摘 要： 枪弹弹头为轴对称性部件，弧形曲线、整体外形的特殊性导致其测量难度较大。视觉技术的发展使其测量成为了现实，它可以克服人工测量、卡规测试等一系列弊端。文章以视觉技术测量理论为基础，研究设计了针对某型孔径枪弹弹头测量的自动设备。
关键词：枪弹;弹头;检测
传统的枪弹弹头尺寸检验、重量测量采用肉眼加量具的方式，工作效率低、漏检误判概率大。枪弹弹头具有批量大、抽样检验[1]频次高、测量精度高、检验项目多、重复性大等特点，自动测量设备成为了必然趋势。集成式自动测量设备结合光、机、电等技术，可靠性强，操作简便，可有效改善上述弊端。
1.测量设备总体设计
测量设备主要由供料装置、光学成像系统、重量检测装置、机械手臂、控制系统、分类槽等构成。弹头首先由机械手放置于重量测量装置上，重量数据采集完成后，控制控制系统进行符合性判别，不合格品由机械手送至重量不合格品存放槽中，合格品送至尺寸测量系统内(光学成像系统)，光学成像系统采集弹头的弧形尺寸、尖端直径、圆柱部直径、尾端锥度等指标数据，数据送至控制系统进行符合性判别，机械手根据控制系统下达的分类指令将弹头送至制定的分类槽，同时控制系统记录全部判别数据;当全部样品检验完毕后，控制系统生成检验报表。如图1所示为弹头自动测量设备原理框图。
2.重量测量系统的设计与选择
重量测量系统一是要考虑到被测物的重量公差值，选取的测量精度要尽可能是公差值的1/10;二是要考虑到响应速率，由于重量测量多为重力传感器类型，传感器平衡时间指标需要加以考虑，便于后续软件设计;三是要考虑到外来误差，如测量后被测物带来的残余物体，每次测量后要有归零设置;四是要考虑检测周期，尽可能选择可靠性较强的设备，便于后续大批量检测需要;五是要考虑电磁影响，要选择抗电磁干扰能力强的的测量色设备;六是重量测量装置要具有良好的数据互传功能，具有可开发性接口。
基于以上考虑，本系统选择了上海方瑞公司生产的FA系列天平作为重量测量系统主要装置。
3.光学成像系统的设计与选择
光学成像系统主要功能是实现对弹头的外形图像的获取，为控制系统提供准确的图像数据，控制系统依据视觉技术分析软件进行尺寸的符合性判断。
光学成像系统的光照方式直接影响到图像的质量[2]。试验表明，直射光拍摄的弹头图像，靠近轴向中心有一条灰度极高的反射带，与背景灰度很接近，给后期的图像处理带来不便。枪弹弹头属回转对称型部件，只需要提取其图像边缘即可满足要求。
图像拍摄过程中不可避免会有杂光影响，杂光会带来一定误差，直接造成测量结果的精度下降，本系统采用红外平行光加滤光片方式改善这一弊端。
成像系统的测量精度X选择主要取决于图像接收器的尺寸(高度为h，宽度为l)及其分辨率(水平分辨率为x,纵向分辨率为y)、被测物的大小(长度L和直径D)、光学放大倍率M。几者的关系是选择接收器的主要依据的数据指标。
接收器高度、弹头长度、放大倍率的关系为：
h≥LM (1)
同理可得：
l≥DM (2)
水平分辨率、接收器宽度与测量精度应满足(3)式关系：
(l/x)/M≤X (3)
同理可得：
(h/x)/M≤X (4)
以上关系式是设计光学成像系统必须加以考虑的。
图像采集卡作用是将图像接收器输出的图像信号进行采样、保持、量化及编码，并将其转化后的图像数字信号存储在图像存储通道中，便于控制系统获得所需的数字图像。图像采集卡要根据测量速率、前端成像系统像素数、动/静态测量方式来确立相关参数以备确立型号。
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4.供料装置的设计与选择
供料装置在弹头(被测物)准备阶段完成排序并输出准备好信号。目前常用的排序装置是震动料斗和转盘，考虑到现有条件，装置采用震动料斗进行排序，其原理文章不再赘述。
弹头的尺寸、镜头的景深，需要将其输送至指定的待测区域，便于获取有效的测量结果。装置采用机械手的方式进行目标的抓取、输送和分类。
5.分类装置的设计
控制系统根据软件分析结果，依据不同类别进行分类，主要设计上采用机械手和料槽的方式进行实现。同时分类装置依据弹头具有钢芯的特点，综合运用点电磁辅助分类，确保分类可靠，便于后续复验。
分类装置分类后，依据测量数据，记录累加每次测量结果，控制系统及时生成检验报表，和质量趋势图，为后续质量控制和生成提供直观的数字依据。
6.结束语
文章以改进传统的枪弹弹头检验测量方式为目的，对自动测量设备的已经环境和搭建注意事项进行了分析与设计，根据设备的测量要求，确立了图像的获取方式选取原则。总体设计具有较好的可操作性，对同行业具有一定的参考价值。——论文作者：张林 张晓永 孙昊
