基于視覺的航空油霧噴嘴霧化角度自動檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計算機(jī)視覺技術(shù)在航空噴嘴角度檢測領(lǐng)域的應(yīng)用。具體的說是融合圖 像處理、模式識別、人工智能、數(shù)學(xué)、視覺檢測等多種技術(shù)對航空油霧噴嘴霧化角度進(jìn)行檢 測的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 計算機(jī)視覺技術(shù)作為一門新興學(xué)科已經(jīng)走過了 40多年的歷史，伴隨著計算機(jī)科 學(xué)，現(xiàn)在總線技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)視覺技術(shù)也日臻成熟，已經(jīng)是現(xiàn)在工業(yè)不可或缺的重要組 成部分，在科研、醫(yī)學(xué)、考古、衛(wèi)星遙感、公安、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車 制造等諸多領(lǐng)域。計算機(jī)視覺技術(shù)正在逐步替代人的視覺，在降低疲勞、提高效率和連貫性 等方便表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。噴嘴是構(gòu)成航空發(fā)動機(jī)總管的一個重要元件，直接關(guān)系到發(fā)動 機(jī)的燃燒效率和運行穩(wěn)定性。
[0003] 目前，航空發(fā)動機(jī)總管油霧噴嘴霧化角度的檢測仍然采用人工目測法，即在噴嘴 外面的有機(jī)玻璃罩上裝了一個量角器，上有指針，噴嘴旁邊有一個垂直與指針的試刀與指 針相連，同時試刀也大概垂直與霧化邊緣，通過人的目測從大角度到小角度調(diào)整指針，使指 針和霧化邊緣大概重合，再逐漸靠近霧化邊緣，以試刀上滴下第一滴燃油為準(zhǔn)，讀出量角器 上的刻度示數(shù)，便為測量角度，與噴嘴給定的出廠設(shè)計角度相比較，在誤差范圍之內(nèi)，便認(rèn) 定噴嘴檢測合格，否則為不合格。
[0004] 這種測量方式主要依賴于工人的目測，準(zhǔn)確率比較低，并且它的判斷標(biāo)準(zhǔn)為與霧 化邊緣相切，利用的是霧化邊緣上一點的位置，所以隨機(jī)性也比較大，沒有充分利用整個霧 化邊緣的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于計算機(jī)視覺技術(shù)的航空油 霧噴嘴霧化角度自動檢測裝置和方法。通過圖像采集，圖像處理，邊緣檢測，最終計算得到 噴嘴霧化角度。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：基于視覺的航空油霧噴嘴霧化角度 自動檢測裝置，箱體內(nèi)部設(shè)有光源，工業(yè)相機(jī)設(shè)置于箱體外側(cè)，并通過內(nèi)部數(shù)字I/O觸發(fā)接 口卡與防爆計算機(jī)連接，用于對箱體內(nèi)固定的油霧噴嘴的噴霧進(jìn)行拍照。
[0007] 所述光源為兩個白色LED燈，分別固定在箱體背板的下部且相對于油霧噴嘴對 稱。
[0008] 所述工業(yè)相機(jī)置于盒體內(nèi)，所述盒體為封閉的殼體，殼體內(nèi)充滿惰性氣體；所述盒 體一面為玻璃，用于工業(yè)相機(jī)照相。
[0009] 所述工業(yè)相機(jī)鏡頭的軸心線與噴嘴的噴霧角軸心線在同一平面且垂直。
[0010] 基于視覺的航空油霧噴嘴霧化角度自動檢測方法，包括以下步驟：
[0011] 工業(yè)相機(jī)通過接收外部觸發(fā)信號拍攝噴霧錐角的數(shù)字圖像，并發(fā)送給防爆計算 機(jī)；防爆計算機(jī)對數(shù)字圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到二值化圖像；再對二值化圖像通過Hough變換 得到錐角角度的邊界線，并得到錐角的角度。
[0012] 所述防爆計算機(jī)對數(shù)字圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到二值化圖像包括以下步驟：
[0013] 防爆計算機(jī)對數(shù)字圖像進(jìn)行中值濾波得到濾波后的圖像，再利用背景減除法進(jìn)行 目標(biāo)檢測得到噴霧錐角的霧化圖像，利用最大熵閾值算法對該圖像進(jìn)行二值化處理得到初 始二值化圖像，對該二值化圖像采用形態(tài)學(xué)算子進(jìn)行濾除噪聲得到二值化圖像。
[0014] 本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點：
[0015] 1.本發(fā)明將計算機(jī)視覺技術(shù)用于航空噴嘴霧化角度檢測，充分利用整個霧化邊緣 的信息。開辟了計算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用的新領(lǐng)域。
[0016] 2.本發(fā)明解決了航空噴嘴人工手動測量的隨機(jī)性，提高了準(zhǔn)確率，保證了測量的 可靠性，提高了自動化程度。
[0017] 3.本發(fā)明系統(tǒng)運用了測量領(lǐng)域目前廣泛流行的圖形化軟件開發(fā)平臺Labview。 IMAQ Vision圖像預(yù)處理軟件包保證了圖像處理的實時性和高速性要求，人機(jī)交互友好，可 操作性強(qiáng)。
[0018] 4.本發(fā)明具有快速性、實時性、非接觸等特點。
[0019] 5.本發(fā)明采用防爆相機(jī)和防爆工控機(jī)，能夠防止油霧進(jìn)入相機(jī)以及工控機(jī)而造成 的該裝置斷路、故障，甚至爆炸。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明的方法流程圖；
[0022] 圖3為圖像預(yù)處理方法流程圖；
[0023] 其中，1光源，2工業(yè)相機(jī)，3防爆計算機(jī)，4油霧噴嘴，5箱體。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：利用圖像采集裝置獲取數(shù)字圖像，基于Labview軟 件開發(fā)平臺編寫圖像處理算法對采集的圖像進(jìn)行增強(qiáng)、邊緣檢測、二值化，去除弧點和細(xì)化 等預(yù)處理，通過模式識別中的Hough變換獲取噴霧錐角的兩條邊界線，最終計算出噴嘴的 霧化錐角。角度值顯示在人機(jī)交互界面上。
[0026] 如圖1所示，所述的圖像采集裝置，由工業(yè)相機(jī)2及其內(nèi)部的數(shù)字I/O觸發(fā)接口 卡、光源1、防爆工控機(jī)3組成。工業(yè)相機(jī)2接受外部觸發(fā)信號，拍攝圖像，拍攝結(jié)束，通過網(wǎng) 卡通信方式將圖像傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中保存，獲取到噴嘴霧化角度的數(shù)字化圖像。
[0027] 所述工業(yè)相機(jī)2置于金屬盒體內(nèi)部，所述盒體為封閉的方形殼體，殼體內(nèi)充滿惰 性氣體，比如氬氣；盒體一面為有機(jī)玻璃,用于工業(yè)相機(jī)照相,這樣整體構(gòu)成了防爆相機(jī)。外 置盒體的工業(yè)相機(jī)2固定于箱體5的外面，光源1固定于箱體5內(nèi)部。本實施例中，箱體5 為帶有拉門的方形噴嘴性能檢測試驗柜。
[0028] 在實際應(yīng)用中應(yīng)注意：照明光源的安裝位置與方向應(yīng)保證視場有足夠的照度；照 明光源的發(fā)光效率、光亮度要高；亮度可調(diào)壽命長。光源的使用是為獲得一幅最佳待測圖 像，讓被測物體特征從復(fù)雜背景中凸顯出來，使用的照明方法有很多，比較常用的有：正面 光源，背面光源。為了獲取清晰噴嘴霧化圖像，本發(fā)明光源選用白色的背面光源。本實施例 中，光源和相機(jī)分別位于噴嘴的兩側(cè)，箱體后面的背板為黑