專利名稱：彈頭或工具痕跡測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于工程表面測量技術(shù)及其設(shè)備領(lǐng)域，具體的涉及一種用于彈 頭或工具等工件微小痕跡測量，并具備接觸和非接觸式兩種測量方式的彈頭或 工具痕跡測量儀。
背景技術(shù)：
痕跡的測量一般采用數(shù)字攝影的方法獲得待測物品痕跡的放大的二維平面 圖像，由于微小的痕跡是三維的， 一般是有關(guān)機件與待測物體表面發(fā)生機械擦 劃而留下的，常呈凹陷、立體狀，其形狀及細微特征都是三維分布的，因此二 維平面圖像無法給出痕跡的完整描述。例如在對彈頭進行痕跡測量時，常用的 痕跡平面圖像二維測量儀提取陽膛線邊界，所依賴的是邊緣灰度值的變化，其 灰度值并不能反映邊緣的真實形態(tài)，存在較大的誤差。另外，常規(guī)的痕跡平面 圖像二維測量儀不能充分記錄待測物體的細微特征，不能充分顯示待測物體的 微小差異。
三維測量技術(shù)是新興的工程表面測量方式，其要求測量儀器垂直測量和水 平測量范圍較大，尤其是水平掃描范圍應在幾個毫米或更大，以便綜合評估表 面的形狀誤差、表面波溫度和表面粗糙度的關(guān)系及其對工件表面性能的影響。 目前所使用的用于工程表面形貌測量的儀器中，采用接觸式測量方法的金剛石 觸針輪廓儀占有主要地位，這是因為觸針式儀器局具有測量可靠、操作方便、 價格便宜的優(yōu)點。但是，該金剛石觸針輪廓儀有兩個主要的缺點 一方面該類 儀器屬于接觸式測量儀器，觸針與工件表面存在一定的測量力，且隨著量程的 增大而增大，鋒利的金剛石觸針在一定測量壓力下會損壞工件表面，并影響測 量結(jié)果的真實性。同時，在測量過程中觸針可容易遭到損壞。因此，對于一些 軟金屬、生化材料、橡膠表面，以及含信息和超精密加工工件的表面， 一般不 宜采用該種方式和儀器進行測量，另一方面，受測量頭半徑、形狀、測量力以 及測量頭動態(tài)性能的影響，觸針式儀器測量速度慢， 一般約為lmm/s，特別是在 三維形貌測量過程中需消耗過多時間，從而引入溫度漂移帶來的誤差。為了克服接觸式測量方法和設(shè)備的上述缺點，基于各種測量原理的非接觸 式測量方法得到迅速的發(fā)展，該方法可實現(xiàn)對表面形貌的無損測暈和評定，并 且還有助于提高測量精度和測量速度，因此受到人們的廣泛重視和普遍應用。 對于工程表面的形貌測量，基于聚焦探測原理的光針式輪廓儀是常備采用的儀 器，然而這種輪廓儀對工件表面的清潔度要求較高，工件表面的傾斜度對測量 結(jié)構(gòu)有較大的影響，工件材料的反射率對測量結(jié)果也存在影響。
而在工程測量實際操作中，生產(chǎn)與研究需測量的表面是極為多樣化的，針 對不同的被測表面需購置，使用不同的測量儀器，而對于同一待測工件的多樣 化被測表面則無法進行正確的測量和評定。
采用三維測量技術(shù)研究彈頭/工具的痕跡的形成、變化規(guī)律并進行分析和檢 驗，可以用來區(qū)分發(fā)和認定射槍種和工具，從而提供破案證據(jù)，為司法部門快 速、準確的偵破槍擊等要案提供有力的支持和科學依據(jù)，同時還可用于檢査槍 械、槍彈的性能狀況，但由于現(xiàn)有的接觸式測量儀和非接觸式測量儀存在上述 缺陷，并且無法進行相應檢測結(jié)果的對比，因此無法對兩種測量儀所產(chǎn)生的測 量偏差進行校正。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種可用于測量彈頭或工具微小痕跡測量、并 可采用接觸和非接觸式兩種方式進行痕跡的二維或三維痕跡數(shù)據(jù)釆集的彈頭或 工具痕跡測量儀，它結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、適用范圍廣，并能提供測量數(shù)據(jù)的對比和 互補性校正分析，解決了現(xiàn)有接觸式測量儀和非接觸式測量儀存在的諸多缺陷 和不足。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下
一種彈頭或工具痕跡測量儀，包括工作臺和測量傳感器，其特征在于所述 測量儀傳感器為非接觸式測量頭和接觸式測量頭組成的兩組測量傳感器，該兩 組測量傳感器通過測量及數(shù)據(jù)采集電路連接計算機。
所述非接觸式測量頭和接觸式測量頭的電感信號線接入同一測量及數(shù)據(jù)采 集電路，并通過該測量及數(shù)據(jù)采集電路連接計算機，計算內(nèi)駐留有共用的工作 臺掃描系統(tǒng)和計算機參數(shù)評定模塊。
所述工作臺為二維移動的X/Y向工作臺，X/Y向工作臺采用交流伺服電機驅(qū) 動，計算機通過一驅(qū)動電路連接驅(qū)動X/Y向工作臺的交流伺服電機。
所述X/Y向工作臺上設(shè)置待測工件同定裝置，在X待測工件固定裝置的上方設(shè)置有非接觸式測量頭和接觸式測量頭組成的兩組測量傳感器，所述非接觸
的測量頭為測量顯微鏡，所述接觸式測量頭為相位光柵干涉式PGI接觸傳感器。 所述X/Y向工作臺固定設(shè)置在一底座上，所述底座的另一側(cè)固定設(shè)置一立
柱，非接觸式測量頭和接觸式測量頭活動套裝在所述立柱上。
所述接觸式測量頭活動套裝在立柱的下端，非接觸式測量頭活動套裝在立
柱的上端。
所述X/Y向工作臺上固定設(shè)置用于固定彈頭或工具的旋轉(zhuǎn)及裝夾裝置，旋 轉(zhuǎn)及裝夾裝置連接交流伺服電機并由其驅(qū)動，交流伺服電機通過一驅(qū)動電路連 接計算機。
具體地講，該彈頭或工具痕跡測量儀中所述工作臺固定設(shè)置在一底座上， 所述底座的另一次固定設(shè)置立柱，立柱上活動套裝接觸式測量頭和非接觸式測 量頭，所述非接觸的測量頭為測量顯微鏡，接觸式測量頭為相位光柵干涉式PGI 接觸傳感器；所述工作臺為二維移動的X/Y向工作臺，X/Y向工作臺采用交流伺 服電機驅(qū)動，計算機通過一驅(qū)動電路連接驅(qū)動X/Y向工作臺的交流伺服電機； 所述X/Y向工作臺上設(shè)置固定彈頭或工具的旋轉(zhuǎn)及裝夾裝置，旋轉(zhuǎn)及裝夾裝置 連接交流伺服電機并由其驅(qū)動，交流伺服電機通過另一驅(qū)動電路連接計算機。
該彈頭或工具痕跡測量儀集中了接觸和非接觸式測量儀的優(yōu)點，擴大了測 量對象的范圍，可根據(jù)被測工件表面的實際情況和特殊要求選用不同的測量方 法。在采用接觸式測量頭時，通過旋轉(zhuǎn)套裝在立柱上的非接觸測量頭將其移開， 接觸式測量頭的電感信號線接入共用的測量及數(shù)據(jù)采集電路；在采用非接觸式 測量頭時，通過旋轉(zhuǎn)頭裝在立柱上的接觸式測量頭將其移開，非接觸式測量頭 的電感信號線接入共用的測量及數(shù)據(jù)采集電路。
該彈頭或工具痕跡測量儀采用PGI接觸位移傳感器和測量顯微鏡分別實現(xiàn) 接觸和非接觸式兩種方式的測量，計算機能夠?qū)煞N測量方式有機的結(jié)合在一 起，集中兩種測量方法的優(yōu)點，擴大了測量對象的范圍，并可根據(jù)被測工件的 實際情況和特殊要求選用不同的測量方法。計算機通過對兩種測量頭的數(shù)據(jù)采 集，能夠方便的對兩種測量方法的測量誤差進行校正，并可實現(xiàn)兩種痕跡圖片 的對比。
采用X/Y向工作臺可滿足對平面和立體面的測量，并可實現(xiàn)對待測工件平 面表面的二維和三維痕跡數(shù)據(jù)采集，更靈活的進行各種痕跡數(shù)據(jù)的測量。
本實用新型的有益效果在于，該彈頭或工具痕跡測量儀能夠?qū)崿F(xiàn)接觸和非 接觸式兩種痕跡測量方式，并集中了二者的優(yōu)點，既可以根據(jù)測量條件選擇使用不同的測量方式，還可對兩種測量結(jié)果進行實時對比和偏差校正，擴大了測 量對象的范圍，不僅造價低，還能對復雜的待測工件表面進行精確和合理的測 量，可適用于各種復雜的待測工件表面的工程粗糙度的二維或三維痕跡測量。


圖1是本實用新型具體實施方式
中彈頭或丁具痕跡測量儀的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1，該彈頭或工具痕跡測量儀的工作臺固定設(shè)置在一底座上，所述底座
的另--次固定設(shè)置立柱1,立柱上活動套裝測量顯微鏡和相位光柵干涉式PGI接 觸傳感器2;工作臺為二維移動的X/Y向工作臺，X/Y向工作臺采用交流伺服電 機驅(qū)動，計算機通過驅(qū)動電路2連接驅(qū)動X/Y向丄作臺的交流伺服電機；X/Y向 工作臺上設(shè)置固定彈頭或工具用的旋轉(zhuǎn)及裝夾裝置，旋轉(zhuǎn)及裝夾裝置連接該裝 置的交流伺服電機并由其驅(qū)動，交流伺服電機通過驅(qū)動電路1連接計算機。測 量顯微鏡和相位光柵干涉式PGI接觸傳感器2的電感信號線接入同一測量及數(shù) 據(jù)釆集電路，并通過該測量及數(shù)據(jù)采集電路連接訃算機，計算內(nèi)駐留有共用的 工作臺掃描系統(tǒng)和計算機參數(shù)評定模塊。
采用該彈頭或工具痕跡測量儀可通過接觸和非接觸兩種方式對彈頭痕跡進 行三維測量，其垂直方向最大測量范圍2咖，分辨率O. lum;水平位移范圍50mm x50mrn，最小間隔0.2 um。測量前，操作旋轉(zhuǎn)及裝夾裝置裝夾固定彈頭3，并 保證彈頭軸線與旋轉(zhuǎn)中心線的同軸度誤差控制在一定范圍內(nèi)，計算機通過驅(qū)動 電路1控制X/Y工作臺的交流伺服電機，并移動立柱上套裝的PGI接觸傳感器 或測量顯微鏡，使彈頭被測部位進入PGI接觸傳感器和測量顯微鏡的有效測量 范圍，并可通過用戶界面設(shè)置相關(guān)的測量采樣參數(shù)。測量開始后，計算機通過 驅(qū)動電路1交流伺服電機帶動旋轉(zhuǎn)裝置進而帶動彈頭旋轉(zhuǎn)，根據(jù)選擇測量方式 的不同，測量過程分為接觸式和非接觸式。接觸式測量時，啟動PGI接觸傳感 器采集觸針的位置信息，直至采集完彈頭被測部一圈截面輪廓。測完一圈后， X/Y向工作臺沿彈頭軸向移動一定距離，重復上述歩驟直至采集完整個彈頭區(qū) 域。非接觸式測量時，根據(jù)采集區(qū)域?qū)楊^的測量區(qū)域分成若十等分，由圖像 采集系統(tǒng)將測量顯微鏡中得到的彈頭圖像進行實時采集，采集完一個子區(qū)域后， 旋轉(zhuǎn)及裝夾裝置帶動彈頭轉(zhuǎn)過一個分度，直至采集完彈頭的整個測量區(qū)域。在對工具平面痕跡進行測量，被測件可直接固定在X/Y工作臺上，PGI接觸 傳感器的觸針接觸工具，驅(qū)動X向交流伺服電機，觸針劃過工具，得到工具表 面痕跡輪廓曲線，根據(jù)采集得到的曲線數(shù)據(jù)，評定溝槽、峰谷的高度及間距等 參數(shù)。若測量三維痕跡，可在X向測量完成后，驅(qū)動Y向交流伺服電機，被測 工具移動一定間距，測量X向輪廓，如此重復測量過程，可測量得到工具表面 的三維痕跡。測得的彈頭和工具表面原始數(shù)據(jù)經(jīng)誤差補充等預處理后，可提供 給特征提取和分析系統(tǒng)處理和顯示。
權(quán)利要求1.一種彈頭或工具痕跡測量儀，包括工作臺和測量傳感器，其特征在于所述測量儀傳感器為非接觸式測量頭和接觸式測量頭組成的兩組測量傳感器，該兩組測量傳感器通過測量及數(shù)據(jù)采集電路連接計算機。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈頭或工具痕跡測量儀，其特征在于所述非接觸 式測量頭和接觸式測量頭的電感信號線接入同一測量及數(shù)據(jù)采集電路，并通過 該測量及數(shù)據(jù)采集電路連接計算機，計算內(nèi)駐留有共用的工作臺掃描系統(tǒng)和計 算機參數(shù)評定模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈頭或工具痕跡測量儀，其特征在于所述工作臺 為二維移動的X/Y向工作臺，X/Y向工作臺采用交流伺服電機驅(qū)動，計算機通過 一驅(qū)動電路連接驅(qū)動X/Y向工作臺的交流伺服電機。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的彈頭或工具痕跡測量儀，其特征在于所述X/Y向 工作臺上設(shè)置待測工件固定裝置，在X待測工件固定裝置的上方設(shè)置有非接觸 式測量頭和接觸式測量頭組成的兩組測量傳感器，所述非接觸的測量頭為測量 顯微鏡，所述接觸式測量頭為相位光柵干涉式PGI接觸傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的彈頭或工具痕跡測量儀，其特征在于所述X/Y向 工作臺固定設(shè)置在一底座上，所述底座的另一側(cè)固定設(shè)置一立柱，非接觸式測 量頭和接觸式測量頭活動套裝在所述立柱上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的彈頭或工具痕跡測量儀，其特征在于所述接觸式 測量頭活動套裝在立柱的下端，非接觸式測量頭活動套裝在立柱的上端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的彈頭或工具痕跡測量儀，其特征在于所述X/Y向 工作臺上固定設(shè)置用于固定彈頭或工具的旋轉(zhuǎn)及裝夾裝置，旋轉(zhuǎn)及裝夾裝置連 接交流伺服電機并由其驅(qū)動，交流伺服電機通過一驅(qū)動電路連接計算機。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈頭或工具痕跡測量儀，其特征在于所述工作臺 固定設(shè)置在一底座上，所述底座的另一次固定設(shè)置立柱，立柱上活動套裝接觸 式測量頭和非接觸式測量頭，所述非接觸的測量頭為測量顯微鏡，接觸式測量 頭為相位光柵干涉式PGI接觸傳感器；所述工作臺為二維移動的X/Y向工作臺， X/Y向工作臺采用交流伺服電機驅(qū)動，計算機通過一驅(qū)動電路連接驅(qū)動X/Y向工 作臺的交流伺服電機；所述X/Y向工作臺上設(shè)置固定彈頭或工具的旋轉(zhuǎn)及裝夾 裝置，旋轉(zhuǎn)及裝夾裝置連接交流伺服電機并由其驅(qū)動，交流伺服電機通過另一 驅(qū)動電路連接計算機。
專利摘要一種彈頭或工具痕跡測量儀，包括工作臺和測量傳感器，其特征在于所述測量儀傳感器為非接觸式測量頭和接觸式測量頭組成的兩組測量傳感器，該兩組測量傳感器通過測量及數(shù)據(jù)采集電路連接計算機。該彈頭或工具痕跡測量儀能夠?qū)崿F(xiàn)接觸和非接觸式兩種痕跡測量方式，并集中了二者的優(yōu)點，既可以根據(jù)測量條件選擇使用不同的測量方式，還可對兩種測量結(jié)果進行實時對比和偏差校正，擴大了測量對象的范圍，不僅造價低，還能對復雜的待測工件表面進行精確和合理的測量，可適用于各種復雜的待測工件表面的工程粗糙度的二維或三維痕跡測量。
文檔編號G01B11/24GK201133812SQ20072019487
公開日2008年10月15日 申請日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者孫正貴, 斌 李 申請人:北京恒安通達科技有限公司