一种用于检验力矩器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于检验力矩器的方法。该方法主要包括以下步骤：1)获取力矩器图像；2)图像处理；3)力矩器的角度计算；4)极差计算；5)合格品判定；通过视觉图像处理技术实现了力矩器的自动化检验，并且该方法检测效率高、精度高，大大节约了人力成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于检验力矩器的方法
本专利技术属于视觉测量
，具体涉及一种用于检验力矩器的方法。
技术介绍
挠性陀螺力矩器正交性决定了两个敏感轴的正交性，是挠性陀螺性能的关键参数之一。我国航天领域挠性陀螺力矩器检验是人工在显微镜下寻找U形口与4个线圈上的参考点，手工检测U形口中心与4个分别以0°、90°、180°、270°为基准的线圈中心的角度偏差值，然后计算任意两角度偏差的差值。目前该检测均采用人工检测的方式，人工检测150个/月/人，操作过程中边检测边记录、并计算数据，存在工作效率较低，检测精度不高的情况，目前很多研究所挠性陀螺生产量较大，这一检测工序成为制约生产的瓶颈之一。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提供了一种基于视觉图像处理技术的自动化程度高、检测精度高的用于检验力矩器的方法。本专利技术的原理：该用于检验力矩器的方法在力矩器检测工艺要求基础上，深入研究人工检测具体操作流程及挠性陀螺力矩器工作原理，以视觉实时测量系统为核心，通过视觉系统与机械结构、电气设备的有效配合，实时采集力矩器图像，完成力矩器4个线圈与U形口中心角度偏差的自动测量、合格品判定过程。本专利技术的具体技术方案是：本专利技术提供了一种用于检验力矩器的方法，包括以下步骤：步骤1)获取力矩器图像；通过控制力矩器旋转，配合线扫相机线速率，采集两帧图像。第一帧图像包含U形口、第1线圈以及第2线圈完整图像；为确保不丢帧，第二帧图像包含2线圈的下边缘，3、4线圈完整图像以及1线圈的上边缘。步骤2)图像处理；步骤2.1)求取U形口的中心坐标点；具体方法如下：步骤2.1.1)提取力矩器U形口的边缘；对第一帧图像进行图像处理，提取U形口的上、下边缘点集合；步骤2.1.2)计算力矩器上U形口中心点坐标(x0U,y0U)；步骤2.1.2.1)分别建立第一帧图像坐标系(xt,yt)和第二帧图像的图像坐标系(xs,ys),其中xt与xs平行且方向相同，yt与ys在一条直线上且方向相同；步骤2.1.2.2)提取U形口上边缘上的所有坐标点(xU,yU)；再从上边缘的第i个坐标点作为起点引出一条垂直于xt轴的直线l，该直线l与下边缘有一个交点，计算起点与交点的中心坐标点(xiU,yiU)；步骤2.1.2.3)遍历上边缘所有坐标点(xU,yU)，即i取1到n，n为边缘点数目，重复步骤2.1.2.2)获取一组中心坐标点序列，求均值，即为U形口的中心坐标点(x0U,y0U)；具体计算公式是：步骤2.2)求取力矩器4个线圈的形心坐标；步骤2.2.1)提取力矩器各线圈的边缘；对两帧图像进行图像处理，分别提取第一帧图像上第1线圈和第2线圈的上、下边缘点集合；第二帧图像上第2线圈的下边缘点集合、第3线圈和第4线圈的上、下边缘点集合以及第1线圈的上边缘点集合；步骤2.2.2)提取力矩器各线圈形心坐标；对第一帧图像和第二帧图像中4个完整的线圈进行图像处理，提取各线圈轮廓，分别计算形心坐标(xq,yq)；具体的计算方法如下：式中：xq，yq——线圈内部形心坐标；Sy，Sx——分别为线圈内部截面对y轴与x轴的静矩；A——线圈内部面积；x，y——当前计算点在图像坐标系下的坐标；dx，dy——当前计算点在x方向与y方向形成的线段微分，相乘即为面积微分；步骤3)力矩器的角度计算；步骤3.1)确定4个线圈形心区间；线圈形心区间参见图5；确定4个线圈的形心坐标中的最大像素值列坐标yqmax以及最小像素列坐标yqmin，获取形心列坐标区间W；W＝[yqmin-K,yqmax+K]K为正整数；步骤3.2)求边缘交点；遍历列坐标属于形心区间所有直线，获取直线与步骤2.2.1)所有边缘的交点；步骤3.3)计算角度和像素的比例系数；选中步骤3.2)中属于形心区间所有直线中的任意一条直线t，提取直线t与第一帧图像上第1线圈的上边缘的交点A，直线t与第一帧图像上第2线圈的下边缘的交点B，直线t与第二帧图像上第2线圈的下边缘的交点C，直线t与第二帧图像上第1线圈的上边缘的交点D。A、B、C、D四个点的行坐标分别为xA、xB、xC、xD，比例系数的具体计算公式为：L1＝xB-xA；L2＝xD-xC；P为角度和像素的比例系数，单位为：°/pixel；步骤3.4)计算四个线圈的中心点坐标值Q，并将第二帧图像中的第3、4线圈中心点坐标转换到第一帧图像坐标系下，单位为：pixel；步骤3.4.1)通过第一帧图像计算第1线圈和第2线圈的上下边缘点行坐标计算第1、2线圈的中心点坐标值，其计算公式为：式中：x1up为第1个线圈的上边缘交点行坐标；x1down为第1个线圈的下边缘交点行坐标；x2up为第2个线圈的上边缘交点行坐标；x2down为第2个线圈的下边缘交点行坐标；3.4.2)通过第二帧图像中第2线圈的下边缘点行坐标与第3线圈和第4线圈的上下边缘点行坐标计算第3、4线圈的中心点坐标值，其计算公式为；式中：x3up为第3个线圈的上边缘交点行坐标；x3down为第3个线圈的下边缘交点行坐标；x4up为第4个线圈的上边缘交点行坐标；x4down为第4个线圈的下边缘交点行坐标；x2down为第2个线圈在第一帧图像中的下边缘交点行坐标；x2down-2为第2个线圈在第二帧图像中的下边缘交点行坐标；步骤3.5)通过第一帧图像中U形口的中心点坐标值分别计算四个线圈与U形口的中心点坐标之间的夹角，计算公式是：式中：Q1、Q2、Q3、Q4——分别代表四个线圈的中心点在图像中的坐标值；θ1、θ2、θ3、θ4——分别代表四个线圈中心与U形口中心的之间的夹角；U——U形口中心坐标点在图像中的像素值，单位为：pixel；步骤3.6)分别计算四个线圈与U形口的中心点坐标之间的夹角与标准值的角度偏差；所述标准值为满足力矩器正交性的四个角度值，分别为0°，90°，180°，270°；式中：Δθ1、Δθ2、Δθ3、Δθ4——四个线圈中心与U形口中心角度差与标准差的差值，即四个线圈的角度偏差，单位为°；步骤3.7)遍历列坐标属于形心区间所有直线，重复步骤3.3)至3.6)，求取每条直线与4个线圈的角度偏差，取n组角度偏差绝对值最小的值，求其平均值，作为4个线圈的角度偏差值；步骤4)极差计算；对步骤3.7)中4个线圈角度偏差中最大值和最小值求差，计算公式如下：式中：——极差，判断力矩器合格与否的依据之一，单位为°；Δθmax——四个线圈角度偏差的最大值，单位为°；Δθmax——四个线圈角度偏差的最小值，单位为°；步骤5)合格品判定对角度偏差和极差是否满足要求进行判定，如果都满足设定的要求，即为合格，否则，为不合格。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术利用视觉图像处理技术，完成力矩器正交性检验过程，提高了检验效率，节约人力成本；2、本专利技术所采用的力矩器测量方法利用两幅图像计算单位像素角度值，消除了图像畸变，提高了测量方法的精度；3、本专利技术采取在形心附近选取边缘点计算角度值的方法，更贴近力矩器正交性检测原理，提高了检验方法的可靠性。附图说明图1为本专利技术方法流程图。图2为计算角度和像素的比例系数时提取的第一帧图像的截图。图3为计算角度和像素的比例系数时提取的第二帧图像的截图。图4为计算U形口中点时提取的图像示意图。图5为线圈形心区间的图像示意图。图6为计算第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检验力矩器的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取力矩器图像；通过控制力矩器旋转，配合线扫相机线速率，采集两帧图像，第一帧图像包括力矩器上U形口、第1线圈以及第2线圈完整图像；第二帧图像包括第2线圈的下边缘图像，第3线圈和第4线圈完整图像以及第1线圈的上边缘图像；2)图像处理；2.1)求取U形口的中心坐标点；2.2)求取力矩器4个线圈的形心坐标；2.2.1)提取力矩器各线圈的边缘；对两帧图像进行图像处理，分别提取第一帧图像上第1线圈和第2线圈的上、下边缘点集合；第二帧图像上第2线圈的下边缘点集合、第3线圈和第4线圈的上、下边缘点集合以及第1线圈的上边缘点集合；2.2.2)提取力矩器各线圈形心坐标；对第一帧图像和第二帧图像中4个完整的线圈进行图像处理，提取各线圈轮廓，分别计算形心坐标(x

【技术特征摘要】
2016.12.30 CN 20161125644471.一种用于检验力矩器的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取力矩器图像；通过控制力矩器旋转，配合线扫相机线速率，采集两帧图像，第一帧图像包括力矩器上U形口、第1线圈以及第2线圈完整图像；第二帧图像包括第2线圈的下边缘图像，第3线圈和第4线圈完整图像以及第1线圈的上边缘图像；2)图像处理；2.1)求取U形口的中心坐标点；2.2)求取力矩器4个线圈的形心坐标；2.2.1)提取力矩器各线圈的边缘；对两帧图像进行图像处理，分别提取第一帧图像上第1线圈和第2线圈的上、下边缘点集合；第二帧图像上第2线圈的下边缘点集合、第3线圈和第4线圈的上、下边缘点集合以及第1线圈的上边缘点集合；2.2.2)提取力矩器各线圈形心坐标；对第一帧图像和第二帧图像中4个完整的线圈进行图像处理，提取各线圈轮廓，分别计算形心坐标(xq,yq)；3)力矩器的角度计算；3.1)确定4个线圈形心区间；确定4个线圈的形心坐标中的最大像素值列坐标yqmax以及最小像素列坐标yqmin，获取形心列坐标区间W；W＝[yqmin-K,yqmax+K]K——正整数；3.2)求边缘交点；遍历列坐标属于形心区间的所有直线，获取直线与步骤2.2.1)所有边缘的交点；3.3)计算角度和像素的比例系数；选中步骤3.2)中属于形心区间所有直线中的任意一条直线t，提取直线t与第一帧图像上第1线圈的上边缘的交点A，直线t与第一帧图像上第2线圈的下边缘的交点B，直线t与第二帧图像上第2线圈的下边缘的交点C，直线t与第二帧图像上第1线圈的上边缘的交点D；A、B、C、D四个点的行坐标分别为xA、xB、xC、xD，比例系数的具体计算公式为：L1＝xB-xA；L2＝xD-xC；P为角度和像素的比例系数，单位为：°/pixel；3.4)计算四个线圈的中心点坐标值Q，并将第二帧图像中的第3、4线圈中心点坐标转换到第一帧图像坐标系下，单位为：pixel；3.4.1)通过第一帧图像计算第1线圈和第2线圈的上下边缘点行坐标计算第1、2线圈的中心点坐标值，其计算公式为：式中：x1up为第1个线圈的上边缘交点行坐标；x1down为第1个线圈的下边缘交点行坐标；x2up为第2个线圈的上边缘交点行坐标；x2down为第2个线圈的下边缘交点行坐标；3.4.2)通过第二帧图像中第2线圈的下边缘点行坐标与第3线圈和第4线圈的上下边缘点行坐标计算第3、4线圈的中心点坐标值，其计算公式为；式中：x3up为第3个线圈的上边缘交点行坐标；x3down为第3个线圈的下边缘交点行坐标；x4up为第4个线圈的上边缘交点行坐标；x4down为第4个线圈的下边缘交点行坐标；x2down为第2个线圈在第一帧图像中的下边缘交点行坐标；x2down-2为第2个线圈在第二帧图像中的下边缘交点行坐标；3.5)通过第一帧图像中U形口的中心点坐标值分别计算四个线圈与U形口的中心点坐标之间的夹角，计算公式是：

【专利技术属性】
技术研发人员：罗华，刘岗，袁洋，杨娜，张栋栋，
申请(专利权)人：西安航天精密机电研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61