中大口径弹体尺寸自动检测技术.docx
摘要：为解决传统中大口径弹体尺寸检测手段落后、人工成本高且检测结果不准确的问题，设计了一种中大口径弹体尺寸自动检测装置。该装置利用核心检测元器件激光位移传感器和工业相机配合，实现对弹体主要尺寸的自动检测,且检测结果准确，装置运行高效、稳定。关键词：自动检测；中大口径弹体；激光测距；机器视觉O引言在机械制造领域，检测手段一直是制约该领域制造模式转型升级的重要因素。传统生产模式中，大部分产品的关键尺寸检测、螺纹检测等仍然采用人工检测方式，检测手段落后，劳动强度大，检测精度差，最终造成生产成本增加、产品质量低下等一系列问题。基于以上情况，本文设计了一种中大口径弹体尺寸自动检测装置，改变了传统检测工艺，采用机器视觉技术、激光传感技术等先进检测手段，实现对弹体尺寸的自动检测和数据采集，装置运行安全、稳定、可靠，对于提升军工装备生产检测过程的自动化水平具有重大意义。1 总体思路中大口径弹体结构具有相似性，检测的主要尺寸和位置基本相同。按弹体结构，将弹体需检验的尺寸分为弹体内膛尺寸及弹体外形尺寸。弹体内膛尺寸主要检测距口部端面不同距离处的内径、弹体内膛深度、底凹直径；弹体外形尺寸主要检测弹体外径、定心部尺寸及位置度、铜带尺寸及位置度、端口直径。按检测尺寸需求，将检测设备分为内膛尺寸检测机和外形尺寸检测机。检测机的设计，兼容检测不同口径、结构相似类型的弹体，检测机使用过程中，通过调整相机单元安装位置、更换工装夹具、更换量规测头、更换仿形测杆、更换弹体基座等硬件，调用预先设置的软件，实现不同产品的兼容检测。2 设备检测原理2.1内膛尺寸检测机2.1.1设备结构设计设计内膛尺寸检测机，用于弹体内膛尺寸检测，包括距口部端面不同距离处的内径、弹体内膛深度、底凹直径。内膛尺寸检测机由物料转运机构及主检测单元组成。物料转运机构完成被检弹体的上料、检测单元间转运及下料，实现弹体检测的自动化。检测机的主检测单元由弹体内膛深度检测工位、内径检测工位、壁厚工位等主要单元构成。2.1.2检测运行原理(1)弹体内膛深度检测如图1所示。仿附测H籍山移动机构相机不口但券整降移动机构央舜It梏些座4*单Je电题仿影SHf移动机构图1弹体内膛深度检测示意图检测时，转运机构夹持弹体放置在固定基座上，测杆移动机构带动仿形测杆移动，仿形测杆接触腔体底端(通过传感器反馈是否接触)，相机单元采集测杆露出腔体端口位置的图像信息，处理器通过专用算法,处理得到弹体内膛深度信息。其中，仿形测杆上设计了刻度标志线，用于弹体内膛深度计算。仿形测杆使用特殊材料制作，长时间使用不会变形，在保证检测精度的同时，确保不会对炮弹内部喷漆造成损伤。(2)内径检测如图2所示。图2内径检测示考图内径检测原理：内径测量机构带动接触式电子内径卡规移动至指定测量位置f触发内径测量，分别测量出不同位置处的内径f电子内径卡规将测量结果传输至系统处理器f处理器对卡规传输结果进行处理，得出内径尺寸并显示在读数显示器上一内径卡规复位完成检测动作。此处,指定测量位置的确定，通过专门设计的辅助定位杆实现，辅助定位杆移动接触腔体底部，系统读取初始位置，卡规移动机构依次向外移动增加指定距离，实现定位。弹体中心的找正，通过辅助仿形机构实现，仿形机构参照现人工量具的实践经验，并辅助柔性机构进行设计。（3）底凹直径检测如图3所示。图3底凹直径检测示意图检测时，使用电子塞规检测，自动测量机构带动电子塞规移动至指定位置测量，塞规直接将测量结果传输至系统处理器，处理器对卡规传输结果进行处理，得出内径尺寸并显示在读数显示器上，电子塞规复位，完成检测动作。系统工作时，完成一次测量后，工位上的弹体夹持基座带动弹体旋转90。，再次检测相同位置处的内径尺寸，通过两次抽样检测，保证检测结果的可靠性。2.2外形尺寸检测机2.2.1 设备结构设计外形尺寸检测机如图4所示。图4外形尺寸检测机外形尺寸检测机，用于弹体外形尺寸检测，包括弹体指定位置处的外径，定心部尺寸、位置度及同轴度，铜带尺寸、位置度及同轴度，端口直径。外形尺寸检测机由物料转运机构及主检测单元组成。2.2.2 检测运行原理外形尺寸检测示意图如图5所示。检测时，相机单元移动机构带动相机单元沿弹体轴向移动，相机采集弹体口部至底部的截面轮廓图像（光源与相机单元联动安装，同步移动）；采集完成后，旋转基座带动弹体旋转60。，相机采集弹体另一截面的轮廓图像；旋转基座带动弹体再次旋转60。，相机采集另一截面的轮廓图像；采集完成后，相机单元复位；处理器使用专用算法，处理采集到的轮廓图像，得出弹体定心部的位置度、指定位置外径。图5外形尺寸检测示意图相机单元移初机构主要检测流程如下：放置产品一对产品进行轴向定位一通过压紧气缸对产品进行径向定位一相机驱动组件驱动相机单元对产品进行拍照f产品绕自身轴线等间隔转动多截面采集产品轮廓一相机单元复位一处理器利用专用算法得出产品尺寸信息一不合格品剔除并喷码f检测完成。检测过程中，相机单元从3个截面采集弹体的轮廓图像，提高了取样的代表性，结合高精度的工业相机和专用算法，保证检测结果的可靠性。对于铜带及定心部的检测，采集定心部及铜带位置的图像时，相机连续触发，连续多张采集图像，保证图像取样的可靠性，算法处理时,基于连续图像处理，得出铜环及定心部的尺寸信息，保证检测结果的可靠性。在轴向及径向定位过程中，通过带驱动单元的V型支撑组件和可浮动式压紧滚轮等特殊结构来保证定位的准确性，转产时无需更换工装,只需更换系统配置和更改固定基准的安装位置。3结语本文设计的中大口径弹体尺寸自动检测装置，改变了传统检测工艺,采用机器视觉技术、激光测距技术等先进的测量手段，实现对中大口径弹体主要尺寸的自动检测，减少检验工序的人员数量，提高了产品质量。经在某型弹体上验证，该检测设备能够满足弹体内膛及外形尺寸自动检测要求，检测结果可靠，可实现弹体尺寸检测自动化及信息自动采集和数据处理，对于全面促进企业制造技术转型升级具有重大意义。
