[发明专利]基于高速摄像机的桅杆系统扭转角度测试装置及设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于高速摄像机的桅杆系统扭转角度测试装置及其设计方法，属于图像测试技术领域。

背景技术

桅杆升降系统在侦察车中具有重要作用，桅杆升降系统从最低上升到最高过程中，由于桅杆导轨存在间隙或者结构变形等原因，在负重或风力的作用下，会存在一定的扭转变形角度，此参数为桅杆升降系统关键参数，直接关系到侦察系统的精度，因此如何高精度测试这一扭转角度至关重要。由于桅杆升降高度可达到近8m，并且在不同高度时的扭转角度也不同，因此该角度无法通过直接安装角度传感器测量，目前还没有出现检测该系统扭转角度的测试装置。

发明内容

本发明的目的是为了对桅杆系统扭转角度进行测试，提出一种基于高速摄像机的桅杆系统扭转角度测试装置及设计方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种基于高速摄像机的桅杆系统扭转角度测试装置的设计方法为：将两个高能激光器以一定间距固定在被测桅杆系统最顶部，使其发出的激光束分别照射在置于底座的成像板上，形成两个圆形光斑；同时采用高速摄像机实时采集成像板上的图像，提取图像中两个光斑的中心位置；在被测桅杆系统升降过程中，两个高能激光器随被测桅杆系统一起发生扭转，通过高速摄像机记录下光斑确定的初始直线以及扭转过程中的实时直线位置，计算得到被测桅杆系统的扭转角度。本装置的设计方案中采用无线模块作为数据传输方式，简化安装并提高了信号传输可靠性。

依据本发明所述的设计方法制作的桅杆系统扭转角度测试装置，包括测试端和监控计算机。其中，测试端包括测试台底座、成像板、两个高能激光器、激光器供电控制模块、面阵摄像机、嵌入式图像处理系统和可充电电池，用于完成测试过程中图像拍摄及计算处理等任务。

监控计算机带有无线模块，用于接收测试端传来的测试结果，并计算桅杆系统升降过程中的实时扭转角度，进行实时监控；其中的系统软件用于计算机显示、存储、打印扭转角度测试性能指标。

测试台底座用来放置成像板、面阵摄像机、嵌入式图像处理系统和可充电电池，起到固定作用。

两个高能激光器为第一高能激光器和第二高能激光器，以一定间距安置在被测桅杆系统顶部与之垂直的支杆上。两个高能激光器的发射端竖直向下安装，发出的激光束分别照射到成像板上形成圆形光斑。

激光器供电控制模块包括带无线接收功能的供电电路和无线遥控装置。通过无线遥控装置控制供电电路以遥控两个高能激光器的供电电源通断，达到节电和减少电缆连线的目的。

成像板为平板结构，采用漫反射性能较好的透光而不透明的材料，以保证激光束在成像板上形成较好的光斑。

面阵摄像机置于成像板正下方中心位置，镜头竖直朝上，用于拍摄成像板的图像；通过调整其与成像板的间距及自身位置，使成像板面充满面阵摄像机的视场范围。

嵌入式图像处理系统由嵌入式图像处理板和无线模块组成，用于实时采集、处理面阵摄像机的图像，并实时计算出两个光斑的中心位置，进而得到由两个光斑中心确定的直线位置，同时由无线模块将测试结果发送到监控计算机。

可充电电池为面阵摄像机和嵌入式图像处理系统供电。

测试装置各部分之间的连接关系为：第一高能激光器和第二高能激光器通过伸出的支杆固定于被测桅杆系统的顶部，激光器供电控制模块的供电电路置于支杆上或被测桅杆系统顶部、通过信号线与第一高能激光器和第二高能激光器连接；成像板通过支架平行于测试台底座放置、且与测试台底座相隔一定距离；面阵摄像机、可充电电池、嵌入式图像处理系统固定在测试台底座上。嵌入式图像处理系统与面阵摄像机相连，可充电电池分别与面阵摄像机和嵌入式图像处理系统相连。监控计算机与测试端通过无线模块传输结果。

本发明的测试装置的具体测试步骤如下：

步骤1，在桅杆系统升降前开启测试端，由激光器供电控制模块的无线遥控装置控制激光器供电控制模块的供电电路打开两个高能激光器。

步骤2，在步骤1之后、桅杆系统升降前，通过面阵摄像机采集图像并传输到嵌入式图像处理系统，得到两个光斑的中心位置，并由两个光斑中心确定初始直线位置，并由嵌入式图像处理系统通过无线模块将测试结果发送到监控计算机。

步骤3，桅杆系统在升降过程中，通过面阵摄像机实时采集成像板图像并传输到嵌入式图像处理系统，得到两个光斑的中心位置，再由两个光斑中心确定实时直线位置，并由嵌入式图像处理系统通过无线模块将测试结果发送到监控计算机进行实时监控。