Способ неразрушающего контроля канала ствола стрелково-пушечного вооружения методом компьютерного зрения Российский патент 2024 года по МПК G01N21/954 G01N21/93 G01B11/03 G01B11/30 F41A31/02 

Описание патента на изобретение RU2828190C1

Изобретение относится к области исследований и диагностики огнестрельного оружия, а именно к способу неразрушающего контроля канала ствола стрелково-пушечного вооружения (СПВ). Способ может быть использован при решении задач военного назначения.

Анализ существующего уровня техники в указанной области показал, что известно достаточно много способов неразрушающего контроля канала ствола. Наиболее близкими по техническим решениям к предлагаемому изобретению являются способы, реализованные различными системами и устройствами неразрушающего контроля канала ствола, которые описаны в патентах RU 2251072 C2, RU 2494368 C1, RU 2494369 C1, RU 2498266 C1, RU 2368885 С2, RU 113829 U1 и др. Они отличаются, соответственно, методами контроля износа канала ствола, рассматриваемыми физическими и техническими параметрами огнестрельного оружия (ОО) и (или) стрелково-пушечного вооружения (СПВ), на основе которых принимается решение о степени износа канала ствола.

Наиболее близким по достигаемому техническому результату и имеющим назначение, совпадающее с назначением предлагаемого изобретения (прототипом), является способ, описанный в патенте RU 2251072 С2. Для его реализации используется «Система для осмотра дефектов внутренней поверхности и измерения износа каналов нарезных стволов», состоящая из зонда с головкой для осмотра канала и видеокамеры, блока питания и управления с контроллером, электронно-вычислительной машины (ЭВМ), монитора, кассеты-переходника, подвижного зонда, выполненного в форме длинного тонкостенного цилиндра, на котором расположены измерительная головка с кольцевым уровнем, подвески передних и задних колес, соединенные с подвижными и неподвижными втулками, расположенными на тонкостенном цилиндре. Перед измерением износа канала ствола производится калибровка измерительного зонда в специальном калибре. При работе системы ЭВМ вычисляет координаты отверстий колков, сравнивает их с паспортными значениями, полученными при специальной калибровке измерительной головки. Через контроллер ЭВМ подает команду на движение зонда по стволу, при этом производится одновременно как измерение колками диаметра ствола по полям и нарезам, так и осмотр его внутренней поверхности. Осмотр осуществляется поворотом видеокамеры последовательно на шесть позиций через 60°. Полученные результаты ЭВМ сравнивает с результатами, полученными при калибровке, вычисляет износ ствола и выдает на дисплей монитора развернутую картину состояния внутренней поверхности ствола (по кавернам, трещинам, раковинам, коррозии и т.д.). Прототип иллюстрируется несколькими примерами с различными конструкционными особенностями и строением измерительных головок, подвесок и звеньев.

Недостатками прототипа являются:

невозможность применения для осмотра дефектов внутренней поверхности и измерения износа каналов гладкоствольных стволов;

использование большого количества сложных, высокоточных, специализированных и узконаправленных элементов (измерительный зонд, специальный калибр и др.), от которых напрямую зависит результат измерений;

трудоемкость в работе со сложной аппаратурой, требующее специальной подготовки оператора.

Задачей изобретения является создание способа неразрушающего контроля канала ствола на основе универсального и простого в использовании программно-аппаратного комплекса для анализа степени повреждений и износа каналов нарезных и гладкоствольных стволов СПВ любых калибров.

Сущность изобретения заключается в проведении неразрушающего контроля канала ствола по всей его длине или на отдельных участках посредством получения изображений его поверхности камерой с дальнейшей их обработкой системой компьютерного зрения, которая состоит из сверточной нейронной сети (СНС) для обнаружения и классификации дефектов и блока их пространственной разметки, обсчета геометрических и оптических метрик (БРМ), с выводом следующих результатов: карта дефектов канала ствола СПВ на цифровых изображениях развертки его полного среза, количество областей для семи разных дефектов, общая площадь каждого дефекта, количество областей для каждого дефекта, имеющих высокую, умеренную и низкую компактность, и наименьшую, среднюю и наибольшую глубину.

Технический результат заявленного изобретения заключается в возможности проведения в любых условиях местности (лаборатория, мастерская, полигон и т.п.) неквалифицированным (не имеющим специальной подготовки) оператором неразрушающего контроля каналов стволов нарезного и гладкоствольного СПВ и определения карты дефектов канала ствола на цифровых изображениях развертки его полного среза, количества областей для семи разных дефектов, общей площади каждого дефекта, количества областей для каждого дефекта, имеющих высокую, умеренную и низкую компактность, и наименьшую, среднюю и наибольшую глубину, посредством несложного программно-аппаратного комплекса с универсальным, широко распространенным и доступным оборудованием.

Технический результат заявленного изобретения достигается последовательным выполнением мероприятий по подготовке и проведению неразрушающего контроля канала ствола СПВ посредством использования программно-аппаратного комплекса неразрушающего контроля канала ствола методом компьютерного зрения (ПАК) (ПАК схематично представлен на Фиг. 1, где: 1 - зонд с цифровой камерой; 2 - корпус устройства ввода, вывода и поворота зонда с цифровой камерой (УВВП); 3 - кольцо центрирования зонда с цифровой камерой в канале ствола; 4 - шаговые двигатели; 5 - направляющие колеса шаговых двигателей; 6 - плата контроллера; 7 - нейлоновая лента; 8 - ствол стрелково-пушечного вооружения; 9 - У ВВП; d - калибр СПВ, lст - длина ствола; L - расстояние от внешнего среза УВВП до дульного среза канала ствола), который состоит из зонда с цифровой камерой (1 на Фиг. 1), УВВП (2 и 9 на Фиг. 1), сменных колец центрирования зонда в канале ствола (3 на Фиг. 1) и персональной ЭВМ (ПЭВМ) с установленным специализированным программным обеспечением (СПО), с помощью которых в автоматическом режиме проводится управление движением зонда, получение и анализ снимков поверхности канала ствола с последующим выводом следующих результатов: карта дефектов канала ствола СПВ на цифровых изображениях развертки его полного среза, количество областей для семи разных дефектов, общая площадь каждого дефекта, количество областей для каждого дефекта, имеющих высокую, умеренную и низкую компактность, и наименьшую, среднюю и наибольшую глубину (архитектура ПАК схематично представлена на Фиг. 2). При этом к устройству для получения и передачи изображения (зонду с цифровой камерой) предъявляются следующие требования: диаметр зонда с цифровой камерой меньше калибра исследуемого и диагностируемого огнестрельного оружия; длина зонда с цифровой камерой не меньше длины канала ствола исследуемого и диагностируемого огнестрельного оружия; наличие встроенного источника освещения для исключения искажений, вызванных сторонней подсветкой; возможность осуществления цветной фотосъемки под углом 90 градусов относительно движения зонда с разрешением получаемых изображений не менее HD (high definition) и размером не менее 1280 на 720 пикселей.

При подготовке к неразрушающему контролю канала ствола СПВ: при необходимости проводится (установленным нормативно-технической документацией порядком) чистка огнестрельного оружия; с дульного среза канала ствола снимаются любые установленные устройства (например, дульный тормоз-компенсатор); разворачивается ПАК, в частности, на зонд с цифровой камерой (1 на Фиг. 1) при необходимости устанавливается кольцо его центрирования в канале ствола (3 на Фиг. 1) с диаметром на 0,2 мм меньше калибра СПВ, УВВП (2 и 9 на Фиг. 1) внешним срезом вплотную закрепляется при помощи нейлоновой ленты (7 на Фиг. 1) на дульном срезе канала ствола (8 на Фиг. 1), включается ПЭВМ и загружается СПО, в которое вводятся данные по калибру (d на Фиг. 1) и длине канала ствола СПВ (lст на Фиг. 1) в миллиметрах, расстоянию от внешнего среза УВВП до дульного среза канала ствола (L на Фиг. 1) в миллиметрах (по умолчанию в СПО данный параметр установлен 0 мм, т.е. L=0 мм), сектору съемки камерой поверхности канала ствола для указанного калибра СПВ в градусах, и данные по участкам канала ствола, на которых проводится неразрушающий контроль (в частности, расстояния от среза казенной части ствола до начала участков в миллиметрах и их длина миллиметрах).

В качестве пояснения необходимо отметить следующее:

1. Внешний срез УВВП (2 и 9 на Фиг. 1) является начальной (нулевой) отметкой, от которой отсчитывается расстояние (L на Фиг. 1) движения зонда с цифровой камерой (1 на Фиг. 1) (по умолчанию в СПО на ПЭВМ установлено 0 мм, т.е. L=0 мм), поэтому оно закрепляется вплотную к дульному срезу канала ствола СПВ (8 на Фиг. 1). В случае невозможности закрепления (размещения) УВВП при помощи нейлоновой ленты (7 на Фиг. 1) указанным способом (например, в связи с наличием на дульном срезе канала ствола дульного тормоза-компенсатора), в СПО на ПЭВМ вручную вводится расстояние от внешнего среза УВВП до дульного среза канала ствола СПВ (L на Фиг. 1).

2. По умолчанию (установлено в СПО на ПЭВМ) неразрушающий контроль проводится для полного среза (на 360 градусов) внутренней поверхности по всей длине канала ствола СПВ. При необходимости проведения неразрушающего контроля определенных участков канала ствола СПВ в СПО на ПЭВМ вручную вводятся следующие данные для каждого из этих участков: расстояние от среза казенной части ствола до начала участка в миллиметрах и его длина в миллиметрах.

3. В состав ПАК входит набор сменных колец центрирования зонда с цифровой камерой в канале ствола (3 на Фиг. 1) с разным диаметром от 5,25 до 151,8 мм (на 0,2 мм меньше основных калибров СПВ).

4. Для удобства работы, в зависимости от условий проведения неразрушающего контроля и размера огнестрельного оружия, СПВ размещается на горизонтальной поверхности (как правило, для образцов СПВ калибром не более 14,5 мм), ПАК разворачивается рядом с дульным срезом.

Проведение неразрушающего контроля канала ствола СПВ (8 на Фиг. 1) начинается нажатием кнопки в СПО на ПЭВМ, после чего УВВП (2 и 9 на Фиг. 1), получив сигнал от ПЭВМ на встроенный контроллер управления (6 на Фиг. 1), запускает движение зонда с цифровой камерой (1 на Фиг. 1) и кольцом его центрирования в канале ствола (3 на Фиг. 1) (ЗКК) до среза казенной части канала ствола, т.е. на расстояние, равное сумме длины канала ствола СПВ и расстояния от внешнего среза УВВП до дульного среза канала ствола (lст+L). Далее ЗКК движется назад, осуществляя съемку полного среза (на 360 градусов) внутренней поверхности канала ствола. При этом, если в СПО на ПЭВМ вручную не введены данные по участкам, на которых требуется проведение неразрушающего контроль (расстояние от среза казенной части ствола до начала участка и его длина), то съемка полного среза внутренней поверхности канала ствола СПВ осуществляется по всей его длине от казенной части к дульному срезу. Если в СПО на ПЭВМ введены данные по участкам, на которых требуется проведение неразрушающего контроль, то съемка полного среза внутренней поверхности канала ствола СПВ осуществляется только на этих участках последовательно при движении ЗКК от казенной части к дульному срезу. Последовательно полученные изображения автоматически передаются в СПО на ПЭВМ, где из них формируется развертка полного среза каждого участка.

В качестве пояснения необходимо отметить следующее:

1. Ввод, вывод и поворот ЗКК осуществляются посредством использования в УВВП направляющих колес на двух шаговых двигателях (4 и 5 на Фиг. 1), один из которых отвечает за движение ЗКК по оси канала ствола, второй - за поворот ЗКК вокруг своей оси.

2. Ввод, вывод и поворот ЗКК, а также получение изображений поверхности среза канала ствола осуществляется в автоматическом режиме СПО посредством использования данных по калибру (d на Фиг. 1) и длине канала ствола СПВ (lст на Фиг. 1), расстоянию от внешнего среза УВВП до дульного среза канала ствол (L на Фиг. 1) а, сектору съемки камерой поверхности канала ствола для указанного калибра СПВ, а также данных по участкам канала ствола, на которых проводится неразрушающий контроль (в частности, расстоянию от среза казенной части ствола до начала участков в миллиметрах и их длины миллиметрах).

Обнаружение, классификация и определение границ дефектов на цифровых изображениях развертки полного среза канала ствола (по всей его длине или на отдельных участкам) осуществляется СПО посредством СНС архитектуры YOLO, которая позволяет выделять общие признаки на различных изображениях каналов стволов после обучения на основе предварительно собранной базы данных и использовать выведенные закономерности для работы с новыми данными. Для адаптации работы архитектуры YOLO к выполнению неразрушающего контроля канала ствола проведено обучение СНС на базе данных из 7 наиболее распространенных дефектов канала ствола, представленных на Фиг.: 3 (определены в рамках проведенных научно-исследовательских работ):

- нагар - окисленный налет, остающийся на поверхности канала ствола после воздействия высоких температур на средства технического обслуживания СПВ (масла, смазки, специальные жидкости и т.п.);

- раковины - значительные углубления в металле на поверхности канала ствола, образовавшиеся в результате прогрессирующего разгара ствола и небрежного ухода за СПВ (образуются в результате длительной коррозии в местах скола хрома);

- коррозия - дефект поверхности в виде пятен или полос с рыхлой структурой окисной пленки, образовавшихся в результате попадания в ствол воды (влаги);

- сетка разгара - дефект в виде пересекающихся полосок или тонких линий на поверхности хромированных стволов, появляющийся в процессе стрельбы (с увеличением количества выстрелов в данных полосках образуются трещины, начинается выкрашивание хрома в виде точек, которое может привести к сколу хрома);

- скол хрома - наиболее сильно выраженный разгар хромового покрытия канала ствола;

- сыпь - первичное поражение поверхности канала ствола в виде точек и мелких крапин;

- царапины - дефект на поверхности канала ствола в виде черточек (иногда с заметным подъемом металла по краям), образующийся вследствие попадания в ствол частиц грязи (пыли, песчинок и т.п.).

Результатом работы СНС является карта дефектов канала ствола на цифровых изображениях развертки его полного среза (по всей длине ствола или на отдельных его участках), которая передается в БРМ, где на основе границ дефектов канала ствола производится расчет их геометрических и оптических метрик в соответствии с формулами, представленными в таблице на Фиг. 4. В результате работы БРМ для каждого из 7 дефектов канала ствола определяются:

- количество областей дефектов в штуках (i, шт.);

- общая площадь дефекта в процентах (Sобщ, %) относительно общей площади развертки полного среза канала ствола, полученной при проведении неразрушающего контроля (по всей длине ствола или на отдельных его участках), которая вычисляется по формуле

где Sp - площадь развертки полного среза канала ствола, полученная при проведении неразрушающего контроля (по всей длине ствола или на отдельных его участках); Si - площадь дефекта в i-той области;

- количество областей дефектов, имеющих высокую, умеренную и низкую компактность (характеризует кучность и локальность дефекта), в штуках (iq, шт. ), которые определяются по следующим правилам: если компактность дефекта в i-той области (q,) находится в пределах от 4 до 50 (4≤qi≤50), то дефект в данной области имеет высокую компактность; если 50<qi≤200, то дефект в данной области имеет умеренную компактность; если qi>200, то дефект в данной области имеет низкую компактность;

- количество областей дефектов, имеющих наименьшую, среднюю и наибольшую глубину, в штуках (iσ, шт.), которые определяются по следующим правилам: если среднеквадратическое отклонение яркости дефекта в i-той области (а,) находится в пределах от наименьшего среднеквадратического отклонения яркости дефекта из выявленных среднеквадратических отклонений яркостей дефектов для всех областей (σmin) до половины суммы наименьшего среднеквадратического отклонения яркости дефекта из выявленных среднеквадратических отклонений яркостей дефектов для всех областей и среднего среднеквадратического отклонения яркости дефекта из выявленных среднеквадратических отклонений яркостей дефектов для всех областей то дефект в данной области имеет наименьшую глубину; если σi находится в пределах от половины суммы наибольшего среднеквадратического отклонения яркости дефекта из выявленных среднеквадратических отклонений яркостей дефектов для всех областей и среднего среднеквадратического отклонения яркости дефекта из выявленных среднеквадратических отклонений яркостей дефектов для всех областей до наибольшего среднеквадратического отклонения яркости дефекта из выявленных среднеквадратических отклонений яркостей дефектов для всех областей (σmax), то дефект в данной области имеет наибольшую глубину; если то дефект в данной области имеет среднюю глубину.

Результаты работы СНС и БРМ (в частности, карта дефектов канала ствола на цифровых изображениях развертки его полного среза, количество областей для семи разных дефектов, общая площадь каждого дефекта, количество областей для каждого дефекта, имеющих высокую, умеренную и низкую компактность, и наименьшую, среднюю и наибольшую глубину) через блок вывода результатов неразрушающего контроля канала ствола СПВ выводятся (отображаются) на монитор ПЭВМ.

На Фиг. 5 и Фиг. 6 представлены примеры отображения результатов неразрушающего контроля канала ствола нарезного или гладкоствольного СПВ на мониторе ПЭВМ, получаемые оператором, не имеющим специальной подготовки и (или) квалификации, в любых условиях местности (лаборатория, мастерская, полигон и т.п.).

Одним из существенных отличительных признаков патентуемого изобретения, по сравнению с известными техническими решениями аналогов и прототипа, является использование ПАК (Фиг. 1), имеющего определенные состав и архитектуру (Фиг. 2), с помощью которого непосредственно проводится неразрушающий контроль канала ствола СПВ. Изменение ПАК, равно как и использование другого ПАК, не позволит достичь заявленного технического результата.

Вторым существенным отличительным признаком патентуемого изобретения является порядок (алгоритм) выполнения неразрушающего контроля канала ствола СПВ, в частности мероприятий по его подготовке и проведению. Изменение порядка (алгоритма) выполнения неразрушающего контроля канала ствола СПВ, равно как и использование другого порядка (алгоритма), не позволит достичь заявленного технического результата.

Третьим существенным отличительным признаком патентуемого изобретения является использование для получения карты дефектов канала ствола СПВ на цифровых изображениях развертки его полного среза СНС архитектуры YOLO, обученной на базе данных из 7 наиболее распространенных дефектов канала ствола, определенных в рамках проведенных научно-исследовательских работ (нагар, раковины, коррозия, сетка разгара, скол хрома, сыпь и царапины). Использование другого порядка обнаружения, классификации и определения границ дефектов на цифровых изображениях развертки полного среза канала ствола СПВ, равно как и обучение СНС на базе данных других дефектов канала ствола СПВ или другого их количества, не позволит достичь заявленного технического результата.

Четвертым существенным отличительным признаком патентуемого изобретения являются порядок расчета геометрических и оптических метрик дефектов канала ствола СПВ и правила, позволяющие определить на карте дефектов канала ствола СПВ количество областей для семи разных дефектов, общую площадь каждого дефекта, количество областей для каждого дефекта, имеющих высокую, умеренную и низкую компактность, и наименьшую, среднюю и наибольшую глубину. Изменение порядка расчета, равно как и использование других правил, приведет к ошибочным результатам.

Проведенные патентные исследования не выявили технических решений, ставших общедоступными в мире до даты приоритета заявленного изобретения и характеризующихся заявляемой совокупностью признаков, следовательно, можно предположить, что указанное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Для применения заявляемого изобретения используется несложный программно-аппаратный комплекс с универсальным, широко распространенным и доступным оборудованием, апробировано в опытно-промышленных условиях, что соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Похожие патенты RU2828190C1

название год авторы номер документа
Способ определения фактического состояния канала ствола артиллерийских орудий и устройство для его реализации 2023
  • Новиков Андрей Александрович
  • Зайцев Артем Алексеевич
  • Бочкарев Юрий Владимирович
  • Канунова Ольга Владимировна
  • Сухов Юрий Евгеньевич
RU2828997C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗНОСА КАНАЛА СТВОЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2007
  • Зверев Юрий Васильевич
  • Котляр Петр Ефимович
  • Мишнев Виктор Иванович
  • Назаренко Сергей Ильич
RU2368885C2
Многоствольная артиллерийская система 2017
  • Семенов Александр Алексеевич
  • Савицкий Владимир Яковлевич
  • Андреянов Вячеслав Васильевич
RU2685493C2
КОМПЛЕКТ БЕССТРЕЛЬБОВОГО КОНТРОЛЯ ПРИЦЕЛЬНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ 5,45-ММ АВТОМАТА КАЛАШНИКОВА ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ 2022
  • Донцов Андрей Владимирович
  • Фирман Валентин Валентинович
  • Кононенко Николай Владимирович
  • Иньшин Юрий Юрьевич
RU2788425C1
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ВЫВЕРКИ НУЛЕВЫХ ЛИНИЙ ПРИЦЕЛИВАНИЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ КАНАЛОВ ПРИЦЕЛОВ БРОНЕТАНКОВОГО ВООРУЖЕНИЯ 2018
  • Зубарь Алексей Владимирович
  • Гейнце Эдуард Александрович
  • Кирнос Василий Иванович
  • Щербо Александр Николаевич
  • Поздеев Андрей Николаевич
  • Панин Алексей Сергеевич
RU2695141C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСТРЕЛА ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2013
  • Болштянский Александр Павлович
  • Ивахненко Тарас Алексеевич
  • Болштянский Алексей Александрович
  • Щерба Виктор Евгеньевич
RU2546364C2
Наствольное газодинамическое устройство 2018
  • Дьячков Юрий Алексеевич
  • Краснов Михаил Николаевич
  • Камшин Сергей Валентинович
  • Устинов Евгений Михайлович
  • Мелин Евгений Павлович
RU2705369C1
СПОСОБ НАСТРОЙКИ КОМПЛЕКСА ТАНКОВОГО ВООРУЖЕНИЯ, ПУЛЬТ НАСТРОЙКИ И КОНТРОЛЯ 2008
  • Близгарев Валерий Петрович
  • Колесников Михаил Владимирович
  • Лукьянов Владимир Николаевич
  • Лукьянов Николай Антонович
  • Овчаренко Борис Сергеевич
  • Пчелкин Владимир Алексеевич
  • Савченко Юрий Васильевич
  • Серов Андрей Николаевич
  • Соколов Вячеслав Яковлевич
  • Шавва Петр Федосович
  • Макухин Виктор Николаевич
RU2418260C2
Способ текущей цифровой выверки прицелов с компенсацией положения прицельной марки на величину изгиба канала ствола 2020
  • Зубарь Алексей Владимирович
  • Пивоваров Владимир Петрович
  • Перов Сергей Анатольевич
  • Рослов Сергей Валерьевич
  • Хандорин Сергей Анатольевич
  • Кайсин Александр Сергеевич
  • Сметанин Иван Дмитриевич
RU2725677C2
БОЕПРИПАС УНИТАРНОГО ЗАРЯЖАНИЯ 2005
  • Глухов Александр Владимирович
RU2295696C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 828 190 C1

Реферат патента 2024 года Способ неразрушающего контроля канала ствола стрелково-пушечного вооружения методом компьютерного зрения

Изобретение относится к области исследований и диагностики огнестрельного оружия, а именно к способу неразрушающего контроля канала ствола стрелково-пушечного вооружения. Способ может быть использован при решении задач военного назначения. Неразрушающий контроль канала ствола проводят по всей его длине или на отдельных участках посредством получения изображений его поверхности камерой с дальнейшей их обработкой системой компьютерного зрения, которая состоит из сверточной нейронной сети для обнаружения и классификации дефектов и блока их пространственной разметки, обсчета геометрических и оптических метрик, с выводом следующих результатов: карта дефектов канала ствола стрелково-пушечного вооружения на цифровых изображениях развертки его полного среза, количество областей для семи разных дефектов, общая площадь каждого дефекта, количество областей для каждого дефекта, имеющих высокую, умеренную и низкую компактность и наименьшую, среднюю и наибольшую глубину. Технический результат - возможность проведения в любых условиях местности (лаборатория, мастерская, полигон и т.п.) неквалифицированным (не имеющим специальной подготовки) оператором неразрушающего контроля каналов стволов нарезного и гладкоствольного стрелково-пушечного вооружения и определения карты дефектов канала ствола на цифровых изображениях развертки его полного среза, количества областей для семи разных дефектов, общей площади каждого дефекта, количества областей для каждого дефекта, имеющих высокую, умеренную и низкую компактность и наименьшую, среднюю и наибольшую глубину, посредством несложного программно-аппаратного комплекса с универсальным оборудованием. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула изобретения RU 2 828 190 C1

1. Способ неразрушающего контроля канала ствола стрелково-пушечного вооружения методом компьютерного зрения, заключающийся в проведении неразрушающего контроля канала ствола посредством получения изображений его поверхности камерой с дальнейшей их обработкой системой компьютерного зрения посредством программно-аппаратного комплекса, отличающийся тем, что сначала с дульного среза канала ствола снимаются любые установленные устройства и на него при помощи нейлоновой ленты внешним срезом вплотную закрепляется устройство ввода, вывода и поворота зонда с цифровой камерой, включается персональная электронно-вычислительная машина и загружается программное обеспечение, в которое вводятся данные по калибру и длине канала ствола в миллиметрах, сектору съемки камерой поверхности канала ствола для указанного калибра стрелково-пушечного вооружения в градусах и расстоянию от внешнего среза устройства ввода, вывода и поворота зонда с цифровой камерой до дульного среза канала ствола стрелково-пушечного вооружения в миллиметрах, далее, после запуска, устройство ввода, вывода и поворота зонда с цифровой камерой запускает движение зонда с цифровой камерой до среза казенной части канала ствола, после чего, последовательно поворачиваясь на 360 градусов, он движется назад, осуществляя съемку полного среза внутренней поверхности канала ствола и автоматически передавая последовательно полученные цифровые изображения в программное обеспечение, где из них формируется развертка полного среза канала ствола, на которой посредством сверточной нейронной сети, обученной на предварительно сформированной базе данных по нагарам, раковинам, коррозии, сеткам разгара, сколам хрома, сыпи и царапинам, проводится обнаружение, классификация и определение границ этих дефектов, затем в блоке их пространственной разметки, обсчета геометрических и оптических метрик вычисляются периметр дефекта в одной области Р по формуле , где х, у - координаты точки, лежащей в области дефекта, Rгр.деф - граница области дефекта, площадь дефекта в одной области S по формуле где Rдеф - область дефекта, включая границу, компактность дефекта в одной области q по формуле среднее значение яркости в одной области дефекта m по формуле где I - матрица изображения, среднеквадратическое отклонение яркости дефекта в одной области σ по формуле общая площадь дефекта Sобщ в процентах относительно общей площади развертки полного среза канала ствола по формуле где Sp - площадь развертки полного среза канала ствола, i - количество областей дефектов, шт., Si - площадь дефекта в i-й области, и определяется количество областей дефектов, имеющих высокую, умеренную и низкую компактность iq, в штуках по правилам: если компактность дефекта в i-й области qi находится в пределах от 4 до 50, то дефект в данной области имеет высокую компактность, если 50<qi≤200, то - умеренную компактность, если qi,>200, то - низкую компактность; и количество областей дефектов, имеющих наименьшую, среднюю и наибольшую глубину iσ, в штуках по правилам: если среднеквадратическое отклонение яркости дефекта в i-й области σi находится в пределах от наименьшего среднеквадратического отклонения яркости дефекта из выявленных среднеквадратических отклонений яркостей дефектов для всех областей σmin до половины суммы σmin и среднего среднеквадратического отклонения яркости дефекта из выявленных среднеквадратических отклонений яркостей дефектов для всех областей σср, то дефект в данной области имеет наименьшую глубину, если σi находится в пределах от половины суммы наибольшего среднеквадратического отклонения яркости дефекта из выявленных среднеквадратических отклонений яркостей дефектов для всех областей σmax и σср до σmax, то - наибольшую глубину, если (σminср)⋅0,5≤σi≤(σmaxср)⋅0,5, то - среднюю глубину; затем через блок вывода результатов неразрушающего контроля канала ствола стрелково-пушечного вооружения на мониторе персональной электронно-вычислительной машины отображаются карта дефектов канала ствола на цифровых изображениях развертки его полного среза, количество областей для семи разных дефектов, общая площадь каждого дефекта, количество областей для каждого дефекта, имеющих высокую, умеренную и низкую компактность и наименьшую, среднюю и наибольшую глубину.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при подготовке к неразрушающему контролю канала ствола на зонд с цифровой камерой устанавливается кольцо его центрирования в канале ствола с диаметром на 0,2 мм меньше калибра стрелково-пушечного вооружения, которое движется в канале ствола вместе с зондом с цифровой камерой при проведении неразрушающего контроля.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при проведении неразрушающего контроля определенных участков канала ствола стрелково-пушечного вооружения в программное обеспечение на персональной электронно-вычислительной машине до его запуска вводятся данные по расстояниям от среза казенной части ствола до начала каждого из участков и их длина миллиметрах, при проведении неразрушающего контроля съемка полного среза внутренней поверхности канала ствола стрелково-пушечного вооружения осуществляется только на этих участках последовательно при движении зонда с цифровой камерой от казенной части к дульному срезу.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2828190C1

DE 4446235 A1, 27.06.1996
CN 111928729 A, 13.11.2020
KR 101957123 B1, 02.07.2019
Приспособление к ткацкому станку для кидки челнока 1928
  • Асафов Н.И.
SU16137A1
AU 6399796 A, 05.02.1997.

RU 2 828 190 C1

Авторы

Данякин Никита Вячеславович

Козлова Марина Александровна

Житков Владимир Валерьевич

Панков Дмитрий Александрович

Синьков Максим Георгиевич

Синькова Ульяна Константиновна

Даты

2024-10-07Публикация

2023-08-03Подача