CN103900424A - 一种使用线扫相机的枪弹炮弹视觉检测设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用线扫相机的枪弹炮弹视觉检测设备及方法，所述设备包括上料料盘、吊臂、不良品出口、良品出口、推料模块、压料凸轮、线扫相机、线光源、旋转台模块、料模、机架、凸轮分度转盘、不良品排料模块及压料模块，以及一线扫相机，通过线扫相机可以较方便地配置线扫光源，让物料不同的缺陷体现出更好的对比度。

Description

一种使用线扫相机的枪弹炮弹视觉检测设备和方法

技术领域

本发明涉及一种枪弹炮弹视觉检测设备和方法，尤其是一种使用线扫相机的枪弹炮弹视觉检测设备和方法。

 

背景技术

枪弹炮弹作为轻武器常规弹药之一，结构看似简单，但枪弹炮弹的外观和尺寸缺陷会直接影响射击精准度，而且军用枪弹炮弹具有生产和加工精度要求高的特点，所以，在出厂前都要经过极为严格的表面缺陷检测和相关尺寸检测，检测合格后方可出厂在军队中使用。目前，我国枪弹炮弹检测手段、方法和设备还处于传统阶段，主要依靠人工及肉眼检验质量。这种方式的缺点是：劳动强度高、费时费力，效率低下，无法满足当前生产的需要；由于人眼检测的局限性，有些缺陷和尺寸无法用肉眼检测出来；人工检测具有很强的主观性，从而造成检测精度低、可靠性差，给枪弹炮弹的生产带来了潜在的隐患。

因此，使用自动视觉检测技术提高枪弹炮弹检测精度和效率是一项亟待解决的问题。此前使用了面帧相机来进行自动枪弹炮弹视觉检测，但在自动枪弹炮弹视觉检测中使用面帧相机依然存在着不少问题，例如：使用面帧相机时，每过90度或120度，相机拍摄一次图像，所以至少需要拍摄三次才能成一幅完整的枪弹炮弹图像，效率低；面帧方式导致获取曲面图像时聚焦不清，中间清楚两侧模糊；耗时导致设备检测效率低；成像质量差导致有些缺陷检测不出来，尺寸测量的精度差；面帧相机的打光方式比较困难，无法将弧形曲面上的缺陷拍摄清楚，有可能会漏掉某些缺陷。

本申请提供了一种基于线扫相机的视觉检测方法，该线扫相机采集成像，线阵每次拍摄是一条线，随着旋转机构带动物体旋转，相机连续拍摄N条线(N可以根据实际拍摄物体的周长自由设定)，配合线扫光源，可以得到一幅均匀的图像，对圆弧状物体来说就是圆弧面的展开图，表面瑕疵对比度也会更好的体现出来，方便处理。由于每次拍摄的是待检产品中心的一条线，可以较方便地配置线扫光源，让物料不同的缺陷体现出更好的对比度。然而目前，现有技术尚未有报道或教导在相关设备中将线扫相机用于枪弹炮弹视觉检测。

 

发明内容

本发明所解决的技术问题在于首次将线扫相机成功应用于枪弹炮弹及配件的视觉检测设备中，克服目前枪弹炮弹视觉检测中遇到的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种使用线扫相机的枪弹炮弹视觉检测设备，包括上料料盘、吊臂、不良品出口、良品出口、推料模块、压料凸轮、线扫相机、线光源、旋转台模块、料模、机架、凸轮分度转盘、不良品排料模块、压料模块及线扫相机。

进一步，上料料盘实现枪弹炮弹物料从无序到有序排序过程，吊臂上安装显示屏幕和操作键盘，不良品出口收集枪弹炮弹不良品，良品出口收集枪弹炮弹良品，推料模块实现枪弹炮弹物料从首尾相连到逐一上料，压料凸轮实现压料模块在不同上下工位上移动，线扫相机采集物料表面图像，线光源提供相机采集光线，旋转台模块在线扫相机采集物料表面图像的工位中带动枪弹炮弹物料平稳旋转，料模固定枪弹炮弹物料，凸轮分度转盘由电机连续旋转驱动以实现间歇运动，不良品排料模块根据检测结果实现枪弹炮弹物料分离，压料模块在线扫相机采集物料表面图像的工位中通过压料凸轮压到枪弹炮弹物料。

优选地，所述线扫相机的个数为4个。

优选地，所述线扫相机等间距布置。

优选地，所述线扫相机的安装位置与所述视觉检测设备中的枪弹炮弹检测工位对应，在枪弹炮弹旋转一周的过程中抓拍获取枪弹炮弹的图像。

优选地，所述线光源采用定制的专用线扫光源。经过试验论证，定制的专用线扫光源能够完美地满足拍摄要求。从线光源发出的光照射到待检测枪弹炮弹料表面上，经过枪弹炮弹料表面反射，进入线扫相机中，随着线扫相机的扫描过程，可以拍摄到清晰平直的图像，便于进行后续的图像处理。

本发明所解决的技术问题还采用以下技术方案来实现：

一种使用线扫相机的枪弹炮弹视觉检测方法，该方法包括如下步骤：

将线扫相机安装在枪弹炮弹视觉检测设备中，其与线光源对应；

将枪弹炮弹放置于检测工位上；

线光源发出光，并且照射到枪弹炮弹料表面上，光经过枪弹炮弹料表面反射，反射回到线扫相机中；

线扫相机拍摄在检测工位上的枪弹炮弹料表面图像，并将图像传输给计算设备；

计算设备对图像进行处理，分析判断枪弹炮弹料表面是否存在缺陷，并将分析判断的结果反馈到设备执行机构；以及

执行机构根据该反馈进行产品分选。

优选地，所述线扫相机的个数为4个。

优选地，所述线扫相机等间距布置。

优选地，所述线扫相机的安装位置与所述视觉检测设备中的枪弹炮弹检测工位对应，在枪弹炮弹旋转一周的过程中抓拍获取枪弹炮弹的图像。

优选地，所述线光源采用定制的专用线扫光源。经过试验论证，定制的专用线扫光源能够完美地满足拍摄要求。从线光源发出的光照射到待检测枪弹炮弹料表面上，经过枪弹炮弹料表面反射，进入线扫相机中，随着线扫相机的扫描过程，可以拍摄到清晰平直的图像，便于进行后续的图像处理。

   与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明不仅拓展了线扫相机的应用范围，而且解决了目前枪弹炮弹视觉检测中面帧相机图像效果差，检测效率低下、检测精度不高、缺陷识别率能力弱的问题，提高了生产效率和产品质量。

附图说明

图1为本发明实例的结构示意图；

图2为用传统面帧相机拍摄的弹头图片；

图3为用传统面帧相机拍摄的弹壳图片；

图4为用传统面帧相机在弹壳正对相机时拍摄的图片；

图5为用线扫相机拍摄的图片一；

图6为用线扫相机拍摄的图片二；

图7为用线扫相机拍摄的图片三。

 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了一种使用线扫相机的枪弹炮弹视觉检测设备，包括上料料盘1、吊臂2、不良品出口3、良品出口4、推料模块5、压料凸轮6、线扫相机7、线光源8、旋转台模块9、料模10、机架11、凸轮分度转盘12、不良品排料模块13及压料模块14，上料料盘1实现枪弹炮弹物料从无序到有序排序过程，吊臂2上安装显示屏幕和操作键盘，不良品出口3收集枪弹炮弹不良品，良品出口4收集枪弹炮弹良品，推料模块5实现枪弹炮弹物料从首尾相连到逐一上料，压料凸轮6实现压料模块14在不同上下工位上移动，线扫相机7采集物料表面图像，线光源8提供相机采集光线，旋转台模块9在线扫相机采集物料表面图像的工位中带动枪弹炮弹物料平稳旋转，料模10固定枪弹炮弹物料，凸轮分度转盘12由电机连续旋转驱动以实现间歇运动，不良品排料模块13根据检测结果实现枪弹炮弹物料分离，压料模块14在线扫相机采集物料表面图像的工位中通过压料凸轮6压到枪弹炮弹物料。

线扫相机7设置在线光源8的斜后侧，线光源8发出的光照射到枪弹炮弹物料表面上，经过枪弹炮弹物料表面反射，反射回到线扫相机7中，线扫相机7拍摄在检测工位上的枪弹炮弹料表面图像，通过计算设备进行图像处理，分析判断枪弹炮弹料表面是否存在缺陷，并将分析判断的结果反馈到设备选择机构，选择机构根据该反馈进行产品分选，枪弹炮弹不良品收集在不良品出口3处，枪弹炮弹良品良品收集出口4处。

如图1所示，驱动电机通过凸轮分度转盘12带动旋转检测工作台，每次旋转90度，四个一组的料模10每次将四个枪弹炮弹物料依次送到各个工位：（1）上料工位->（2）线扫描相机旋转拍摄检测工位（工位下方有旋转台）->（3）不合格料排除工位->（4）合格品下料工位。

1. 上料工位：两个上料料盘1将枪弹炮弹物料分四路经推料模块5送入料模10。

2. 检测工位：检测工位下方有旋转台模块9，带动四个枪弹炮弹物料旋转，四个线扫相机7在定制的线光源8的照射下拍摄枪弹炮弹物料的图像，并由计算机对图像进行分析处理，区分合格品和不合格品。

3. 不合格料排除工位：不良品排料模块13根据检测结果打开排料口将不良品排除，不良品经不良品出口3进入废品箱。

4. 合格品下料工位：合格品经良品出口4进入良品箱。

压料凸轮6和压料模块14将物料压住，确保物料在检测工位的旋转稳定可靠，线扫相机能拍摄到稳定清晰的图像。

如图2-4所示，示出了使用面帧相机拍摄的枪弹炮弹表面图像（用于对比）。可以看出，由于枪弹炮弹表面为曲面，照射光不容易配合，并且面帧相机一次只能成像一个平面，弹头部分的照射光无法覆盖整个弹头部分，不能将弹头上的全部缺陷都拍摄出来。这是面帧相机在拍摄圆周或弧形、曲面物体时的局限性所致。

这是由于面帧是光源照射到物件上，通过面帧相机投影一次成像，如果物体呈不规则圆弧状，就会因光照不均导致拍摄的图像黑白不均匀，自然也会对图像缺陷检测造成很大的影响。

相比而言，图5-7所示，示出了线扫相机（Line Scan Camera）拍摄的枪弹炮弹表面的各种缺陷类型，可以看出，所选线光源较为合适，能将需要拍摄的区域照亮照清楚，线扫相机（Line Scan Camera）的线扫方式可以一次将高速旋转的枪弹炮弹表面一周或大于一周的区域全部拍摄出来，并在图像上形成一条平直的图像区域，各种缺陷类型，例如压痕、凹坑、擦痕等都可以清晰明显地拍摄出来，不会遗漏缺陷，也更有利于后续的图像处理。

这是由于线扫相机是单线扫描采集成像，线扫每次拍摄的是一条线，随着旋转机构带动物体旋转，相机连续拍摄N条线(N可以根据实际拍摄物体的周长自由设定)，配合线扫光源，可以得到一幅均匀的图像，同时线扫相机分辨率也远高于面帧相机，面帧的纵向分辨率常用的只有640，或1K像素，而线扫相机有2K到8K像素，高分辨才能取得高品质的图像，检测精度才能大幅提升。线扫相机的单线扫描方式使得线光源相对简单的结构就能拍摄到较理想的图像，让物料不同种类的缺陷体现出更好的对比度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种使用线扫相机的枪弹炮弹视觉检测设备，包括上料料盘（1）、吊臂（2）、不良品出口（3）、良品出口（4）、推料模块（5）、压料凸轮（6）、线扫相机（7）、线光源（8）、旋转台模块（9）、料模（10）、机架（11）、凸轮分度转盘（12）、不良品排料模块（13）、压料模块（14），及线扫相机（7）。

2.根据权利要求1所述的枪弹炮弹视觉检测设备，其中，上料料盘（1）实现枪弹炮弹物料从无序到有序排序过程，吊臂（2）上安装显示屏幕和操作键盘，不良品出口（3）收集枪弹炮弹不良品，良品出口（4）收集枪弹炮弹良品，推料模块5实现枪弹炮弹物料从首尾相连到逐一上料，压料凸轮（6）实现压料模块（14）在不同上下工位上移动，线扫相机（7）采集物料表面图像，线光源（8）提供相机采集光线，旋转台模块（9）在线扫相机采集物料表面图像的工位中带动枪弹炮弹物料平稳旋转，料模（10）固定枪弹炮弹物料，凸轮分度转盘（12）由电机连续旋转驱动以实现间歇运动，不良品排料模块（13）根据检测结果实现枪弹炮弹物料分离，压料模块（14）在线扫相机采集物料表面图像的工位中通过压料凸轮（6）压到枪弹炮弹物料。

3.根据权利要求2所述的枪弹炮弹视觉检测设备，其中所述线扫相机（2）的个数为4个。

4.根据权利要求3所述的枪弹炮弹视觉检测设备，其中所述线扫相机（2）等间距布置。

5.根据权利要求4所述的枪弹炮弹视觉检测设备，其中线扫相机（7）设置在线光源（8）的斜后侧，线光源（8）发出的光照射到枪弹炮弹物料表面上，经过枪弹炮弹物料表面反射，反射回到线扫相机（7）中，线扫相机（7）拍摄在检测工位上的枪弹炮弹料表面图像，通过计算设备进行图像处理，分析判断枪弹炮弹料表面是否存在缺陷，并将分析判断的结果反馈到设备选择机构，选择机构根据该反馈进行产品分选，枪弹炮弹不良品收集在不良品出口（3）处，枪弹炮弹良品良品收集出口（4）处。

6.根据权利要求5所述的枪弹炮弹视觉检测设备，其中所述线扫相机（2）的安装位置与所述视觉检测设备中的枪弹炮弹检测工位对应，在枪弹炮弹旋转一周的过程中抓拍获取枪弹炮弹的图像。

7.根据权利要求6所述的枪弹炮弹视觉检测设备，其中所述线光源（8）采用定制的专用线扫光源。

8.一种使用权利要求1所述的设备进行枪弹炮弹视觉检测方法，该方法包括如下步骤：

将线扫相机（7）安装在枪弹炮弹视觉检测设备中，其与线光源（8）对应；

将枪弹炮弹放置于检测工位上；

线光源（8）发出光，并且照射到枪弹炮弹料表面上，光经过枪弹炮弹料表面反射，反射回到线扫相机（7）中；

线扫相机（7）拍摄在检测工位上的枪弹炮弹料表面图像，并将图像传输给计算设备，

计算设备进行图像处理，分析判断枪弹炮弹料表面是否存在缺陷，并将分析判断的结果反馈到设备选择机构；以及

选择机构根据该反馈进行产品分选，枪弹炮弹不良品收集在不良品出口（3）处，枪弹炮弹良品良品收集出口（4）处。

9.根据权利要求8所述的枪弹炮弹视觉检测方法，其中所述线扫相机（2）是4个等间距布置的线扫相机（2）。

10.根据权利要求9所述的枪弹炮弹视觉检测方法，其中所述线扫相机（2）的安装位置与所述视觉检测设备中的枪弹炮弹检测工位对应，在枪弹炮弹旋转一周的过程中抓拍获取枪弹炮弹的图像。

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