右端点任意轴自由旋转；

外部摇杆4为第四圆杆，外部摇杆4的第四圆杆的最上端为第四上端点，外部摇杆4的第四圆杆的最下端为第四下端点；

外部摇杆4的第四圆杆的中轴线、外部连杆3的第三圆杆的中轴线和曲面筒体1的回转体轴线始终共面，外部摇杆4的第四上端点与外部连杆3的第三左端点连接，外部摇杆4的第四上端点与外部连杆3的第三左端点之间有第四平面转动运动副，第四平面转动运动副上带有第四锁紧装置，若第四锁紧装置打开，通过第四平面转动运动副，外部摇杆4的第四圆杆与外部连杆3的第三圆杆可以在二者轴线所处平面内自由相对转动，若第四锁紧装置关闭，外部摇杆4的第四圆杆与外部连杆3的第三圆杆不能相对转动，外部摇杆4的第四上端点与外部连杆3的第三左端点连接处带有第四数显量角器，第四数显量角器可以随时测量并显示外部摇杆4的第四圆杆的中轴线和外部连杆3的第三圆杆的中轴线之间角度；

内部摇杆5为第五圆杆，内部摇杆5的第五圆杆的最上端为第五上端点，内部摇杆5的第五圆杆的最下端为第五下端点；

内部摇杆5的第五圆杆的中轴线、外部摇杆4的第四圆杆的中轴线和曲面筒体1的回转体轴线始终共面，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点连接，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点的连接点始终在曲面筒体1的回转体轴线上，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点之间有第五平面转动运动副，通过第五平面转动运动副，内部摇杆5的第五圆杆与外部摇杆4的第四圆杆可以在二者轴线所处平面内自由相对转动，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点连接处带有第五数显量角器，第五数显量角器可以随时测量并显示内部摇杆5的第五圆杆的中轴线和外部摇杆4的第四圆杆的中轴线之间角度；

中心回转轴6为第六圆柱体，中心回转轴6的第六圆柱体为回转体；

中心回转轴6的回转体轴线与曲面筒体1的回转体轴线重合，中心回转轴6的第六圆柱体的右端与曲面筒体1的第一曲面圆筒体左端自由转动连接，中心回转轴6的第六圆柱体可以绕曲面筒体1的回转体轴线自由旋转，中心回转轴6的左端与内部摇杆5的第五上端点和外部摇杆4的第四下端点之间的第五平面转动运动副固定连接，通过中心回转轴6，内部摇杆5的第五圆杆和外部摇杆4的第四圆杆可以绕曲面筒体1的回转体轴线自由旋转；

内部连杆7为第七圆杆，内部连杆7的第七圆杆的最右端为第七右端点，内部连杆7的第七圆杆的最左端为第七左端点；

内部连杆7的第七圆杆的中轴线、内部摇杆5的第五圆杆的中轴线和曲面筒体1的回转体轴线始终共面，内部连杆7的第七左端点与内部摇杆5的第五下端点连接，内部连杆7的第七左端点与内部摇杆5的第五下端点之间有第七平面转动运动副，第七平面转动运动副上带有第七锁紧装置，若第七锁紧装置打开，通过第七平面转动运动副，内部连杆7的第七圆杆与内部摇杆5的第五圆杆可以在二者轴线所处平面内自由相对转动，若第七锁紧装置关闭，内部连杆7的第七圆杆与内部摇杆5的第五圆杆不能相对转动，内部连杆7的第七左端点与内部摇杆5的第五下端点连接处带有第七数显量角器，第七数显量角器可以随时测量并显示内部连杆7的第七圆杆的中轴线和内部摇杆5的第五圆杆的中轴线之间角度；

内部检测头8为第八圆球体，内部检测头8的第八圆球体内部带有第八磁铁；

内部连杆7的第七右端点与内部检测头8的第八圆球体的球心连接，内部连杆7的第七右端点与内部检测头8的第八圆球体的球心之间有第八球面转动运动副，通过第八球面转动运动副，内部检测头8的第八圆球体可以绕内部连杆7的第七右端点任意轴旋转，内部检测头8的第八圆球体外表面与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内表面接触，内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引。

本发明的使用方法及工作原理为：

通过外部检测头2和内部检测头8内部磁铁的相互吸引，使得外部检测头2和内部检测头8的距离达到最小，外部检测头2和内部检测头8分别在薄壁壳体内表面和外表面，当外部检测头2和内部检测头8的距离达到最小时，外部检测头2和内部检测头8球心的连线和所在位置曲线薄壁壳体的法线重合，所在位置曲线薄壁壳体的壁厚即为法线方向的厚度，因此，通过测量计算外部检测头2和内部检测头8球心的距离，减掉外部检测头2和内部检测头8球心的半径，即为该处壁厚值，然后将外部连杆3和外部摇杆4相对固定，内部摇杆5和内部连杆7相对固定，只有外部摇杆4和内部摇杆5能相对旋转，再将外部检测头2和内部检测头8一起绕曲面筒体1回转体轴线旋转一周，可以测量曲面筒体1该点环向一周的壁厚，当被测点壁厚较薄时，外部检测头2和内部检测头8之间距离缩小，进而导致外部摇杆4和内部摇杆5之间夹角变化，当被测点壁厚较厚时，外部检测头2和内部检测头8之间距离增大，进而导致外部摇杆4和内部摇杆5之间夹角变化，通过测量外部摇杆4和内部摇杆5之间夹角变化范围，再通过公式计算，可以获得薄壁曲面圆筒体被测点环向一周的壁厚值范围。测量效率提高。然后再测量薄壁曲面圆筒体其他位置环向一周的壁厚，最终获得薄壁曲面圆筒体全部壁厚的尺寸。

内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引的力与本发明测量装置除了曲面筒体1的总重量之比过小时，吸引力不足，内部检测头8和外部检测头2运动时，由于惯性的作用，可能导致二者分开，造成了测量误差。内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引的力与本发明测量装置除了曲面筒体1的总重量之比过大时，内部检测头8和外部检测头2在薄壁壳体内外表面转动的摩擦力过大，容易造成划痕，通过大量实验发现，内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引的力为本发明测量装置除了曲面筒体1的总重量的3.3～5.1倍时，满足上述要求。

本实施例中，内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引的力为本发明测量装置除了曲面筒体1的总重量的3.3倍；

内部检测头8的第八圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比过小时，内部连杆7容易和曲面筒体1内表面干涉，内部检测头8的第八圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比过大时，曲面筒体1内表面和内部检测头8的第八圆球体接触面太大，局部的薄弱点测不到，测量误差太大，通过大量实验发现，内部检测头8的第八圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：13～16时，上述问题均可以避免，满足使用要求。

本实施例中，内部检测头8的第八圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：13。

外部检测头2的第二圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比过小时，外部连杆3容易和曲面筒体1外表面干涉，外部检测头2的第二圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比过大时，曲面筒体1外表面和外部检测头2的第二圆球体接触面太大，局部的薄弱点测不到，测量误差太大，通过大量实验发现，外部检测头2的第二圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：17～21时，上述问题均可以避免，满足使用要求。

本实施例中，外部检测头2的第二圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：17；

所述一种曲面筒体壁厚尺寸连续不间断检验测量方法，包括以下步骤：

步骤1：将本发明的外部检测头2、外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、内部连杆7、内部检测头8通过中心回转轴6与曲面筒体1连接，外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、中心回转轴6和内部连杆7的中轴线与曲面筒体1的回转体轴线始终共面，本发明的外部检测头2、外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、中心回转轴6、内部连杆7、内部检测头8可以绕曲面筒体1的回转体轴线自由转动，转动过程中，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点的连接点始终在曲面筒体1的回转体轴线上；

步骤2：打开第四锁紧装置和第七锁紧装置；

步骤3：调整外部检测头2的位置，使得外部检测头2处在曲面筒体1的外表面需要测量壁厚的位置上，关闭第四锁紧装置，记录外部摇杆4的第四圆杆的中轴线和外部连杆3的第三圆杆的中轴线之间角度；

步骤4：将内部检测头8放在外部检测头2的邻近处，通过内部检测头8和外部检测头2的相互吸引，使得内部检测头8和外部检测头2的距离达到最小，这时内部检测头8和外部检测头2球心连线刚好为所测壁厚位置曲面的法线，内部检测头8和外部检测头2球心连线距离减掉外部检测头2和内部检测头8的半径刚好为此处壳体壁厚，关闭第七锁紧装置，记录内部连杆7的第七圆杆的中轴线和内部摇杆5的第五圆杆的中轴线之间角度；

步骤5：这时，外部连杆3与外部摇杆4相对固定，内部摇杆5与内部连杆7相对固定，只有外部摇杆4和内部摇杆5可以相对转动，内部摇杆5的第五圆杆的中轴线和外部摇杆4的第四圆杆的中轴线之间的角度随着所测壳体壁厚的变化相应变化，将外部检测头2、外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、内部连杆7、内部检测头8的组合体绕曲面筒体1的回转体轴线旋转一周，记录内部摇杆5的第五圆杆的中轴线和外部摇杆4的第四圆杆的中轴线之间角度变化范围；

步骤6：通过计算获得曲面筒体1所测点环向一周的壁厚t，t的取值按如下公式：

t＝kd-r-R

t为测量点壁厚，单位：m；k为经验系数，由于重力的影响，壁厚测量值比实际值偏大，因此，通过经验系数k修正这个偏差，通过大量实验，发现k的取值范围为1.06，此时计算的结果和真实值复合；r为外部检测头2的第二圆球体半径，单位：m；R为内部检测头8的第八圆球体半径，单位：m；d为外部检测头2的第二圆球体球心和内部检测头8的第八圆球体球心距离，单位：m；

d的取值按如下公式：

d为外部检测头2的第二圆球体球心和内部检测头8的第八圆球体球心距离，单位：m；M为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点之间距离，单位：m；N为内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点之间距离，单位：m；θ为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点连线和内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点连线的夹角，单位：°；

M的取值按如下公式：

M为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点之间距离，单位：m；a为外部连杆3的第三圆杆的长度，单位：m；b为外部摇杆4的第四圆杆的长度，单位：m；α为外部摇杆4的第四圆杆的中轴线逆时针旋转到外部连杆3的第三圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，α由第四数显量角器测量获得；

N的取值按如下公式：

N为内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点之间距离，单位：m；c为内部摇杆5的第五圆杆的长度，单位：m；d为内部连杆7的第七圆杆的长度，单位：m；β为内部连杆7的第七圆杆的中轴线逆时针旋转到内部摇杆5的第五圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，β由第七数显量角器测量获得；

θ的取值按如下公式：

θ为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点连线和内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点连线的夹角，单位：°；为内部摇杆5的第五圆杆的中轴线逆时针旋转到外部摇杆4的第四圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，由第五数显量角器测量获得；M为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点之间距离，单位：m；a为外部连杆3的第三圆杆的长度，单位：m；α为外部摇杆4的第四圆杆的中轴线逆时针旋转到外部连杆3的第三圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，α由第四数显量角器测量获得；N为内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点之间距离，单位：m；d为内部连杆7的第七圆杆的长度，单位：m；β为内部连杆7的第七圆杆的中轴线逆时针旋转到内部摇杆5的第五圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，β由第七数显量角器测量获得；

进行步骤5时，以上所有公式中的参数，只有t和两个是未知的，其他的参数均通过测量已经获得，而且进行步骤5时，其他的参数为固定值，不再变化，只有t和两个参数是变化的，通过测量的变化范围，通过以上公式计算出t的变化范围，从而获得壁厚值的范围；

步骤7：重复步骤2到步骤6，测量曲面筒体1其他位置的壁厚。

本发明的检测头为圆球体，使用该检测头测量曲面薄壁圆筒体的壁厚，检测头可以和曲面完全贴合，测量误差较小，对于曲面薄壁圆筒体，通过三坐标测量壁厚的准确值，通过超声波测厚仪测量壁厚，测量误差在±0.2mm范围以内，通过本发明测量曲面薄壁圆筒体的壁厚，测量误差在±0.01mm范围以内。

本发明的检测头分别与曲面薄壁圆筒体的内表面和外表面接触，通过测量两个检测头的距离，减去2个检测头的半径，计算壁厚，就算曲面薄壁圆筒体的侧壁内部有气孔或裂纹等缺陷，本发明的检测头进行测量壁厚也不受影响，通过本发明测量的结果不受影响。

通过本发明测量曲面薄壁圆筒体的壁厚，可以一次检验一个整圆周，与超声波测厚仪相比，检验测量效率大幅度提高，节约了检验工作量，节约了时间。

实施例2：

如图1所示，本实施例给出一种曲面筒体壁厚尺寸连续不间断检验测量方法，包括曲面筒体1，其特征在于，还包括外部检测头2、外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、中心回转轴6、内部连杆7和内部检测头8；

曲面筒体1为第一曲面圆筒体，曲面筒体1的第一曲面圆筒体为回转体，曲面筒体1的第一曲面圆筒体内表面的回转母线为第一曲线；

曲面筒体1的回转体轴线平行于地面，曲面筒体1为通过本发明测量壁厚的战斗部壳体，曲面筒体1为曲面薄壁圆筒体，曲面筒体1的第一曲线的参数根据战斗部使用需求而确定；

外部检测头2为第二圆球体，外部检测头2的第二圆球体内部带有第二磁铁；

外部检测头2的第二圆球体外表面与曲面筒体1的第一曲面圆筒体外表面接触；

外部连杆3为第三圆杆，外部连杆3的第三圆杆的最右端为第三右端点，外部连杆3的第三圆杆的最左端为第三左端点；

外部连杆3的第三圆杆的中轴线与曲面筒体1的回转体轴线始终共面，外部连杆3的第三右端点与外部检测头2的第二圆球体的球心连接，外部连杆3的第三右端点与外部检测头2的第二圆球体的球心之间有第三球面转动运动副，通过第三球面转动运动副，外部检测头2的第二圆球体可以绕外部连杆3的第三右端点任意轴自由旋转；

外部摇杆4为第四圆杆，外部摇杆4的第四圆杆的最上端为第四上端点，外部摇杆4的第四圆杆的最下端为第四下端点；

外部摇杆4的第四圆杆的中轴线、外部连杆3的第三圆杆的中轴线和曲面筒体1的回转体轴线始终共面，外部摇杆4的第四上端点与外部连杆3的第三左端点连接，外部摇杆4的第四上端点与外部连杆3的第三左端点之间有第四平面转动运动副，第四平面转动运动副上带有第四锁紧装置，若第四锁紧装置打开，通过第四平面转动运动副，外部摇杆4的第四圆杆与外部连杆3的第三圆杆可以在二者轴线所处平面内自由相对转动，若第四锁紧装置关闭，外部摇杆4的第四圆杆与外部连杆3的第三圆杆不能相对转动，外部摇杆4的第四上端点与外部连杆3的第三左端点连接处带有第四数显量角器，第四数显量角器可以随时测量并显示外部摇杆4的第四圆杆的中轴线和外部连杆3的第三圆杆的中轴线之间角度；

内部摇杆5为第五圆杆，内部摇杆5的第五圆杆的最上端为第五上端点，内部摇杆5的第五圆杆的最下端为第五下端点；

内部摇杆5的第五圆杆的中轴线、外部摇杆4的第四圆杆的中轴线和曲面筒体1的回转体轴线始终共面，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点连接，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点的连接点始终在曲面筒体1的回转体轴线上，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点之间有第五平面转动运动副，通过第五平面转动运动副，内部摇杆5的第五圆杆与外部摇杆4的第四圆杆可以在二者轴线所处平面内自由相对转动，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点连接处带有第五数显量角器，第五数显量角器可以随时测量并显示内部摇杆5的第五圆杆的中轴线和外部摇杆4的第四圆杆的中轴线之间角度；

中心回转轴6为第六圆柱体，中心回转轴6的第六圆柱体为回转体；

中心回转轴6的回转体轴线与曲面筒体1的回转体轴线重合，中心回转轴6的第六圆柱体的右端与曲面筒体1的第一曲面圆筒体左端自由转动连接，中心回转轴6的第六圆柱体可以绕曲面筒体1的回转体轴线自由旋转，中心回转轴6的左端与内部摇杆5的第五上端点和外部摇杆4的第四下端点之间的第五平面转动运动副固定连接，通过中心回转轴6，内部摇杆5的第五圆杆和外部摇杆4的第四圆杆可以绕曲面筒体1的回转体轴线自由旋转；

内部连杆7为第七圆杆，内部连杆7的第七圆杆的最右端为第七右端点，内部连杆7的第七圆杆的最左端为第七左端点；

内部连杆7的第七圆杆的中轴线、内部摇杆5的第五圆杆的中轴线和曲面筒体1的回转体轴线始终共面，内部连杆7的第七左端点与内部摇杆5的第五下端点连接，内部连杆7的第七左端点与内部摇杆5的第五下端点之间有第七平面转动运动副，第七平面转动运动副上带有第七锁紧装置，若第七锁紧装置打开，通过第七平面转动运动副，内部连杆7的第七圆杆与内部摇杆5的第五圆杆可以在二者轴线所处平面内自由相对转动，若第七锁紧装置关闭，内部连杆7的第七圆杆与内部摇杆5的第五圆杆不能相对转动，内部连杆7的第七左端点与内部摇杆5的第五下端点连接处带有第七数显量角器，第七数显量角器可以随时测量并显示内部连杆7的第七圆杆的中轴线和内部摇杆5的第五圆杆的中轴线之间角度；

内部检测头8为第八圆球体，内部检测头8的第八圆球体内部带有第八磁铁；

内部连杆7的第七右端点与内部检测头8的第八圆球体的球心连接，内部连杆7的第七右端点与内部检测头8的第八圆球体的球心之间有第八球面转动运动副，通过第八球面转动运动副，内部检测头8的第八圆球体可以绕内部连杆7的第七右端点任意轴旋转，内部检测头8的第八圆球体外表面与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内表面接触，内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引。

本发明的使用方法及工作原理为：

通过外部检测头2和内部检测头8内部磁铁的相互吸引，使得外部检测头2和内部检测头8的距离达到最小，外部检测头2和内部检测头8分别在薄壁壳体内表面和外表面，当外部检测头2和内部检测头8的距离达到最小时，外部检测头2和内部检测头8球心的连线和所在位置曲线薄壁壳体的法线重合，所在位置曲线薄壁壳体的壁厚即为法线方向的厚度，因此，通过测量计算外部检测头2和内部检测头8球心的距离，减掉外部检测头2和内部检测头8球心的半径，即为该处壁厚值，然后将外部连杆3和外部摇杆4相对固定，内部摇杆5和内部连杆7相对固定，只有外部摇杆4和内部摇杆5能相对旋转，再将外部检测头2和内部检测头8一起绕曲面筒体1回转体轴线旋转一周，可以测量曲面筒体1该点环向一周的壁厚，当被测点壁厚较薄时，外部检测头2和内部检测头8之间距离缩小，进而导致外部摇杆4和内部摇杆5之间夹角变化，当被测点壁厚较厚时，外部检测头2和内部检测头8之间距离增大，进而导致外部摇杆4和内部摇杆5之间夹角变化，通过测量外部摇杆4和内部摇杆5之间夹角变化范围，再通过公式计算，可以获得薄壁曲面圆筒体被测点环向一周的壁厚值范围。测量效率提高。然后再测量薄壁曲面圆筒体其他位置环向一周的壁厚，最终获得薄壁曲面圆筒体全部壁厚的尺寸。

内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引的力与本发明测量装置除了曲面筒体1的总重量之比过小时，吸引力不足，内部检测头8和外部检测头2运动时，由于惯性的作用，可能导致二者分开，造成了测量误差。内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引的力与本发明测量装置除了曲面筒体1的总重量之比过大时，内部检测头8和外部检测头2在薄壁壳体内外表面转动的摩擦力过大，容易造成划痕，通过大量实验发现，内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引的力为本发明测量装置除了曲面筒体1的总重量的3.3～5.1倍时，满足上述要求。

本实施例中，内部检测头8的第八磁铁和外部检测头2的第二磁铁互相吸引的力为本发明测量装置除了曲面筒体1的总重量的5.1倍；

内部检测头8的第八圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比过小时，内部连杆7容易和曲面筒体1内表面干涉，内部检测头8的第八圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比过大时，曲面筒体1内表面和内部检测头8的第八圆球体接触面太大，局部的薄弱点测不到，测量误差太大，通过大量实验发现，内部检测头8的第八圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：13～16时，上述问题均可以避免，满足使用要求。

本实施例中，内部检测头8的第八圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：16。

外部检测头2的第二圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比过小时，外部连杆3容易和曲面筒体1外表面干涉，外部检测头2的第二圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比过大时，曲面筒体1外表面和外部检测头2的第二圆球体接触面太大，局部的薄弱点测不到，测量误差太大，通过大量实验发现，外部检测头2的第二圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：17～21时，上述问题均可以避免，满足使用要求。

本实施例中，外部检测头2的第二圆球体直径与曲面筒体1的第一曲面圆筒体内壁最小直径之比为1：21；

所述一种曲面筒体壁厚尺寸连续不间断检验测量方法，包括以下步骤：

步骤1：将本发明的外部检测头2、外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、内部连杆7、内部检测头8通过中心回转轴6与曲面筒体1连接，外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、中心回转轴6和内部连杆7的中轴线与曲面筒体1的回转体轴线始终共面，本发明的外部检测头2、外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、中心回转轴6、内部连杆7、内部检测头8可以绕曲面筒体1的回转体轴线自由转动，转动过程中，内部摇杆5的第五上端点与外部摇杆4的第四下端点的连接点始终在曲面筒体1的回转体轴线上；

步骤2：打开第四锁紧装置和第七锁紧装置；

步骤3：调整外部检测头2的位置，使得外部检测头2处在曲面筒体1的外表面需要测量壁厚的位置上，关闭第四锁紧装置，记录外部摇杆4的第四圆杆的中轴线和外部连杆3的第三圆杆的中轴线之间角度；

步骤4：将内部检测头8放在外部检测头2的邻近处，通过内部检测头8和外部检测头2的相互吸引，使得内部检测头8和外部检测头2的距离达到最小，这时内部检测头8和外部检测头2球心连线刚好为所测壁厚位置曲面的法线，内部检测头8和外部检测头2球心连线距离减掉外部检测头2和内部检测头8的半径刚好为此处壳体壁厚，关闭第七锁紧装置，记录内部连杆7的第七圆杆的中轴线和内部摇杆5的第五圆杆的中轴线之间角度；

步骤5：这时，外部连杆3与外部摇杆4相对固定，内部摇杆5与内部连杆7相对固定，只有外部摇杆4和内部摇杆5可以相对转动，内部摇杆5的第五圆杆的中轴线和外部摇杆4的第四圆杆的中轴线之间的角度随着所测壳体壁厚的变化相应变化，将外部检测头2、外部连杆3、外部摇杆4、内部摇杆5、内部连杆7、内部检测头8的组合体绕曲面筒体1的回转体轴线旋转一周，记录内部摇杆5的第五圆杆的中轴线和外部摇杆4的第四圆杆的中轴线之间角度变化范围；

步骤6：通过计算获得曲面筒体1所测点环向一周的壁厚t，t的取值按如下公式：

t＝kd-r-R

t为测量点壁厚，单位：m；k为经验系数，由于重力的影响，壁厚测量值比实际值偏大，因此，通过经验系数k修正这个偏差，通过大量实验，发现k的取值范围为1.06，此时计算的结果和真实值复合；r为外部检测头2的第二圆球体半径，单位：m；R为内部检测头8的第八圆球体半径，单位：m；d为外部检测头2的第二圆球体球心和内部检测头8的第八圆球体球心距离，单位：m；

d的取值按如下公式：

d为外部检测头2的第二圆球体球心和内部检测头8的第八圆球体球心距离，单位：m；M为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点之间距离，单位：m；N为内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点之间距离，单位：m；θ为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点连线和内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点连线的夹角，单位：°；

M的取值按如下公式：

M为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点之间距离，单位：m；a为外部连杆3的第三圆杆的长度，单位：m；b为外部摇杆4的第四圆杆的长度，单位：m；α为外部摇杆4的第四圆杆的中轴线逆时针旋转到外部连杆3的第三圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，α由第四数显量角器测量获得；

N的取值按如下公式：

N为内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点之间距离，单位：m；c为内部摇杆5的第五圆杆的长度，单位：m；d为内部连杆7的第七圆杆的长度，单位：m；β为内部连杆7的第七圆杆的中轴线逆时针旋转到内部摇杆5的第五圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，β由第七数显量角器测量获得；

θ的取值按如下公式：

θ为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点连线和内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点连线的夹角，单位：°；为内部摇杆5的第五圆杆的中轴线逆时针旋转到外部摇杆4的第四圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，由第五数显量角器测量获得；M为外部连杆3的第三右端点和外部摇杆4的第四下端点之间距离，单位：m；a为外部连杆3的第三圆杆的长度，单位：m；α为外部摇杆4的第四圆杆的中轴线逆时针旋转到外部连杆3的第三圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，α由第四数显量角器测量获得；N为内部连杆7的第七右端点和内部摇杆5的第五上端点之间距离，单位：m；d为内部连杆7的第七圆杆的长度，单位：m；β为内部连杆7的第七圆杆的中轴线逆时针旋转到内部摇杆5的第五圆杆的中轴线转过的角度，单位：°，β由第七数显量角器测量获得；

进行步骤5时，以上所有公式中的参数，只有t和两个是未知的，其他的参数均通过测量已经获得，而且进行步骤5时，其他的参数为固定值，不再变化，只有t和两个参数是变化的，通过测量的变化范围，通过以上公式计算出t的变化范围，从而获得壁厚值的范围；

步骤7：重复步骤2到步骤6，测量曲面筒体1其他位置的壁厚。

本发明的检测头为圆球体，使用该检测头测量曲面薄壁圆筒体的壁厚，检测头可以和曲面完全贴合，测量误差较小，对于曲面薄壁圆筒体，通过三坐标测量壁厚的准确值，通过超声波测厚仪测量壁厚，测量误差在±0.2mm范围以内，通过本发明测量曲面薄壁圆筒体的壁厚，测量误差在±0.01mm范围以内。

本发明的检测头分别与曲面薄壁圆筒体的内表面和外表面接触，通过测量两个检测头的距离，减去2个检测头的半径，计算壁厚，就算曲面薄壁圆筒体的侧壁内部有气孔或裂纹等缺陷，本发明的检测头进行测量壁厚也不受影响，通过本发明测量的结果不受影响。

通过本发明测量曲面薄壁圆筒体的壁厚，可以一次检验一个整圆周，与超声波测厚仪相比，检验测量效率大幅度提高，节约了检验工作量，节约了时间。