[發(fā)明專利]熱真空環(huán)境下著陸緩沖機(jī)構(gòu)電爆展開(kāi)高速攝影測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910081023.2
• 申請(qǐng)日: 2019-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109781071B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶力;劉笑;易旺民;馮偉;陳啟威;秦家勇;張禹杭;季宇;段晨旭;胡德垚;唐賴穎;孫威;郝天寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號(hào): G01C11/02
• 分類號(hào): G01C11/02;G01C11/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)一種熱真空環(huán)境下著陸緩沖機(jī)構(gòu)電爆展開(kāi)高速攝影測(cè)量方法，包括在被測(cè)著陸緩沖機(jī)構(gòu)表面上粘貼攝影測(cè)量靶標(biāo)，確定靶標(biāo)粘貼位置和靶標(biāo)數(shù)量及大小；建立經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量靶標(biāo)中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)；將著陸緩沖機(jī)構(gòu)固定在真空罐內(nèi)，并通過(guò)高速攝像機(jī)，拍攝采集緩沖機(jī)構(gòu)的初始圖像，然后進(jìn)行真空低溫循環(huán)試驗(yàn)，之后電爆展開(kāi)；在電爆的過(guò)程中，記錄過(guò)程圖像，計(jì)算出運(yùn)動(dòng)位移和運(yùn)動(dòng)時(shí)間。本發(fā)明具有較好的精度和重復(fù)性，圖像采樣率可達(dá)每秒2000幀，位移測(cè)量精度優(yōu)于0.2mm，時(shí)間測(cè)量精度為0.5ms。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱真空環(huán)境下著陸緩沖機(jī)構(gòu)展開(kāi)高速攝影測(cè)量方法，該方法主要應(yīng)用于航天精密測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

著陸緩沖機(jī)構(gòu)是著陸器探測(cè)上重要機(jī)構(gòu)之一，其主要功能是緩沖著陸器在月面著陸時(shí)的沖擊，保證著陸器自身及其上有效載荷的安全，并為著陸器在月面工作提供可靠支撐，同時(shí)可作為月面起飛的發(fā)射平臺(tái)。為了驗(yàn)證著陸緩沖機(jī)構(gòu)在熱真空環(huán)境下的工作能力，需要在真空環(huán)境下進(jìn)行高、低溫下的電爆展開(kāi)，并對(duì)展開(kāi)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量，準(zhǔn)確給出展開(kāi)時(shí)間，即從著陸緩沖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)開(kāi)始到展開(kāi)鎖定時(shí)的時(shí)間，并可通過(guò)后處理獲得“位移-時(shí)間”曲線。

運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)速度的傳統(tǒng)方法是傳統(tǒng)的利用加速度計(jì)等慣性元件，需要在被測(cè)對(duì)象上安裝慣組系統(tǒng)，容易改變被測(cè)對(duì)象自身的配重特性，并且測(cè)量系統(tǒng)在熱真空特殊環(huán)境下工作，系統(tǒng)的電子元件的性能將受到較大影響，無(wú)法保證測(cè)量精度和可靠性。

為解決以上問(wèn)題，本文提出了一種熱真空環(huán)境下著陸緩沖機(jī)構(gòu)電爆展開(kāi)高速攝影測(cè)量方法，利用該系統(tǒng)完成了月球探測(cè)器的緩沖著陸器的電爆展開(kāi)過(guò)程中的展開(kāi)時(shí)間、以及運(yùn)動(dòng)位移和速度。該測(cè)量系統(tǒng)具備非接觸測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)改變被測(cè)對(duì)象自身的配重特性。將高速攝像機(jī)架設(shè)在真空罐外，可通過(guò)光學(xué)測(cè)量舷窗，來(lái)記錄罐內(nèi)熱真空環(huán)境下的著陸緩沖機(jī)構(gòu)展開(kāi)運(yùn)動(dòng)，避免熱真空環(huán)境對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的影響，測(cè)量精度高、可靠性高。測(cè)量結(jié)果可以滿足試驗(yàn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種熱真空環(huán)境下著陸緩沖機(jī)構(gòu)電爆展開(kāi)高速攝影測(cè)量方法，以滿足熱真空環(huán)境下電爆開(kāi)展試驗(yàn)的展開(kāi)時(shí)間、位移、速度等參數(shù)的測(cè)量要求。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

熱真空環(huán)境下著陸緩沖機(jī)構(gòu)電爆展開(kāi)高速攝影測(cè)量方法，包括以下步驟：

(1)在被測(cè)著陸緩沖機(jī)構(gòu)表面上粘貼攝影測(cè)量靶標(biāo)，確定靶標(biāo)粘貼位置和靶標(biāo)數(shù)量及大小；

(2)將著陸緩沖機(jī)構(gòu)通過(guò)試驗(yàn)支架固定在真空罐內(nèi)，并在罐內(nèi)布設(shè)LED光源；

(3)利用兩臺(tái)經(jīng)緯儀，建立經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量靶標(biāo)中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

(4)在真空罐外架設(shè)高速攝像機(jī)，使其能夠通過(guò)眩窗玻璃完整拍攝著陸緩沖機(jī)構(gòu)，高速攝像機(jī)采集初始圖像，通過(guò)經(jīng)緯儀測(cè)出的靶標(biāo)中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值完成攝像機(jī)的參數(shù)標(biāo)定；

(5)根據(jù)測(cè)量工況的溫度梯度要求，在真空罐內(nèi)進(jìn)行真空低溫循環(huán)試驗(yàn)，低溫循環(huán)試驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行真空低溫環(huán)境下的電爆展開(kāi)；

(6)在電爆的過(guò)程中，利用高速攝像機(jī)記錄展開(kāi)的過(guò)程圖像，通過(guò)圖像處理法計(jì)算出真空低溫環(huán)境下著陸緩沖機(jī)構(gòu)展開(kāi)運(yùn)動(dòng)位移和運(yùn)動(dòng)時(shí)間；

(7)展開(kāi)后試驗(yàn)停機(jī)，對(duì)著陸緩沖機(jī)構(gòu)進(jìn)行重新壓緊，然后再一次試驗(yàn)開(kāi)機(jī)，進(jìn)行高溫下的電爆展開(kāi)，具體操作過(guò)程同步驟(1)-步驟(6)。

其中，攝像機(jī)參數(shù)的標(biāo)定采用針孔成像模型，利用經(jīng)緯儀測(cè)出的多組靶標(biāo)中心點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值，以及靶標(biāo)在圖像中的像素位置，計(jì)算出圖像水平和豎直方向的像素當(dāng)量即每個(gè)像素實(shí)際表征的實(shí)際尺寸。