基于三维X射线断层成像的固体推进剂多自由度试验平台

技术领域

本发明涉及固体推进剂技术领域，尤其涉及基于三维X射线断层成像的固体推进剂多自由度试验平台。

背景技术

制造固体推进剂时，不论是粒铸工艺、浇注工艺还是螺压工艺，药柱的内表面都可能存在微小裂纹、凹陷、划伤或有异物等缺陷，这些缺陷会影响固体推进剂的燃烧性能，所以在固体推进剂使用之前，需要对其内部的结构进行检测。

在对固体推进剂内部结构的完整性进行检测时，通常需要用到X射线，在使用X射线对固体推进剂进行拍摄时，由于固体推进剂凹陷或裂纹的位置可能重合，单方向的活动固体推进剂，会导致操作人员无法清晰观察到固体推进剂的内部结构中存在的缺陷，进而影响操作人员对固体推进剂的内部结构评估的精准性，并且在活动固体推进剂时，固体推进剂可能由于固定不牢固而晃动甚至脱落，从而导致X射线拍摄不清晰。

发明内容

为了克服上述背景技术中提到的缺点，本发明提供了基于三维X射线断层成像的固体推进剂多自由度试验平台。

本发明的技术方案是：基于三维X射线断层成像的固体推进剂多自由度试验平台，包括有外壳，外壳安装有控制终端，外壳安装有探测屏，外壳的内部滑动连接有X射线辐射器，外壳的内部安装有X射线探测器，外壳滑动连接有活动板，外壳的内部安装有第一液压推杆，第一液压推杆的伸缩端与活动板固接，外壳的内部固接有支撑板，支撑板通过连接架固接有支撑盘，活动板固接有第二液压推杆，第二液压推杆的伸缩端固接有固定盘，固定盘转动连接有环形板，环形板对称设置有第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴固接有转动架，转动架对称设置有第三液压推杆，第三液压推杆的伸缩端固接有夹具，转动架设置有用于锁紧固体推进剂的锁紧组件，第二液压推杆的伸缩端伸缩，改变固体推进剂与X射线辐射器的距离，第一伺服电机的输出轴带动固体推进剂转动，改变固体推进剂的偏转角度，第二液压推杆与第一伺服电机配合，使固体推进剂多方向运动。

此外，特别优选的是，转动架的轴线与支撑盘的轴线垂直并相交。

此外，支撑盘的上侧面向内凹陷，且从外侧向圆心其深度逐渐加深，方便夹具夹紧固体推进剂。

此外，特别优选的是，支撑盘的上侧设置有凹槽，防止固体推进剂在支撑盘的上侧晃动。

此外，特别优选的是，夹具为弹性夹爪，用于适应不同大小的固体推进剂。

此外，特别优选的是，外壳的内部安装有摄像头，外壳的内部安装有电动推杆，电动推杆的伸缩端与X射线辐射器固定连接。

此外，特别优选的是，转动架固接有第四液压推杆，第四液压推杆的伸缩端安装有电动滚轮，对称分布的夹具对向侧转动连接有均匀分布的转辊。

此外，特别优选的是，活动板固接有第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴键连接有活动杆，固定盘固接有固定环，固定环与活动杆转动连接，活动杆固接有齿轮，环形板固接有与齿轮啮合的齿圈。

此外，特别优选的是，锁紧组件包括有第五液压推杆，第五液压推杆安装于转动架，第五液压推杆的伸缩端固接有安装壳，第五液压推杆的伸缩端与相邻的安装壳之间固接有弹性拉绳，安装壳固接有柔性密封件，安装壳与相邻的柔性密封件之间形成储液腔，安装壳与相邻的柔性密封件之间储存有液体，对称分布的柔性密封件对向侧均安装有等距分布的锁紧块，相邻的锁紧块之间铰接，锁紧块远离相邻第五液压推杆的一侧固接有等距分布的吸盘，安装壳固接有第一固定块，柔性密封件固接有第二固定块，第一固定块与第二固定块通过滑动块滑动连接，第一固定块和第二固定块均位于储液腔内，第一固定块固接有等距分布的拉杆，拉杆贯穿相邻的吸盘和相邻的第二固定块，第五液压推杆连通有水泵，水泵通过送水管与储液腔连通。

此外，特别优选的是，吸盘与固体推进剂不接触时，储液腔内的液体处于未充盈状态。

本发明的有益效果：本装置通过对固体推进剂进行多自由度的调整，使X射线辐射器能够对不同大小和形状的固体推进剂进行全方位拍摄，使固体推进剂的内部结构被操作人员全面检测，提高检测的效果；通过支撑盘的上侧面向内凹陷，使固体推进剂与支撑盘之间存在空隙，方便夹具伸入到空隙中并对固体推进剂进行夹紧；夹具为弹性夹爪，使夹具能够夹紧不同直径的固体推进剂；通过锁紧组件对固体推进剂进行固定，利用水泵向储液腔中注水，使安装壳发生形变从而带动第一固定块远离第二固定块，第二固定块带动拉杆移动，使吸盘与固体推进剂之间形成负压，吸盘对固体推进剂进行吸附固定；水泵向储液腔中注水后，柔性密封件发生形变，使柔性密封件带动锁紧块和吸盘靠近并抱紧固体推进剂，使固体推进剂被固定牢固。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明活动板与第一液压推杆等零件的立体结构示意图。

图3为本发明转动架与固定盘等零件的立体结构示意图。

图4为本发明支撑板与支撑盘的立体结构示意图。

图5为本发明夹具与电动滚轮等零件的位置关系图。

图6为本发明图5的A处立体结构放大图。

图7为本发明的齿轮与齿圈等零件的位置关系图。

图8为本发明的安装壳与柔性密封件等零件的位置关系图。

图9为本发明的拉杆与吸盘等零件的位置关系图。

在图中：101、外壳，102、X射线辐射器，103、电动推杆，104、X射线探测器，105、活动板，106、第一液压推杆，107、支撑板，108、支撑盘，109、凹槽，110、第二液压推杆，111、固定盘，112、环形板，113、第一伺服电机，114、转动架，115、第三液压推杆，116、夹具，117、第四液压推杆，118、电动滚轮，119、转辊，201、第二伺服电机，202、活动杆，2021、固定环，203、齿轮，204、齿圈，301、第五液压推杆，302、安装壳，303、柔性密封件，304、锁紧块，305、吸盘，306、第一固定块，307、第二固定块，308、拉杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：基于三维X射线断层成像的固体推进剂多自由度试验平台，如图1-图6所示，包括有外壳101，外壳101的外侧安装有控制终端，外壳101的外侧安装有探测屏，外壳101内的上部滑动连接有X射线辐射器102，外壳101的内部安装有摄像头，摄像头用于观察固体推进剂的大小，外壳101内的上部安装有电动推杆103，电动推杆103的伸缩端与X射线辐射器102固定连接，摄像头根据固体推进剂的大小，将信息反馈给控制终端，控制终端控制电动推杆103的伸缩端带动X射线辐射器102往复移动，对固体推进剂进行扫描，外壳101的内部安装有X射线探测器104，外壳101内的中下部滑动连接有活动板105，外壳101内的中下部安装有第一液压推杆106，第一液压推杆106的伸缩端与活动板105固接，外壳101的内部固接有支撑板107，支撑板107通过连接架固接有支撑盘108，支撑盘108的上侧设置有凹槽109，凹槽109对固体推进剂进行限位，防止固体推进剂在支撑盘108的上侧不断晃动，活动板105固接有周向分布的四个第二液压推杆110，四个第二液压推杆110的伸缩端固接有圆环形的固定盘111，固定盘111的上侧面转动连接有环形板112，环形板112设置有两个对称分布的第一伺服电机113，第一伺服电机113的输出轴固接有转动架114，转动架114的轴线与环形板112的轴线垂直，转动架114的轴线与支撑盘108的轴线垂直并相交，操作人员将固体推进剂放在凹槽109内，使固体推进剂位于支撑盘108的中间位置，转动架114前后对称设置有第三液压推杆115，第三液压推杆115的伸缩端固接有夹具116，夹具116为弹性夹爪，其内部安装有弹簧，用于夹取不同直径的固体推进剂，支撑盘108的上侧面向内凹陷，且从外侧向圆心其深度逐渐加深，使固体推进剂的两端与支撑盘108接触，固体推进剂的下侧与支撑盘108留有空隙，使夹具116固定固体推进剂时，夹具116的下侧伸入到空隙中，方便夹具116夹紧固体推进剂，转动架114设置有用于锁紧固体推进剂的锁紧组件，转动架114固接有第四液压推杆117，第四液压推杆117的伸缩端安装有电动滚轮118，电动滚轮118带动固体推进剂自转，对称分布的夹具116对向侧均转动连接有均匀分布的转辊119，第二液压推杆110的伸缩端上下移动，改变固体推进剂与X射线辐射器102的距离，进而调节X射线辐射器102拍摄固体推进剂的清晰度，第一伺服电机113的输出轴带动固体推进剂转动，改变固体推进剂的偏转角度，第二液压推杆110、第一伺服电机113和电动滚轮118配合，使固体推进剂多方向运动，保证操作人员对固体推进剂内部结构检测的全面性。

如图5和图7所示，活动板105上侧面的前部固接有第二伺服电机201，第二伺服电机201的输出轴键连接有活动杆202，固定盘111固接有与活动杆202转动连接的固定环2021，活动杆202固接有齿轮203，环形板112的上侧面固接有与齿轮203啮合的齿圈204。

当使用本装置对固体推进剂的内部结构进行检测时，操作人员将固体推进剂放在凹槽109内，向内凹陷的支撑盘108将固体推进剂的两端撑起，使固体推进剂与支撑盘108之间留有空隙，操作人员通过控制终端开启第三液压推杆115，左右对称分布的四个第三液压推杆115的伸缩端向内移动，使对称分布的四个夹具116逐渐靠近固体推进剂，当夹具116上的转辊119与固体推进剂接触时，夹具116产生形变，夹具116内部的弹簧被压缩，夹具116张开，对向移动的两个夹具116为一组，两组夹具116对固体推进剂的两端进行夹紧，使固体推进剂保持稳定，随后操作人员通过控制终端开启第二液压推杆110，第二液压推杆110的伸缩端向上移动，使固定盘111带动转动架114向上移动至支撑盘108的上方，避免转动架114与支撑盘108碰撞，操作人员通过控制终端开启第一液压推杆106，第一液压推杆106的伸缩端带动活动板105向左移动，活动板105通过第二液压推杆110带动固定盘111与环形板112向左移动，从而使转动架114通过第三液压推杆115和夹具116带动固体推进剂向左移动至X射线探测器104的上方，随后操作人员通过控制终端控制第二液压推杆110复位。

当固体推进剂位于X射线探测器104的上方时，操作人员通过控制终端开启X射线辐射器102、X射线探测器104和摄像头，摄像头对固体推进剂的大小进行观测，并将信息反馈给控制终端，控制终端开启电动推杆103，电动推杆103的伸缩端带动X射线辐射器102左右往复移动，固体推进剂的直径和长度越大，X射线辐射器102的活动范围越大，保证X射线辐射器102发出的X射线全面覆盖固体推进剂，X射线探测器104将固体推进剂的内部结构反馈给探测屏，操作人员通过探测屏对固体推进剂的内部结构进行分析。

在操作人员开启X射线辐射器102时，第二液压推杆110的伸缩端处于收缩状态，X射线辐射器102首先对固体推进剂进行整体拍摄，并将固体推进剂的内部结构图像展示到探测屏上，操作人员对固体推进剂的内部结构进行初步判断，随后操作人员需要根据固体推进剂内部可能存在裂缝或异物的位置进行进一步观察，操作人员通过控制终端操作第二液压推杆110的伸缩端向上移动，从而带动夹具116与固体推进剂向上移动，X射线辐射器102与固体推进剂之间的距离变小，X射线探测器104反馈给探测屏的图像局部放大，使操作人员更清晰地观察到固体推进剂的内部结构。

当操作人员对固体推进剂进行检测时，操作人员通过控制终端关闭X射线辐射器102，开启第四液压推杆117，对称分布的第四液压推杆117的伸缩端伸出，使电动滚轮118与固体推进剂接触，随后操作人员通过控制终端开启电动滚轮118，电动滚轮118带动固体推进剂自转，固体推进剂转动的过程中，转辊119进行转动，两组夹具116使固体推进剂在转动的同时保持水平状态，当固体推进剂转动操作人员需要的位置时，操作人员通过控制终端关闭电动滚轮118，控制第四液压推杆117的伸缩端复位，并开启X射线辐射器102，操作人员对探测屏的图像进行分析，随后操作人员重复上述操作，对固体推进剂进行全面检测。

当操作人员需要改变固体推进剂的运动方式并对固体推进剂进行检测时，操作人员通过控制终端关闭X射线辐射器102，开启第二伺服电机201，使第二伺服电机201的输出轴通过活动杆202带动齿轮203转动，齿轮203通过齿圈204带动环形板112转动，对称分布的两个第一伺服电机113绕环形板112的轴线转动，从而带动固体推进剂绕环形板112的轴线转动，使固体推进剂的朝向改变，随后操作人员通过控制终端关闭第二伺服电机201，并开启X射线辐射器102，X射线辐射器102将固体推进剂内部结构的图像展示给探测屏，操作人员通过探测屏的图像对固体推进剂内部结构进行分析，操作人员重复上述操作，对固体推进剂的内部结构进行全面观察，当操作人员完成对固体推进剂的检测后，操作人员通过控制终端首先关闭X射线辐射器102，复位第四液压推杆117和第一液压推杆106，随后复位第二液压推杆110、第一伺服电机113和第二伺服电机201，最后控制第三液压推杆115复位。

实施例2：在实施例1的基础之上，如图7-图9所示，锁紧组件包括有第五液压推杆301，第五液压推杆301安装于转动架114，第五液压推杆301的伸缩端固接有C形的安装壳302，安装壳302为柔性材质，第五液压推杆301的伸缩端与相邻的安装壳302之间固接有弹性拉绳，安装壳302固接有C形的柔性密封件303，弹性拉绳使安装壳302和柔性密封件303保持张开状态，安装壳302与相邻的柔性密封件303之间形成储液腔，安装壳302与相邻的柔性密封件303之间储存有水，柔性密封件303的凹陷侧安装有等距分布的锁紧块304，相邻的锁紧块304之间铰接，锁紧块304远离相邻第五液压推杆301的一侧固接有等距分布的吸盘305，吸盘305用于吸附固体推进剂，防止固体推进剂脱落，安装壳302固接有沿其弧形面等距阵列的第一固定块306，柔性密封件303固接有沿其弧形面等距阵列的第二固定块307，第一固定块306与相邻的第二固定块307相互接触，第一固定块306与相邻的第二固定块307通过滑动块滑动连接，第一固定块306和第二固定块307均位于储液腔内，第一固定块306固接有等距分布的拉杆308，拉杆308贯穿相邻的吸盘305和相邻的第二固定块307，拉杆308向内收缩，使吸盘305吸附固体推进剂，拉杆308向外伸出，使吸盘305松开固体推进剂，吸盘305与固体推进剂不接触时，储液腔内的液体处于未充盈状态，拉杆308与相邻的吸盘305配合，使吸盘305对固体推进剂进行固定，第五液压推杆301连通有水泵，水泵通过送水管与储液腔连通，水泵将水注入到储液腔中，使吸盘305对固体推进剂进行固定，水泵将水抽出储液腔，使吸盘305松开固体推进剂。

当操作人员需要对固体推进剂的两端进行监测时，操作人员通过控制终端开启对称分布的两个第一伺服电机113，并开启锁紧组件，使锁紧组件对固体推进剂进行锁紧，防止固体推进剂从对称分布的夹具116之间脱落，对称分布的两个第一伺服电机113通过夹具116与锁紧组件带动固体推进剂绕转动架114的轴线转动，使固体推进剂的轴线与水平面形成夹角，操作人员通过控制终端关闭第一伺服电机113和锁紧组件，并开启X射线辐射器102，X射线辐射器102将X射线照射在固体推进剂表面，X射线探测器104将固体推进剂的内部结构反馈给探测屏，操作人员对固体推进剂的内部结构进行检测分析，随后操作人员重复上述操作，对处于不同偏转角度的固体推进剂内部结构进行观察和分析，保证操作人员对固体推进剂的内部结构进行全面检测，电动滚轮118与锁紧组件不同时工作，防止锁紧组件损坏固体推进剂。

操作人员通过控制终端开启锁紧组件后，第五液压推杆301的伸缩端伸出并逐渐靠近固体推进剂，当位于柔性密封件303中部的吸盘305与固体推进剂接触时，第五液压推杆301的伸缩端停止移动，位于柔性密封件303上部和下部的吸盘305未与固体推进剂接触，固体推进剂和与其接触的吸盘305之间形成密封空间，水泵将水注入到储液腔中，随着储液腔中水的增多，水挤压安装壳302，使安装壳302向外扩张，安装壳302带动第一固定块306向外移动，第一固定块306带动相邻的拉杆308远离固体推进剂，使固体推进剂和与其接触的吸盘305之间形成负压空间，吸盘305对固体推进剂进行吸附，随着储液腔中水的继续增多，水挤压柔性密封件303和安装壳302，使安装壳302继续扩张，柔性密封件303发生形变，使柔性密封件303挤压上部和下部的锁紧块304，锁紧块304带动相邻的吸盘305与固体推进剂接触，随着拉杆308继续回缩，位于柔性密封件303上部和下部的吸盘305对固体推进剂进行吸附和固定，当操作人员检测完毕后，操作人员通过控制终端控制水泵将水从储液腔中抽出，吸盘305与固体推进剂之间的负压逐渐恢复至大气压，安装壳302带动第一固定块306靠近相邻的第二固定块307，吸盘305不再吸附固体推进剂，随后操作人员通过控制终端控制第五液压推杆301复位。

以上所述仅为本发明的实施例子而已，并不用于限制本发明。凡在本发明的原则之内，所作的等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明未作详细阐述的内容属于本专业领域技术人员公知的已有技术。