[發(fā)明專利]診斷設(shè)備瞄準(zhǔn)微小靶丸的裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910303701.1
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN101793515A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范勇;肖德成;陳念年;唐峻
• 申請（專利權(quán)）人: 范勇
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌;吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光核聚變領(lǐng)域的檢測裝置和方法，主要涉及機(jī)器視覺測量技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

對于采用人工方式將探測設(shè)備瞄準(zhǔn)靶丸的方法在安裝調(diào)試上存在費(fèi)力費(fèi)時(shí)、自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)，因而在靶場中已不宜采用傳統(tǒng)的人工瞄準(zhǔn)方法。為便于工程化、自動(dòng)化和降低運(yùn)行成本，開發(fā)將診斷設(shè)備搭載在公共診斷平臺(tái)上的瞄準(zhǔn)技術(shù)，達(dá)到相關(guān)工程技術(shù)指標(biāo)就顯得非常重要。?

診斷設(shè)備瞄準(zhǔn)微小靶丸的主要方法采用基于機(jī)器視覺的檢測方法和基于光學(xué)的檢測方法。采用機(jī)器視覺的檢測方法涉及攝像機(jī)標(biāo)定方法和空間坐標(biāo)的測量等技術(shù)問題；采用基于光學(xué)的檢測方法，在診斷平臺(tái)上搭載兩束或多束激光，通過兩束激光在靶丸上的位置來判斷是否瞄準(zhǔn)，該方法的缺點(diǎn)是測量精度差。在攝像機(jī)標(biāo)定方法中，根據(jù)標(biāo)定物的維數(shù)，可以分為三維標(biāo)定、二維標(biāo)定、一維標(biāo)定和零維標(biāo)定（自標(biāo)定），其中三維標(biāo)定精度高，缺點(diǎn)是標(biāo)定裝置造價(jià)昂貴；二維標(biāo)定精度較高，方法簡便易用。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決診斷設(shè)備瞄準(zhǔn)微小靶丸的高精度與造價(jià)之間存在矛盾的問題，提供一種診斷設(shè)備瞄準(zhǔn)微小靶丸的裝置，利用二維標(biāo)定達(dá)到高精度的要求。?

本發(fā)明的另一個(gè)目的是利用上述裝置使診斷設(shè)備瞄準(zhǔn)微小靶丸的方法。?

本發(fā)明的目的分別通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：?

診斷設(shè)備瞄準(zhǔn)微小靶丸的裝置,?包括設(shè)置在診斷設(shè)備平臺(tái)上的探測設(shè)備，還包括光學(xué)成像系統(tǒng)、與光學(xué)成像系統(tǒng)具有信號傳遞的圖像處理系統(tǒng)，以及設(shè)置于靶丸處的標(biāo)定板，其中光學(xué)成像系統(tǒng)能夠與探測設(shè)備同步移動(dòng)。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述光學(xué)成像系統(tǒng)包括長焦光學(xué)鏡頭和CCD成像元件。?

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述長焦光學(xué)鏡頭和CCD成像元件為一組成像單元，所述裝置包括兩組成像單元，構(gòu)成雙目CCD成像系統(tǒng)。?

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述標(biāo)定板上設(shè)置有多條交于靶丸質(zhì)心的直線。?

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述直線分為多段已知距離的線段。?

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述圖像處理系統(tǒng)中具有坐標(biāo)推導(dǎo)模塊，通過標(biāo)定板上直線上各點(diǎn)的三維坐標(biāo)、各線段的已知距離，推導(dǎo)出靶丸的三維坐標(biāo)。?

診斷設(shè)備瞄準(zhǔn)微小靶丸的方法，包括如下步驟：?

a.把靶丸和設(shè)置有多條交于靶丸質(zhì)心直線的標(biāo)定板設(shè)置于靶室的中心位置處；?

b.根據(jù)探測設(shè)備與靶丸之間的距離、光學(xué)成像系統(tǒng)的鏡頭焦距，確定安裝于診斷平臺(tái)錐形部位處的光學(xué)成像系統(tǒng)相距靶丸的距離；?

c.利用液晶顯示屏產(chǎn)生已知間距的網(wǎng)狀方格，利用張正友方法來標(biāo)定光學(xué)成像系統(tǒng)中的攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)；?

d.對成像于光學(xué)成像系統(tǒng)的靶丸圖像，采用亞像素提取方法，精確提取其質(zhì)心，得到靶丸的三維空間坐標(biāo)，據(jù)此判斷探測設(shè)備是否高精度瞄準(zhǔn)靶丸；?

e.如果探測設(shè)備未按設(shè)定的高精度瞄準(zhǔn)靶丸，傳遞控制參數(shù)給診斷平臺(tái)自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)診斷設(shè)備高精度瞄準(zhǔn)靶丸的目的。?

本發(fā)明的方法的實(shí)施方式之一是，所述步驟c之后還有步驟c0，即調(diào)整照明光源，使靶丸和標(biāo)定板均清晰成像于光學(xué)成像系統(tǒng)的視場中。?

本發(fā)明的方法的實(shí)施方式之一是，所述光學(xué)成像系統(tǒng)具有兩個(gè)長焦光學(xué)鏡頭和與之對應(yīng)的兩個(gè)CCD成像元件；所述步驟d中得到靶丸的三維空間坐標(biāo)的方法是，根據(jù)兩個(gè)CCD成像元件上的靶丸質(zhì)心的二維坐標(biāo)和雙目視覺算法推導(dǎo)出靶丸的三維空間坐標(biāo)。?

本發(fā)明的方法的實(shí)施方式之一是，所述標(biāo)定板上的直線分為多條已知距離的線段；所述步驟d中得到靶丸的三維空間坐標(biāo)的方法是，利用標(biāo)定板上共線的已知距離的線段，采用幾何解析法和誤差處理方法，得到靶丸的三維空間坐標(biāo)。?

本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的裝置和/或方法，利用二維標(biāo)定的方法，造價(jià)成本低，瞄準(zhǔn)精度高，在三維坐標(biāo)系統(tǒng)上，兩個(gè)方向的瞄準(zhǔn)精度可以達(dá)到±25微米，一個(gè)方向的瞄準(zhǔn)精度可以達(dá)到±100微米。?

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：?

圖1是本發(fā)明中裝置的結(jié)構(gòu)及安裝示意圖；?

圖2是本發(fā)明中標(biāo)定板的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖中標(biāo)號：1是圖像處理系統(tǒng)，2是光學(xué)長焦鏡頭，3是CCD成像元件，4是診斷平臺(tái)，5是探測設(shè)備。?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。?