[发明专利]一种基于烧蚀后退量补偿的烧蚀地面模拟试验装置及方法

权利要求书

1.一种基于烧蚀后退量补偿的烧蚀地面模拟试验装置，其特征在于包括图像采集器(1)、图像处理计算机(2)、伺服控制器(3)、第一伺服电机(5-1)、移动工作台(6)、移动工作台运动轨道(7)；

移动工作台(6)，安装在移动工作台运动轨道(7)上，用于承载被测试验模型(4)；

图像采集器(1)，用于对被测试验模型(4)的试验过程进行录像，得到连续的视频信息，将视频信息传输至图像处理计算机(2)；

图像处理计算机(2)，将视频信息解算为不同时刻的单帧RGB图像，分析得到每一张单帧RGB图像中被测试验模型的边界信息，并根据不同时刻单帧RGB图像中被测试验模型的边界信息，基于标准参照物标定的像素和物理长度对比表，得到与时间关联的被测试验模型表面烧蚀速率，将最新计算得到的被测试验模型表面烧蚀速率，按照预设的采样周期，计算得到当前采样周期被测试验模型表面烧蚀后退量发送给伺服控制器(3)；

伺服控制器(3)，判断被测试验模型表面烧蚀后退量是否大于预设的边界移动调整阈值，是，则产生PWM形式的电机控制信号，否则，产生固定电平形式的电机控制信号，将电机控制信号发送至第一伺服电机(5-1)；

第一伺服电机(5-1)，在电机控制信号的作用下，驱动移动工作台(6)沿着移动工作台运动轨道(7)运动，补偿被测试验模型烧蚀后退量，使得被测试验模型保持处于烧蚀试验基准位置不变；同步驱动图像采集器(1)沿与移动工作台运动轨道(7)平行的方向移动，确保图像采集器与烧蚀试验基准位置的相对位置保持不变；

所述图像处理计算机(2)获取单帧RGB图像中被测试验模型的边界信息的具体步骤如下：

(a)、将RGB试验图像将图像转化为灰度图；

(b)、过滤所有像素点灰度至小于预设灰度门限值的像素点，并将所有灰度大于预设灰度门限值的像素点灰度值设定为指定数值，得到边界区域图片；

(c)、逐行扫描边界区域图片，逐个扫描每一行中的所有像素点，连续取三个像素点，记为第一像素点、第二像素点、第三像素点，如果第一像素点灰度值X1、第二像素点灰度值X2和第三像素点灰度值X3同时满足如下两个条件，则确定第二像素点或者第三像素点是边界区域图片中被测模型边界的像素点，否则，第一像素点、第二像素点、第三像素点均不是边界区域图片中被测模型边界的像素点；

第一个条件如下：

X1和X2之差的绝对值与X1和X2的平均值的比值小于10％，即2|X1-X2|/(X1+X2)10％；

第二个条件如下：

X1和X3之差的绝对值与X1和X3的平均值的比值大于50％，即2|X1-X3|/(X1+X3)50％。

2.根据权利要求1所述的一种基于烧蚀后退量补偿的烧蚀地面模拟试验装置，其特征在于所述移动工作台(6)、移动工作台运动轨道(7)位于烧蚀地面模拟试验用风洞内部；图像采集器(1)、图像处理计算机(2)、伺服控制器(3)、伺服电机(5)位于烧蚀地面模拟试验用风洞外部；烧蚀地面模拟试验用风洞上设有透明的观测窗，图像采集器(1)透过观测窗对被测试验模型的试验过程进行录像，图像采集器(1)光轴平行于被测试验模型(4)烧蚀面，且垂直于移动工作台运动轨道(7)轴线。

3.根据权利要求1所述的一种基于烧蚀后退量补偿的烧蚀地面模拟试验装置，其特征在于所述图像采集器(1)，镜头外采用滤光镜片保护，确保图像采集器(1)的CCD不发生过曝，周围采用水循环冷却系统保护，保障图像采集器(1)外表面温度不高于45℃。

4.根据权利要求3所述的一种基于烧蚀后退量补偿的烧蚀地面模拟试验装置，其特征在于移动工作台运动轨道(7)采用镍基高温合金表面喷涂钇稳定氧化锆涂层材料，轨道最高表面可耐受温度1000℃。

5.根据权利要求3所述的一种基于烧蚀后退量补偿的烧蚀地面模拟试验装置，其特征在于移动工作台(6)均采用高压水循环冷却系统保护，保障暴露在高温气体作用下的装置温度不高于150℃。