视觉检测技术大作业..docVIP

Harbin Institute of Technology 视觉检测技术课程作业 图像的火箭发动机喉部截面尺寸测量系统设计 陈刚 组员姓名 黄凯琦 张烁 李志豪 赵俊超 乐胡 学 号： 1110100619 1110100609 1110100626 1110100620 1110100601 1110100413 完成时间 2014年11月21日 目录 1 绪论 1 1.1 课题背景 1 1.2 设计要求 3 2 系统构成与测量原理 3 2.1 引言 3 2.2 图像获取 3 2.2.1 设备选型 3 2.2.2 摄像机光轴与推力线重合判定 7 2.3 图像处理 8 2.3.1 背景去除 10 2.3.2 图像二值化处理 11 2.3.3 中值滤波 12 2.3.4 图像面积的计算 12 2.3.5 结论 13 2.4 误差分析与补偿 13 3 致谢 13 4 参考文献 14 5 附录 15 绪论 课题背景 在喷管两相流动中,由于凝聚相微粒存在着速度和温度滞后,有今自己的流线,还存在着布朗运动和二元流动效应,所以凝聚相微粒可能与喷管壁面撞击。撞击的结果就造成了喷管的沉积或使冲刷烧蚀更严重,使发动机性能变坏,离开设计值。严重时,可能使发动机爆炸或熄火。喷管的沉积和烧蚀最严重、最敏感的地方是在其喉部。如果喉部有沉积,就使喷喉面积不规则缩小,如图1-1（a）所示。这就造成推力偏心和压力急增,如图1-2所示。如果不是沉积而是烧蚀,如图1-1（b）的所示,则会造成另外的结果。含有凝聚相微粒的高温、高压、高速燃气流的机械冲刷使喷管喉部烧蚀更为严重。由于烧蚀,使喷喉面积不规则扩大,造成推力偏心和压力急剧下降,如图1-2所示。另外一般低温下的燃烧室压力本来就不高,比推进剂的临界压力高不了多少。所以如果再有烧蚀使压力下降,就很可能使燃烧室压力小于推进剂的临界压力,引起不正常燃烧,甚至熄火。可见沉积和烧蚀是固体火偏发动机喷管中经常碰到的两个重要问题。 图1-1 喷管沉积和烧蚀后的喉部截面 图1-2 喷管沉积和烧蚀后的压力一一时间曲线 固体火箭发动机喉部面积是决定发动机比冲的重要因素。发动机工作过程中，由于高温高压燃的冲蚀，会导致尾喉截面尺寸变化，影响发动机工作的稳定性因此对于火箭发动机工作后喷管截面的烧蚀热变形情况进行，获取截面几何与尺寸，对于发动机设计、制造以及火箭性能的评估具有重要的意义。结构示意图如图-3所示。 要求 采用基于图像的方法获取火箭发动机喉部截面图像，计算截面面积。 构成与原理 本文所的的火箭发动机喉部截面尺寸测量系统由测量模块、图像模块、图像模块（面积计算）系统如图-1所示。 、、 图像获取 选型 在视觉检测系统中，获得对比鲜明的图像显得尤为重要，尤其是在外部条件不断变化的情况下，这就对光源提出了很高的要求，如高亮度、均匀、稳定。OSe视觉检测专用光源全部选用高性能芯片的LED，按照LED的工作电压、亮度、波长(即颜色)筛选，分成32个等级，只有同一等级的才安装在一个灯具中，保证了亮度和色泽的一致性。本课题采用OSe形式如所示 图2-2 OSe散射型环形光源 图2-3 OSe散射型方形光源 产品概述 OSe散射型光源采用独特的照射结构，从LED发出的光均匀地扩散照射，而且这种均匀的范围不会随高度的变化而改变，同时采用柔性线路板以0度照射角度固定，经折射后低角度照射在被测物体上，对目标区域进行高效的低角度照明，以强化表面特征（如激光浮印或蚀刻标识）或表面缺陷的对比度。OSe散射型光源主要分为环形和方形两种。 产品特点 ?独特的照射结构，实现有效工作范围的均匀照射。 ?高效的低角度照明，以增强表面特征或缺陷对比度。 ?常应用在被测物体需要均衡的表面照明并且要避免反光或耀斑的场合。 照明示意图 图2-4 OSe散射型环形光源照明示意 图2-5 OSe散射型方形光源照明示意图 所需形状尺寸颜色具体选型可参照附录一 心镜头 普通工业镜头目标物体越靠近镜头(工作距离越短)，所成的像就越大。在使用普通镜头进行尺寸测量时，会存在如下问题效果参见图-6）： 1.由于被测量物体不在同一个测量平面，而造成放大倍率的不同； 2.镜头畸变大； 3.视差，也就是当物距变大时，对物体的放大倍数也改变； 4.镜头的解析度不高； 5.由于视觉