[发明专利]热真空环境下着陆缓冲机构电爆展开高速摄影测量方法

说明书

本发明公开一种热真空环境下着陆缓冲机构电爆展开高速摄影测量方法，包括在被测着陆缓冲机构表面上粘贴摄影测量靶标，确定靶标粘贴位置和靶标数量及大小；建立经纬仪测量系统，测量靶标中心点的三维坐标；将着陆缓冲机构固定在真空罐内，并通过高速摄像机，拍摄采集缓冲机构的初始图像，然后进行真空低温循环试验，之后电爆展开；在电爆的过程中，记录过程图像，计算出运动位移和运动时间。本发明具有较好的精度和重复性，图像采样率可达每秒2000帧，位移测量精度优于0.2mm，时间测量精度为0.5ms。

技术领域

本发明属于工业测量技术领域，具体涉及一种热真空环境下着陆缓冲机构展开高速摄影测量方法，该方法主要应用于航天精密测量领域。

背景技术

着陆缓冲机构是着陆器探测上重要机构之一，其主要功能是缓冲着陆器在月面着陆时的冲击，保证着陆器自身及其上有效载荷的安全，并为着陆器在月面工作提供可靠支撑，同时可作为月面起飞的发射平台。为了验证着陆缓冲机构在热真空环境下的工作能力，需要在真空环境下进行高、低温下的电爆展开，并对展开过程中的运动过程进行测量，准确给出展开时间，即从着陆缓冲机构运动开始到展开锁定时的时间，并可通过后处理获得“位移-时间”曲线。

运动时间、运动姿态和运动速度的传统方法是传统的利用加速度计等惯性元件，需要在被测对象上安装惯组系统，容易改变被测对象自身的配重特性，并且测量系统在热真空特殊环境下工作，系统的电子元件的性能将受到较大影响，无法保证测量精度和可靠性。

为解决以上问题，本文提出了一种热真空环境下着陆缓冲机构电爆展开高速摄影测量方法，利用该系统完成了月球探测器的缓冲着陆器的电爆展开过程中的展开时间、以及运动位移和速度。该测量系统具备非接触测量的优点，不会改变被测对象自身的配重特性。将高速摄像机架设在真空罐外，可通过光学测量舷窗，来记录罐内热真空环境下的着陆缓冲机构展开运动，避免热真空环境对测量系统的影响，测量精度高、可靠性高。测量结果可以满足试验的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热真空环境下着陆缓冲机构电爆展开高速摄影测量方法，以满足热真空环境下电爆开展试验的展开时间、位移、速度等参数的测量要求。

本发明是通过如下技术方案实现的：

热真空环境下着陆缓冲机构电爆展开高速摄影测量方法，包括以下步骤：

(1)在被测着陆缓冲机构表面上粘贴摄影测量靶标，确定靶标粘贴位置和靶标数量及大小；

(2)将着陆缓冲机构通过试验支架固定在真空罐内，并在罐内布设LED光源；

(3)利用两台经纬仪，建立经纬仪测量系统，测量靶标中心点的三维坐标；

(4)在真空罐外架设高速摄像机，使其能够通过眩窗玻璃完整拍摄着陆缓冲机构，高速摄像机采集初始图像，通过经纬仪测出的靶标中心点的三维坐标值完成摄像机的参数标定；

(5)根据测量工况的温度梯度要求，在真空罐内进行真空低温循环试验，低温循环试验结束后，进行真空低温环境下的电爆展开；

(6)在电爆的过程中，利用高速摄像机记录展开的过程图像，通过图像处理法计算出真空低温环境下着陆缓冲机构展开运动位移和运动时间；

(7)展开后试验停机，对着陆缓冲机构进行重新压紧，然后再一次试验开机，进行高温下的电爆展开，具体操作过程同步骤(1)-步骤(6)。

其中，摄像机参数的标定采用针孔成像模型，利用经纬仪测出的多组靶标中心点的实际坐标值，以及靶标在图像中的像素位置，计算出图像水平和竖直方向的像素当量即每个像素实际表征的实际尺寸。