介紹一種導(dǎo)彈空氣舵刻線視覺檢測(cè)技術(shù)

項(xiàng)目背景

導(dǎo)彈自第二次世界大戰(zhàn)問世以來，受到各國(guó)普遍重視，得到快速發(fā)展。通常通過空氣舵控制導(dǎo)彈的飛行姿態(tài)和飛行軌跡的調(diào)整和改變，它位于彈體表面，通過改變空氣氣流來產(chǎn)生改變導(dǎo)彈飛行姿態(tài)的側(cè)向控制力。圖1.1所示即為某型號(hào)導(dǎo)彈的空氣舵。

圖1.1 某型號(hào)導(dǎo)彈空氣舵（來源：知網(wǎng) ）

在空氣舵的裝配過程中，裝配精度對(duì)飛行器控制有著重要的影響。實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈控制舵面裝配質(zhì)量的高精度、自動(dòng)化檢測(cè)對(duì)提高導(dǎo)彈總裝測(cè)試效率、縮短研制周期等具有非常重要的意義。

主要功能

飛行器艙段的空氣舵與艙體的裝配關(guān)系如圖2.1所示。衡量空氣舵裝配質(zhì)量的主要技術(shù)參數(shù)包括零位偏差和晃動(dòng)量。零位偏差和晃動(dòng)量均由艙體刻線和空氣舵刻線的間距計(jì)算出來。零位偏差是指被測(cè)艙體空氣舵處于零位狀態(tài)時(shí)，舵面刻線相對(duì)艙面刻線的水平距離?；蝿?dòng)量是指推動(dòng)被測(cè)艙體空氣舵時(shí)，其順時(shí)針、逆時(shí)針兩個(gè)行程距離之和。

圖2.2為HIT-KX-00影像測(cè)量系統(tǒng)，用于滿足艙體空氣舵裝配精度的檢測(cè)需求。

圖2.1 空氣舵與飛行器艙體裝配示意圖

圖2.2 HIT-KX-00影像測(cè)量系統(tǒng)外形圖

影像測(cè)量系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：

（1） 實(shí)現(xiàn)特定攝距條件下，影像采集系統(tǒng)像素當(dāng)量的標(biāo)定；

（2）實(shí)現(xiàn)有舵艙體空氣舵裝配精度參數(shù)零位偏差和晃動(dòng)量的檢測(cè)；

（3）采集測(cè)量影像，實(shí)現(xiàn)空氣舵裝配精度參數(shù)的科學(xué)計(jì)算和評(píng)定，保存并輸出測(cè)量結(jié)果；

（4）實(shí)時(shí)保存測(cè)量影像、過程處理影像及過程參數(shù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的可溯源。

技術(shù)路線

1

系統(tǒng)工作原理：

HIT-KX-00影像測(cè)量系統(tǒng)是基于現(xiàn)代視覺測(cè)量技術(shù)的基本原理研制而成，它利用定焦鏡頭對(duì)被測(cè)物面進(jìn)行成像，由光電傳感器（相機(jī)）接收光學(xué)成像并將其轉(zhuǎn)換成電子圖像，由上位機(jī)軟件對(duì)圖像進(jìn)行處理，提取出特征信息。

圖3.1 影像測(cè)量系統(tǒng)基本原理圖

圖3.2 影像測(cè)量系統(tǒng)組成圖

上位機(jī)獲得檢測(cè)影像后，專用測(cè)量軟件對(duì)測(cè)量影像進(jìn)行處理，提取出艙體刻線和舵體刻線，并計(jì)算出兩條刻線之間的像素距離，結(jié)合影像采集系統(tǒng)的像素當(dāng)量（通過標(biāo)定獲得）即可得到兩條刻線的實(shí)際幾何距離。通過檢測(cè)舵體兩個(gè)狀態(tài)下艙線舵線的幾何距離來計(jì)算出空氣舵裝配精度參數(shù)零位偏差和晃動(dòng)量。

2

圖像采集模塊：

圖像采集模塊用于直接攝取被檢測(cè)的物面。核心部件是定焦鏡頭、相機(jī)和LED光源。圖像采集模塊是根據(jù)被測(cè)物面的視場(chǎng)大小需求、圖像分辨率需求進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

3

測(cè)量算法：

首先對(duì)獲取到的刻線局部圖像進(jìn)行預(yù)處理，圖像預(yù)處理主要包括直方圖拉伸處理和圖像水平均值濾波兩個(gè)部分，接下來使用Prewitt 算子進(jìn)行邊緣提取，得到刻線的上下邊緣圖像，然后利用最大類間方差法得到的自適應(yīng)閾值對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，根據(jù)刻線的幾何形態(tài)特征篩選出刻線上下邊緣，最后利用最小二乘法分別擬合出刻線上下邊緣的位置，根據(jù)上下邊緣的位置計(jì)算出刻線位置，從而實(shí)現(xiàn)刻線的自動(dòng)瞄準(zhǔn)。

圖3.5 測(cè)量算法框圖

項(xiàng)目成果展示

本系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)有舵艙體空氣舵裝配精度參數(shù)零位偏差和晃動(dòng)量的自動(dòng)檢測(cè)，系統(tǒng)對(duì)零位偏差和晃動(dòng)量實(shí)現(xiàn)了±0.04mm的測(cè)量精度。圖4.1為配套的上位機(jī)軟件界面，和某次試驗(yàn)所有象限晃動(dòng)量和零位偏差測(cè)量結(jié)果。

圖4.1 象限晃動(dòng)量和零位偏差測(cè)量結(jié)果

結(jié)語(yǔ)

本文介紹了導(dǎo)彈空氣舵刻線視覺檢測(cè)技術(shù)。空氣舵刻線檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)彈空氣舵進(jìn)行了檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)零位偏差和晃動(dòng)量±0.04mm的測(cè)量精度。計(jì)算機(jī)軟件界面美觀，操作簡(jiǎn)單，能夠完成系統(tǒng)標(biāo)定、裝配參數(shù)測(cè)量、導(dǎo)出報(bào)表等功能。

審核編輯：劉清