某型孔徑槍彈彈頭通用檢測設備硬件設計

發布時間：2020-06-08所屬分類：科技論文瀏覽：1249次

摘 要： 摘 要： 槍彈彈頭為軸對稱性部件，弧形曲線、整體外形的特殊性導致其測量難度較大。視覺技術的發展使其測量成為了現實，它可以克服人工測量、卡規測試等一系列弊端。文章以視覺技術測量理論為基礎，研究設計了針對某型孔徑槍彈彈頭測量的自動設備。 關鍵詞：

　　摘 要： 槍彈彈頭為軸對稱性部件，弧形曲線、整體外形的特殊性導致其測量難度較大。視覺技術的發展使其測量成為了現實，它可以克服人工測量、卡規測試等一系列弊端。文章以視覺技術測量理論為基礎，研究設計了針對某型孔徑槍彈彈頭測量的自動設備。

　　關鍵詞：槍彈;彈頭;檢測

　　傳統的槍彈彈頭尺寸檢驗、重量測量采用肉眼加量具的方式，工作效率低、漏檢誤判概率大。槍彈彈頭具有批量大、抽樣檢驗[1]頻次高、測量精度高、檢驗項目多、重復性大等特點，自動測量設備成為了必然趨勢。集成式自動測量設備結合光、機、電等技術，可靠性強，操作簡便，可有效改善上述弊端。

　　1.測量設備總體設計

　　測量設備主要由供料裝置、光學成像系統、重量檢測裝置、機械手臂、控制系統、分類槽等構成。彈頭首先由機械手放置于重量測量裝置上，重量數據采集完成后，控制控制系統進行符合性判別，不合格品由機械手送至重量不合格品存放槽中，合格品送至尺寸測量系統內(光學成像系統)，光學成像系統采集彈頭的弧形尺寸、尖端直徑、圓柱部直徑、尾端錐度等指標數據，數據送至控制系統進行符合性判別，機械手根據控制系統下達的分類指令將彈頭送至制定的分類槽，同時控制系統記錄全部判別數據;當全部樣品檢驗完畢后，控制系統生成檢驗報表。如圖1所示為彈頭自動測量設備原理框圖。

　　2.重量測量系統的設計與選擇

　　重量測量系統一是要考慮到被測物的重量公差值，選取的測量精度要盡可能是公差值的1/10;二是要考慮到響應速率，由于重量測量多為重力傳感器類型，傳感器平衡時間指標需要加以考慮，便于后續軟件設計;三是要考慮到外來誤差，如測量后被測物帶來的殘余物體，每次測量后要有歸零設置;四是要考慮檢測周期，盡可能選擇可靠性較強的設備，便于后續大批量檢測需要;五是要考慮電磁影響，要選擇抗電磁干擾能力強的的測量色設備;六是重量測量裝置要具有良好的數據互傳功能，具有可開發性接口。

　　基于以上考慮，本系統選擇了上海方瑞公司生產的FA系列天平作為重量測量系統主要裝置。

　　3.光學成像系統的設計與選擇

　　光學成像系統主要功能是實現對彈頭的外形圖像的獲取，為控制系統提供準確的圖像數據，控制系統依據視覺技術分析軟件進行尺寸的符合性判斷。

　　光學成像系統的光照方式直接影響到圖像的質量[2]。試驗表明，直射光拍攝的彈頭圖像，靠近軸向中心有一條灰度極高的反射帶，與背景灰度很接近，給后期的圖像處理帶來不便。槍彈彈頭屬回轉對稱型部件，只需要提取其圖像邊緣即可滿足要求。

　　圖像拍攝過程中不可避免會有雜光影響，雜光會帶來一定誤差，直接造成測量結果的精度下降，本系統采用紅外平行光加濾光片方式改善這一弊端。

　　成像系統的測量精度X選擇主要取決于圖像接收器的尺寸(高度為h，寬度為l)及其分辨率(水平分辨率為x,縱向分辨率為y)、被測物的大小(長度L和直徑D)、光學放大倍率M。幾者的關系是選擇接收器的主要依據的數據指標。

　　接收器高度、彈頭長度、放大倍率的關系為：

　　h≥LM (1)

　　同理可得：

　　l≥DM (2)

　　水平分辨率、接收器寬度與測量精度應滿足(3)式關系：

　　(l/x)/M≤X (3)

　　同理可得：

　　(h/x)/M≤X (4)

　　以上關系式是設計光學成像系統必須加以考慮的。

　　圖像采集卡作用是將圖像接收器輸出的圖像信號進行采樣、保持、量化及編碼，并將其轉化后的圖像數字信號存儲在圖像存儲通道中，便于控制系統獲得所需的數字圖像。圖像采集卡要根據測量速率、前端成像系統像素數、動/靜態測量方式來確立相關參數以備確立型號。

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　　4.供料裝置的設計與選擇

　　供料裝置在彈頭(被測物)準備階段完成排序并輸出準備好信號。目前常用的排序裝置是震動料斗和轉盤，考慮到現有條件，裝置采用震動料斗進行排序，其原理文章不再贅述。

　　彈頭的尺寸、鏡頭的景深，需要將其輸送至指定的待測區域，便于獲取有效的測量結果。裝置采用機械手的方式進行目標的抓取、輸送和分類。

　　5.分類裝置的設計

　　控制系統根據軟件分析結果，依據不同類別進行分類，主要設計上采用機械手和料槽的方式進行實現。同時分類裝置依據彈頭具有鋼芯的特點，綜合運用點電磁輔助分類，確保分類可靠，便于后續復驗。

　　分類裝置分類后，依據測量數據，記錄累加每次測量結果，控制系統及時生成檢驗報表，和質量趨勢圖，為后續質量控制和生成提供直觀的數字依據。

　　6.結束語

　　文章以改進傳統的槍彈彈頭檢驗測量方式為目的，對自動測量設備的已經環境和搭建注意事項進行了分析與設計，根據設備的測量要求，確立了圖像的獲取方式選取原則�？傮w設計具有較好的可操作性，對同行業具有一定的參考價值。——論文作者：張林 張曉永 孫昊

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