[发明专利]一种基于激光扫描的获取靶板穿孔密度的方法

说明书

本发明公开了一种基于激光扫描的获取靶板穿孔密度的方法，所用装置包括：激光扫描装置、靶板、数据自动处理程序，先由激光扫描装置获取靶板及其穿孔部位的三维坐标等信息，生成三维数据，并由数据自动处理程序处理该数据，最终形成靶板及其穿孔的三维图形显示，在该三维图形上利用矩形选择框可快速获取该特定区域的穿孔数量，从而获得该区域的靶板穿孔密度。该方法采用激光扫描技术结合数据分析手段，可快速、准确的获取靶板穿孔密度，解决了现有测试方法测试稳定性差、主观因素影响明显、数据信息保存不完整、不利于后期数据挖掘、操作工作量大、测试效率低的问题。

技术领域

本发明属于毁伤试验测试领域，具体涉及一种基于激光扫描的获取靶板穿孔密度的方法。

背景技术

破片是弹药/战斗部的主要毁伤元之一，靶板穿孔密度是用来反映弹药/战斗部爆炸破片在空间某个位置上作用效果的重要手段，靶板在爆炸破片作用下会产生具有空间不规则分布的穿孔，穿孔密度是表征破片作用效果的重要参数。然而，目前缺少一种能够快速、准确获取靶板穿孔密度的方法。

当前，研究人员主要使用在爆心一侧一定距离处布设弧形主靶板来拦截战斗部的破片，一般采用一定厚度的Q235A钢板。布置时，各靶板底部应处于同一水平线。在对着爆心一侧的靶面上，按水平和垂直两个方向分别等间距地划上白线。在静爆完毕之后，破片作用在靶板上形成的透光贯穿孔作为有效破片穿孔。然后人工对这些有效穿孔进行刷漆、拍照，并人工统计网格区域内的穿孔数量，按照靶板上的网格分布，在检靶纸上绘制相应的破片分布图，从而得出该区域的破片穿孔密度，式中：ρ——破片穿孔密度，枚/m²；n_j——聚焦带内有效破片总数，枚；l——聚焦带宽度；L——靶板高度。

这种传统的测量方法存在以下不足：①操作误差大，测量稳定性差。一方面在准备阶段画线的平直程度与间距精度易受操作人员的操作水平影响，并且，长时间站立劳动易导致人员注意力不集中，也会导致画线误差增大；另一方面，所有穿孔统计步骤由测试人员手动完成，密集细小的孔洞在统计过程中容易出现误差，导致结果易受人员主观因素影响；②原始数据不易保存，不方便后期数据处理。统计数据由测试人员记录在检靶纸上，并且只记录指定区域的破片穿孔数量；数码照片的分辨率有限，不能完全真实记录破片穿孔情况；仅凭检靶纸上的有限数据及若干数码照片，日后需要对破片的毁伤效果数据进行深度挖掘时会发觉无从下手；③操作过程繁琐，用时较长，耗费大量人工，工作效率低下。试验准备阶段需要在靶板上画大量的水平与竖直的等间距长线，用来做后期数据采集时的参考背景的基准，画线是采用尼龙绳沾上油漆后弹射到靶板表面的方式，大多数情况下竖直方向需要立至少4块1.25m×2m×2mm的Q235A钢板，这样垂直高度至少达到5米以上，施工时至少需要3人分别同时站梯子上操作，两人在两端拉紧沾上油漆的尼龙绳，一人在中间弹射尼龙绳，以靶板10m弧长(连续布设)，靶高5m为例，完成竖直间隔500mm及水平间隔87mm的画线工作需要施工至少6个小时；为减少浪费、提高靶板的利用率，数据采集阶段需要用不同颜色油漆涂抹穿孔以区分不同试验的破片穿孔情况；数据记录阶段需要对靶板进行拍照保存，然后按照靶板上的网格分布，人工统计网格区域内的穿孔数量，对应破片穿孔在检靶纸上绘制相应的破片分布图，上述穿孔的统计时间约1个小时。

基于现有测试手段的不足，以及弹药破片毁伤效果精细化评估的需求越来越强烈，亟需突破一种快速获取靶板穿孔密度的方法，该方法应当具有以下几个特点：1、数据精度高，不受人为因素影响；2、获取数据丰富全面，方便保存，可供以后进一步研究；3、操作方便快捷，无需复杂操作。

发明内容

本发明需要解决的技术问题包括：1、寻求一种可以快速识别靶板穿孔的技术，排除人工画线及识别孔洞所带来的人为不确定因素，提高数据精度；2、数据格式电子化，方便存档并可供后续研究；3、数据采集及处理迅速，减少外场作业时间。