文章编号：1006-1576（2005）04-0031-02
史金霞，赵继广
（装备指挥技术学院航天装备系，北京怀柔 101416）
摘要：火炮内膛疵病检测系统由计算机、电控箱、测量本体和系统软件组成。膛内定位机构控制系统前进与后退及调整运动速度。系统软件由初始化、图像采集、控制、图像处理和数据库模块组成。置入炮膛内的CCD摄像机窥膛器由电动机驱动，用系统软件实现炮膛内壁疵病定位、图像采集和图像处理。 关键词：检测系统；疵病定位；图像采集；火炮内膛；CCD摄像机
中图分类号:TP274.5; TJ306 文献标识码：A
疯狂英语中学版Design of Flaw-Detecting System for Chamber of Cannon
SHI Jin-xia, ZHAO Ji-guang
(Dept. of Space Equipment, Inst1tute of Equipment Command & Technology, Huairou 101416, China) 感染效应
Abstract: The flaw-detecting system for the chamber of cannon is composed of computer, control cabinet, tested body and system software. The going forward and back of flaw-detecting system is controlled by the lock gear inner the chamber, and its velocity is adjusted by it. The system software is composed of initialization module, image acquisition module, control module, image processing and database modules. The looking glass of CCD vidicon set into the chamber was driven by electromotor, the flaw position and image acquisition in cannon chamber was realized by the system software.
Keywords: Detecting system; Flaw position; Image acquisition; Cannon chamber; CCD vidicon
1 前言
火炮内膛检测原理是用人眼通过光学望远系统对火炮膛内情况进行观察做出判断，自动化程度低，检测结果因人而异。为克服上述窥膛系统的局限性，采用CCD摄像机对身管内膛进行自动步进实时扫描，计算出内膛表面烧蚀面积的大小和裂纹宽度，对内膛疵病进行定性和定量描述。
2 火炮内膛疵病检测系统设计
2.1 基本原理
火炮内膛疵病检测系统由硬件部分和软件部分组成。其工作原理是，由电动机驱动的装有CCD 摄像机的爬行器放入炮膛内，步进电机和伺服电机驱动CCD摄像机可在炮膛内进行前后及360º圆周范围的检测。采集到的疵病图像可通过滤波、增强、灰度调节、旋转等图像处理，计算出疵病图像的面积、长度。
2.2 硬件系统结构及功能
火炮内膛疵病检测系统由计算机、电控箱和测量本体组成，结构如图1。
其中照明系统保证CCD摄像机在炮管内拍照时所需的光强。计算机对电控箱发出控制命令，完成图像采集，并对采集到的图像进行处理和存贮。
(1) 测量本体
测量本体组成如图2。疵病测量时，将爬行器置于炮管内，用电缆与电控箱连接。伺服电机驱动爬行器在膛内前进和后退，完成在炮膛内的轴向运动。反射镜与CCD镜头成45º夹角，步进电机驱动反射镜作顺时针和逆时针旋转，完成在炮膛内的旋转运动，以保证对炮管内360º的范围扫描。如果用步进电机直接驱动CCD像机，则与CCD像机相连的电缆也会一起旋转，所以，在CCD像机前面加一个反射镜，由步进电机直接驱动反射镜旋转以达到360º范围的扫描。照明（光源系统）提供CCD像机正常拍摄所需要的光强，光强可调。
图1 硬件总体设计框图
图2 光电窥膛头结构框图
(2) 电控箱
电控箱完成对伺服电机、步进电机的控制（包
收稿日期：2005-01-11；修回日期：2005-02-23
pppd-298
作者简介：史金霞（1977-），女，山西人，在读硕士研究生，从事图像处理研究。
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括运动方向及运动速度），接受计算机发出的指令，返回计算机控制数据，调节照明系统的光强。电控箱由前面板和内部电路组成，内部电路完成所有的控制。电控箱也可脱离计算机，自主完成对测量本体的控制。在脱离计算机的情况下，通过前面板上的开关和按钮控制该系统，如图3。电控箱内部结构框图如图4。
图3 电控箱面板图
图4 电控箱内部结构框图
电控箱内部由电平转换电路，微处理器电路，
键盘及显示电路，照明系统的数控电源电路，CCD
像机的电源控制电路，步进电机的细分驱动电路，
伺服驱动电路以及伺服驱动器组成。
微处理器完成：① 接受计算机发出的控制指
令和电控箱前面板开关的控制信号；② 接受伺服
遗落的种子阅读答案驱动器反馈回的编码器脉冲并判断其速度和方向；
③根据控制指令和反馈脉冲对伺服驱动器的控
制，进而控制伺服电机（前进，后退，停止，速度
加/减等）；④ 根据控制指令实施对步进驱动的控
制，进而控制步进电机驱动旋转机构的动作（正转，
反转，停止，速度加/减）；⑤ 根据控制指令控制
数控电源的电流输出以调整照明系统的光亮强度。
(3) 计算机
计算机完成疵病图像采集和图像处理功能，通
过电控箱控制测量本体，在给出初始位置和目标位
置情况下可完成自动寻的功能。
2.3 火炮内膛疵病检测系统的软件设计
火炮内膛疵病测试系统的软件组成如图5。高斯扩散模型
图5 软件总体设计框图
系统初始化用于确定本次测量的任务，如：进行
新任务、接续以前的任务、进行数据库维护。采集功
能用于通过CCD像机采集膛内图像，并进行实时显
示，对采集到的疵病图像进行存贮。控制功能完成电
机和照明系统的控制，使爬行器可在膛内前进、后退，
及对膛壁四周的旋转拍摄。
(1) 图像处理模块
图像处理模块可对图像，进行浏览、处理；并
完成图像的疵病测量、图像增强、图像调整等一系
列处理工作。具体功能见图6。
图6 图像处理模块框图
疵病测量时，要对疵病进行范围圈定，然后用
填充像素的方法计算出疵病面积大小。即在测量
前，用CCD像机对一块标准模板进行拍摄（标准
模板距CCD像机的距离应与被测目标到CCD像机
的距离等距），然后计算其所占像元数，由此计算出
每个像元的长度当量，进而计算出疵病的面积。
(2) 数据库模块
数据库部分用于存储图像采集和图像处理过程
中的各种数据。它包括了疵病标准数据库表、测量
数据库表、测量标准数据库表等八个数据库表，并
知网首页可对存储内容增加、删除、修改和备份。见图7。
图7 数据库模块图
3 结束语
火炮内膛疵病检测系统适用于φ85mm～φ
155mm各口径火炮，疵病尺寸测量分辨率≤0.1mm，
疵病尺寸测量精度≤0.3mm。该系统不仅可对疵病
进行定性分析，而且实现了疵病的定量测量，并把
最终的测量结果作为评价依据。
参考文献：
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究[J]. 军械工程学院学报, 1994, 6 (2): 149-152.
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