項目背景

導彈自第二次世界大戰問世以來，受到各國普遍重視，得到快速發展。通常通過空氣舵控制導彈的飛行姿態和飛行軌跡的調整和改變，它位于彈體表面，通過改變空氣氣流來產生改變導彈飛行姿態的側向控制力。圖1.1所示即為某型號導彈的空氣舵。

圖1.1 某型號導彈空氣舵（來源：知網 ）

在空氣舵的裝配過程中，裝配精度對飛行器控制有著重要的影響。實現導彈控制舵面裝配質量的高精度、自動化檢測對提高導彈總裝測試效率、縮短研制周期等具有非常重要的意義。

主要功能

飛行器艙段的空氣舵與艙體的裝配關系如圖2.1所示。衡量空氣舵裝配質量的主要技術參數包括零位偏差和晃動量。零位偏差和晃動量均由艙體刻線和空氣舵刻線的間距計算出來。零位偏差是指被測艙體空氣舵處于零位狀態時，舵面刻線相對艙面刻線的水平距離。晃動量是指推動被測艙體空氣舵時，其順時針、逆時針兩個行程距離之和。

圖2.2為HIT-KX-00影像測量系統，用于滿足艙體空氣舵裝配精度的檢測需求。

圖2.1 空氣舵與飛行器艙體裝配示意圖

圖2.2 HIT-KX-00影像測量系統外形圖

影像測量系統主要實現的功能如下：

（1） 實現特定攝距條件下，影像采集系統像素當量的標定；

（2）實現有舵艙體空氣舵裝配精度參數零位偏差和晃動量的檢測；

（3）采集測量影像，實現空氣舵裝配精度參數的科學計算和評定，保存并輸出測量結果；

（4）實時保存測量影像、過程處理影像及過程參數，實現測量結果的可溯源。

技術路線

1

系統工作原理：

HIT-KX-00影像測量系統是基于現代視覺測量技術的基本原理研制而成，它利用定焦鏡頭對被測物面進行成像，由光電傳感器（相機）接收光學成像并將其轉換成電子圖像，由上位機軟件對圖像進行處理，提取出特征信息。

圖3.1 影像測量系統基本原理圖

圖3.2 影像測量系統組成圖

上位機獲得檢測影像后，專用測量軟件對測量影像進行處理，提取出艙體刻線和舵體刻線，并計算出兩條刻線之間的像素距離，結合影像采集系統的像素當量（通過標定獲得）即可得到兩條刻線的實際幾何距離。通過檢測舵體兩個狀態下艙線舵線的幾何距離來計算出空氣舵裝配精度參數零位偏差和晃動量。

2

圖像采集模塊：

圖像采集模塊用于直接攝取被檢測的物面。核心部件是定焦鏡頭、相機和LED光源。圖像采集模塊是根據被測物面的視場大小需求、圖像分辨率需求進行設計的。

3

測量算法：

首先對獲取到的刻線局部圖像進行預處理，圖像預處理主要包括直方圖拉伸處理和圖像水平均值濾波兩個部分，接下來使用Prewitt 算子進行邊緣提取，得到刻線的上下邊緣圖像，然后利用最大類間方差法得到的自適應閾值對圖像進行二值化處理，根據刻線的幾何形態特征篩選出刻線上下邊緣，最后利用最小二乘法分別擬合出刻線上下邊緣的位置，根據上下邊緣的位置計算出刻線位置，從而實現刻線的自動瞄準。

圖3.5 測量算法框圖

項目成果展示

本系統的主要功能是實現有舵艙體空氣舵裝配精度參數零位偏差和晃動量的自動檢測，系統對零位偏差和晃動量實現了±0.04mm的測量精度。圖4.1為配套的上位機軟件界面，和某次試驗所有象限晃動量和零位偏差測量結果。

圖4.1 象限晃動量和零位偏差測量結果

結語

本文介紹了導彈空氣舵刻線視覺檢測技術。空氣舵刻線檢測系統對導彈空氣舵進行了檢測，實現了對零位偏差和晃動量±0.04mm的測量精度。計算機軟件界面美觀，操作簡單，能夠完成系統標定、裝配參數測量、導出報表等功能。

審核編輯：劉清