图像识别系统在枪弹外观检测中的运用

　　外观检测作为枪弹装配生产最后的工序，需要通过对弹身 360°旋转检测，挑选出弹身有划伤、凹坑、油污、裂纹等缺陷的产品，才能保证枪弹的装箱合格率。目前枪弹生产中外观检测大都采用人工目视检测的方式，被检子弹由传输丝杠带动旋转，凭肉眼检查是否存在外观缺陷，这种简单重复的检测方式劳动强度大，人眼极易疲劳，长时间工作容易出现错检、漏检，造成极大的质量安全隐患。

　　作者采用图像识别系统对枪弹外观检测进行数字化和自动化研究，突破机枪弹外观检测技术瓶颈，研制成功12. 7 /14. 5 mm 枪弹外观图像检测系统。该系统采用线阵CCD 相机、线阵光源、配合枪弹自动上料及旋转机构，采集到的图像清晰，分辨率高，通过计算机对图像进行高速处理[1 -2],从而判断出弹壳/弹头表面疵病（ 划伤、凹坑、毛刺和裂痕） .

　　1 枪弹外观检测系统

　　枪弹外观图像检测系统采用两部线阵相机，分别对弹头、弹壳部分单独成像，根据检测标准得出各自检测结果，以此得出枪弹外观质量的综合判定结果，并将综合判定结果传送到电气控制系统进行分类统计。

　　1. 1 系统组成

　　枪弹外观图像检测系统由十工位转台、自动上（ 下） 料装置、子弹自对中旋转装置以及弹头检测线阵相机（ 2k） 、弹壳检测线阵相机（ 4k） 、光源、光源控制器、镜头、图像采集卡、编码器、图像处理软件、工业电脑等组成[3,4],其结构如图1 所示。

　　1. 2 枪弹外观检测过程

　　枪弹完成装药转配后通过平顶链条传送至十工位转台，转台带动枪弹进入检测工位后，下压气缸将枪弹压入对中定位模自动对中，在动力带动下沿自身中轴线做旋转运动，与子弹同步旋转的编码器控制相机采样频率，由线阵相机对弹头和弹壳分别进行成像，工业电脑对采集到的图像进行处理，得出弹壳和弹头部分的检测结果并判断是否合格。

　　1. 3 枪弹外观检测系统的指标

　　枪弹外观图像检测系统作为光机电一体化的复杂系统，采用多工位分步检测模式，分别对 14. 5/12. 7 mm 口径机枪弹弹壳、弹头进行外观检测，由控制系统做出综合评价，以达到机器视觉代替人眼对子弹分选的效果。本系统执行效率为 60 发/min,可对弹体表面的缺口、透孔、裂痕； 宽度≥0. 3 mm、长度≥4 mm 的线痕； 面积≥8 mm2的凹坑、污渍、划伤等外观缺陷做出有效判别。

　　2 图像检测系统

　　枪弹的外观质量检测系统如图 2 所示。

　　2. 1 成像原理

　　外观检测最关键的技术是图像采集，目前用于视觉识别的相机有面阵相机和线阵相机 2 种，面阵相机能够一次对一个平面成像，但是相对于枪弹这样的椎体零件，平面成像会导致曲面上的缺陷被拉升或压缩，造成误判。同时，面阵相机要求光源均匀照射在被摄面，杂光对其干扰较大，这增大了设备的技术难度，而且要拍摄整个柱面至少需要使用 3 部面阵相机。由于面阵相机的普遍分辨率不高，硬件成本高，不适合椎体零件的表面缺陷检测[5].

　　线阵相机一次仅对椎体表面纵向上的一条线进行成像，要完成整个椎体面的扫描需要椎体转过一个角度后，对下一条线进行成像，根据系统对检测精度的需求，椎体旋转 360°可完成 1 000 ~5 000 条线采像（ 由编码器控制采像起止点） .线阵相机分辨率较高，光源要求简单，特别适合椎度小的椎体类和圆柱体类零件的外观图像采集。

　　本系统采用高分辨率线阵相机，选用高亮度光源，配合弹体旋转机构，对弹壳及弹头表面分别进行高速扫描，通过图像采集卡用内存拷贝的方式将图像上传至计算机，完成弹体外表面的展开成像和图像采集。图 3、图 4 为弹头、弹壳部分展开照片。