項目背景

導(dǎo)彈自第二次世界大戰(zhàn)問世以來，受到各國普遍重視，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所示即為某型號導(dǎo)彈的空氣舵。

圖1.1 某型號導(dǎo)彈空氣舵（來源：知網(wǎng) ）

在空氣舵的裝配過程中，裝配精度對飛行器控制有著重要的影響。實現(xiàn)導(dǎo)彈控制舵面裝配質(zhì)量的高精度、自動化檢測對提高導(dǎo)彈總裝測試效率、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量。零位偏差和晃動量均由艙體刻線和空氣舵刻線的間距計算出來。零位偏差是指被測艙體空氣舵處于零位狀態(tài)時，舵面刻線相對艙面刻線的水平距離。晃動量是指推動被測艙體空氣舵時，其順時針、逆時針兩個行程距離之和。

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

圖2.1 空氣舵與飛行器艙體裝配示意圖

圖2.2 HIT-KX-00影像測量系統(tǒng)外形圖

影像測量系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能如下：

（1） 實現(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）實現(xiàn)有舵艙體空氣舵裝配精度參數(shù)零位偏差和晃動量的檢測；

（3）采集測量影像，實現(xiàn)空氣舵裝配精度參數(shù)的科學(xué)計算和評定，保存并輸出測量結(jié)果；

（4）實時保存測量影像、過程處理影像及過程參數(shù)，實現(xiàn)測量結(jié)果的可溯源。

技術(shù)路線

1

系統(tǒng)工作原理：

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

圖3.1 影像測量系統(tǒng)基本原理圖

圖3.2 影像測量系統(tǒng)組成圖

上位機獲得檢測影像后，專用測量軟件對測量影像進行處理，提取出艙體刻線和舵體刻線，并計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際幾何距離。通過檢測舵體兩個狀態(tài)下艙線舵線的幾何距離來計算出空氣舵裝配精度參數(shù)零位偏差和晃動量。

2

圖像采集模塊：

圖像采集模塊用于直接攝取被檢測的物面。核心部件是定焦鏡頭、相機和LED光源。圖像采集模塊是根據(jù)被測物面的視場大小需求、圖像分辨率需求進行設(shè)計的。

3

測量算法：

首先對獲取到的刻線局部圖像進行預(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部分，接下來使用Prewitt 算子進行邊緣提取，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)閾值對圖像進行二值化處理，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)上下邊緣的位置計算出刻線位置，從而實現(xiàn)刻線的自動瞄準(zhǔn)。

圖3.5 測量算法框圖

項目成果展示

本系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)有舵艙體空氣舵裝配精度參數(shù)零位偏差和晃動量的自動檢測，系統(tǒng)對零位偏差和晃動量實現(xiàn)了±0.04mm的測量精度。圖4.1為配套的上位機軟件界面，和某次試驗所有象限晃動量和零位偏差測量結(jié)果。

圖4.1 象限晃動量和零位偏差測量結(jié)果

結(jié)語

本文介紹了導(dǎo)彈空氣舵刻線視覺檢測技術(shù)。空氣舵刻線檢測系統(tǒng)對導(dǎo)彈空氣舵進行了檢測，實現(xiàn)了對零位偏差和晃動量±0.04mm的測量精度。計算機軟件界面美觀，操作簡單，能夠完成系統(tǒng)標(biāo)定、裝配參數(shù)測量、導(dǎo)出報表等功能。

審核編輯：劉清