專(zhuān)利名稱(chēng)：一種物體空間姿態(tài)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物體液浮平衡測(cè)試系統(tǒng)，特別是一種檢測(cè)被測(cè)物體在浮液中姿態(tài)信息及溫度信息的裝置。
背景技術(shù)：
浮子組件是慣性?xún)x表的重要部件，是提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信息的關(guān)鍵部件。浮子組件的靜不平衡量(質(zhì)心不穩(wěn)定)是影響慣性?xún)x表性能的關(guān)鍵指標(biāo)，其質(zhì)心是否與浮心一致，其懸浮時(shí)的兩端高度差和滾動(dòng)角度等信息決定了其能否裝入慣性?xún)x表和作戰(zhàn)使用。慣性?xún)x表是精密儀表，使用壽命一般在十年以上，為了準(zhǔn)確評(píng)定慣性?xún)x表中浮子組件的性能指標(biāo)，因此對(duì)浮子組件的靜平衡勢(shì)在必行。傳統(tǒng)的測(cè)量方法是手動(dòng)的對(duì)單個(gè)浮子逐一進(jìn)行測(cè)試，沒(méi)有規(guī)則化的測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試流程，平衡精度在很大程度上依賴(lài)于人眼和操作者從事浮子靜平衡工作的經(jīng)驗(yàn)，精度要 求高時(shí)不同操作工人對(duì)于尺寸的讀數(shù)誤差直接影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性及精度，而且這種測(cè)試方法造成測(cè)試時(shí)個(gè)體差異很大，無(wú)法進(jìn)行批量化的測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的物體空間姿態(tài)測(cè)量裝置，可以提高物體空間姿態(tài)測(cè)量的效率和精度。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種物體空間姿態(tài)測(cè)量裝置，包括光學(xué)測(cè)定平臺(tái)、滑軌、攝像機(jī)、恒溫浴、浮液槽、標(biāo)準(zhǔn)塊、溫度傳感器和工控機(jī)；光學(xué)測(cè)定平臺(tái)為水平平臺(tái)，恒溫浴固定在光學(xué)測(cè)定平臺(tái)的中央，光學(xué)測(cè)定平臺(tái)上在水平方向和豎直方向上分別固定有兩條滑軌，每一條滑軌上均通過(guò)支架安裝一臺(tái)攝像機(jī)；浮液槽固定在恒溫浴中，恒溫浴中裝有水，浮液槽中裝有浮液，通過(guò)對(duì)水的加熱或者冷卻實(shí)現(xiàn)對(duì)浮液的溫度控制；標(biāo)準(zhǔn)塊和溫度傳感器固定于浮液槽的內(nèi)壁上，所述的標(biāo)準(zhǔn)塊上標(biāo)有水平刻線，兩臺(tái)攝像機(jī)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)塊上的水平刻線完成圖像像素的坐標(biāo)標(biāo)定；溫度傳感器獲取的浮液的溫度值實(shí)時(shí)傳輸至工控機(jī)；被測(cè)物體置于浮液中，被測(cè)物體上也標(biāo)有水平刻線，兩臺(tái)攝像機(jī)實(shí)時(shí)獲取被測(cè)物體的頂部與浮液槽底部的高度差、被測(cè)物體最左端與最右端的高度差以及被測(cè)物體上的水平刻線與水平方向的夾角信息傳輸至工控機(jī)，通過(guò)工控機(jī)獲得被測(cè)物體的高度信息和角度信息；溫度傳感器獲取當(dāng)浮液的溫度變化時(shí)被測(cè)物體在浮液中開(kāi)始上浮和下沉的兩個(gè)溫度點(diǎn)傳輸給工控機(jī)，通過(guò)工控機(jī)獲得被測(cè)物體的溫度信息。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明測(cè)量裝置使用工控機(jī)控制和測(cè)量浮液的溫度，使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)測(cè)量的方法，對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行姿態(tài)信息和溫度信息的實(shí)時(shí)檢測(cè)，使用簡(jiǎn)單方便，無(wú)須專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)人員，適用于被測(cè)物體在浮液中姿態(tài)及溫度信息的測(cè)試，使用時(shí)不需人工讀數(shù)，提高了測(cè)量精度及準(zhǔn)確性，并且使用簡(jiǎn)單方便，降低了這類(lèi)儀表測(cè)試的成本，解決了儀表測(cè)試誤差大、時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。


圖I為本發(fā)明測(cè)量裝置的組成原理圖；圖2為本發(fā)明測(cè)量裝置的浮液槽結(jié)構(gòu)及器件布置示意圖；圖3為本發(fā)明工控機(jī)的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，為本發(fā)明的物體空間姿態(tài)測(cè)量裝置，即本發(fā)明的基本形式，它由光學(xué)測(cè)定平臺(tái)I、滑軌2、支架3、攝像機(jī)4、恒溫浴5、浮液槽6、標(biāo)準(zhǔn)塊7、溫度傳感器8、工控機(jī)9組成。安裝步驟如下(I)將光學(xué)測(cè)定平臺(tái)I通過(guò)緊固螺釘安裝在四個(gè)支柱上，調(diào)整四個(gè) 支柱使光學(xué)測(cè)定平臺(tái)I水平；(2)通過(guò)緊固螺釘將恒溫浴5固定在光學(xué)測(cè)定平臺(tái)I的中央，其中裝滿(mǎn)水；通過(guò)安裝螺釘將滑軌2固定在光學(xué)測(cè)定平臺(tái)I的正前方和正側(cè)方兩個(gè)方向，使滑軌2與恒溫浴5垂直，并通過(guò)恒溫浴5進(jìn)行定位；(3)將浮液槽6安裝在恒溫浴5中的托架10上；(4)支架3安裝在滑軌2上，并通過(guò)滑軌2定位；將攝像機(jī)4通過(guò)安裝座固定在支架3上；(5)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)塊7調(diào)整攝像機(jī)4和支架3與浮液槽6的距離來(lái)調(diào)整焦距和放大倍數(shù)，圖像覆蓋被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)的上下位置范圍，焦距達(dá)到清晰，放大倍數(shù)達(dá)到精度要求值；(6)通過(guò)被測(cè)物體的高度調(diào)整攝像機(jī)4和支架3的高度，調(diào)整好后擰緊安裝螺釘，固定好支架3、攝像機(jī)4 ； (7)工控機(jī)9與恒溫浴5通過(guò)串口相連，完成工控機(jī)9對(duì)恒溫浴5的溫度控制和測(cè)量功能，浮液槽6充滿(mǎn)浮液后將被測(cè)物體放置其中，然后即可檢測(cè)被測(cè)物體的位置-溫度信息。如圖2所示，為本發(fā)明的物體空間姿態(tài)測(cè)量裝置的恒溫浴5及其中布置的相關(guān)元器件的示意圖，其中標(biāo)準(zhǔn)塊7固定在浮液槽6的內(nèi)壁上，溫度傳感器8固定在浮液槽6中，溫度傳感器8測(cè)量浮液槽6內(nèi)浮液的準(zhǔn)確溫度值并實(shí)時(shí)通過(guò)串口將溫度信息傳輸至工控機(jī)9。通過(guò)浮液槽6的位置結(jié)合被測(cè)物體尺寸固定滑軌2和攝像機(jī)4的位置，擰緊滑軌固定螺釘，保證一次校準(zhǔn)有效即達(dá)到要求。需要注意的是，光學(xué)測(cè)定平臺(tái)I、滑軌2、支架3所用材料及加工方法應(yīng)保證尺寸精度穩(wěn)定。恒溫浴5、浮液槽6所用材料應(yīng)保證平整度高，折射率低，溫度精度小于O. 050C。初始時(shí)刻，兩臺(tái)攝像機(jī)4 (這里分別稱(chēng)作正面攝像機(jī)和側(cè)面攝像機(jī))通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)塊7正面和側(cè)面的刻線進(jìn)行攝像機(jī)4的坐標(biāo)標(biāo)定，精確計(jì)算出圖像中像素點(diǎn)的實(shí)際尺寸，浮液槽6的下邊緣線標(biāo)定為攝像機(jī)4坐標(biāo)中的O高度刻度線。開(kāi)始測(cè)量后，兩臺(tái)攝像機(jī)4獨(dú)立對(duì)被測(cè)物體的正面視頻圖像和側(cè)面視頻圖像進(jìn)行采集，正面安裝的攝像機(jī)4實(shí)時(shí)反饋被測(cè)物體的高度信息、被測(cè)物體最左端和最右端的高度差，側(cè)面安裝的攝像機(jī)4實(shí)時(shí)反饋被測(cè)物體側(cè)面標(biāo)志線與水平方向的夾角信息。正面和側(cè)面安裝的攝像機(jī)4通過(guò)串口分別將數(shù)據(jù)傳輸給工控機(jī)9，工控機(jī)9對(duì)正面攝像機(jī)傳輸?shù)囊曨l圖像進(jìn)行預(yù)處理及邊緣提取等處理后綜合反饋被測(cè)物體的姿態(tài)-溫度信息。通過(guò)工控機(jī)9對(duì)恒溫浴5的溫度進(jìn)行控制，當(dāng)恒溫浴5的溫度上升或下降時(shí)，溫度變化傳遞到浮液槽6中，實(shí)現(xiàn)被測(cè)物體的上浮或下沉，由此可以獲得被測(cè)物體上浮或下沉?xí)r的溫度點(diǎn)。該系統(tǒng)的工作流程如圖3所示。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種物體空間姿態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于包括光學(xué)測(cè)定平臺(tái)(I)、滑軌(2)、攝像機(jī)(4)、恒溫浴(5)、浮液槽￠)、標(biāo)準(zhǔn)塊(7)、溫度傳感器(8)和工控機(jī)(9);光學(xué)測(cè)定平臺(tái)(I)為水平平臺(tái)，恒溫浴(5)固定在光學(xué)測(cè)定平臺(tái)(I)的中央，光學(xué)測(cè)定平臺(tái)(I)上在水平方向和豎直方向上分別固定有兩條滑軌(2)，每一條滑軌(2)上均通過(guò)支架(3)安裝一臺(tái)攝像機(jī)(4);浮液槽￠)固定在恒溫浴(5)中，恒溫浴(5)中裝有水，浮液槽￠)中裝有浮液，通過(guò)對(duì)水的加熱或者冷卻實(shí)現(xiàn)對(duì)浮液的溫度控制；標(biāo)準(zhǔn)塊(7)和溫度傳感器(8)固定于浮液槽(6)的內(nèi)壁上，所述的標(biāo)準(zhǔn)塊(7)上標(biāo)有水平刻線，兩臺(tái)攝像機(jī)(4)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)塊(7)上的水平刻線完成圖像像素的坐標(biāo)標(biāo)定；溫度傳感器(8)獲取的浮液的溫度值實(shí)時(shí)傳輸至工控機(jī)(9);被測(cè)物體置于浮液中，被測(cè)物體上也標(biāo)有水平刻線，兩臺(tái)攝像機(jī)(4)實(shí)時(shí)獲取被測(cè)物體的頂部與浮液槽(6)底部的高度差、被測(cè)物體最左端與最右端的高度差以及被測(cè)物體上的水平刻線與水平方向的夾角信息傳輸至工控機(jī)(9)，通過(guò)工控機(jī)(9)獲得被測(cè)物體的高度信息和角度信息；溫度傳感器(8)獲取當(dāng)浮液的溫度變化時(shí)被測(cè)物體在浮液中開(kāi)始上浮和下沉的兩個(gè)溫度點(diǎn)傳輸給工控機(jī)(9)，通過(guò)工控機(jī)(9)獲得被測(cè)物體的溫度信息。
全文摘要
一種物體空間姿態(tài)測(cè)量裝置，包括光學(xué)測(cè)定平臺(tái)(1)、滑軌(2)、攝像機(jī)(4)、恒溫浴(5)、浮液槽(6)、標(biāo)準(zhǔn)塊(7)、溫度傳感器(8)和工控機(jī)(9)。恒溫浴(5)固定在光學(xué)測(cè)定平臺(tái)(1)的中央，光學(xué)測(cè)定平臺(tái)(1)上固定有兩條滑軌(2)，每一條滑軌(2)上安裝一臺(tái)攝像機(jī)(4)。浮液槽(6)固定在恒溫浴(5)中，恒溫浴(5)中裝有水，浮液槽(6)中裝有浮液，通過(guò)對(duì)水的加熱或者冷卻實(shí)現(xiàn)對(duì)浮液的溫度控制。標(biāo)準(zhǔn)塊(7)和溫度傳感器(8)固定于浮液槽(6)的內(nèi)壁上，兩臺(tái)攝像機(jī)(4)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)塊(7)進(jìn)行標(biāo)定。被測(cè)物體置于浮液中，通過(guò)兩臺(tái)攝像機(jī)(4)和溫度傳感器(8)實(shí)時(shí)獲取被測(cè)物體的溫度信息、高度信息和角度信息。
文檔編號(hào)G01C11/00GK102889883SQ20121041112
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者王紅艷, 鄭濤, 劉曄, 陳小勇, 李志新, 李剛 申請(qǐng)人:北京航天控制儀器研究所