范晋伟，刘益嘉，陈 玲

（北京工业大学 机械与应用电子工程学院，北京 100024）

0 引言

某型固体火箭发动机药柱内部深度达7米，为了完成对于药柱的检验，设计了药柱内壁表面无损检测装置[1,2]。该装置主要由升降小车，三级伸缩气缸，伺服电机，工业相机等组成。由于三级气缸前端的伺服电机和工业相机产生的力矩较大，为保证检测精度，检测时采用双向检测，则三级气缸的伸缩距离控制在3.5米[3]。该检测装置已经设计生产完毕，已经投入生产试运行中。如图1所示。

图1 药柱内壁表面无损检测装置

当伸缩距离较大时，由于伺服电机和工业相机的重力影响，仍然产生较大挠度，影响拍摄精度，故设计了三级气缸悬臂挠度补偿机构，和挠度误差检测装置，保证在悬臂的任何工作位置的挠度控制在3mm以内。

1 硬件结构

1.1 整体结构

整台药柱内壁表面无损检测装置有升降小车，三级气缸，伺服电机，工业相机，电气柜，气泵等组成，整体结构类似于悬臂梁，而三级气缸是水平安装在升降小车上，当三级气缸伸出时，会产生较大挠度。仿真效果图如图2所示。

图2 仿真图

为了满足拍摄时的精度要求，减小挠度，对现有的结构进行了改进，利用反向补偿的原理，改变三级气缸水平放置的结构，使三级气缸前部上翘一定高度，三级气缸与底板水平面之间产生一个仰角。通过对三级气缸仰角的大小控制，保证三级气缸前端的工业相机在任何伸出位置都能够满足拍摄位置要求。……