CN103940541B - 基于高速摄影下的微分离力的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于高速摄影下的微分离力的测量方法，包括步骤：搭建分离装置分离力测试平台：将待分离的小卫星模拟器用分离装置固定在分离面上并进行解锁装置供电安全性检查；安装高速摄影装置及标尺：将高速摄影装置对准分离装置，并将标尺安装在分离装置分离力测试台上并校正水平；用高速摄影拍摄分离过程以计算分离力：开启高速摄影装置，启动分离电源控制开关，待分离螺杆飞出落地后，停止摄影；通过对每帧图像中螺杆对应的标尺刻度的变化，计算出分离力大小。本发明可以较为精确地估算出微分离装置的分离力大小。

Description

基于高速摄影下的微分离力的测量方法
技术领域
本发明涉及微分离力的测量方法，具体地，涉及基于高速摄影下的微分离力的测量方法。
背景技术
微小卫星集群发射需要根据任务需求对微小卫星的分离解锁装置进行分离力控制，以满足分离角度及角速度控制要求。由于分离装置的分离力一般都较小，采用传统方法无法测出分离力大小。因此有必要设计一种可较为精确地估算出微分离装置的分离力大小的技术方案。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于高速摄影下的微分离力的测量方法。
根据本发明提供的基于高速摄影下的微分离力的测量方法，包括如下步骤：
搭建分离装置分离力测试平台：将待分离的小卫星模拟器用分离装置固定在分离面上并进行解锁装置供电安全性检查；
安装高速摄影装置及标尺：将高速摄影装置对准分离装置，并将标尺安装在分离装置分离力测试台上并校正水平；
用高速摄影拍摄分离过程以计算分离力：开启高速摄影装置，启动分离电源控制开关，待分离螺杆飞出落地后，停止摄影；通过对每帧图像中螺杆对应的标尺刻度的变化，计算出分离力大小。
优选地，本发明包括如下步骤：
1、将分离装置水平安装在分离面上，分离面垂直固定在桌面；
2、将分离装置电源线接入电源控制器；
3、在桌面上与分离装置平行安装标尺，标尺精度优于1mm；
4、将高速摄影装置调节好高度对准分离装置，视野要包含标尺信息；
5、开启高速摄影装置，检查摄影装备，开启分离装置电源开关，对分离螺杆分离飞出的全过程进行拍摄；
6、对每帧图像数据进行对比，采用1000帧/秒的高速摄影装置，每帧图像为1毫秒，按照下面公式计算分离力F：
F = m × L / ( N i - N j ) ( N k - N r ) / 1000
其中：
m表示分离螺杆的质量；
Ni表示螺杆分离后的第i帧图像；
Nj表示螺杆分离后的第j帧图像；
L表示第i帧图像和第j帧图像标尺的刻度差；
t表示分离时间；
Nr表示分离装置通电时刻图像帧号；
Nk表示螺杆分离时刻的图像帧号。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明以星星分离为背景通过搭建分离装置分离力测试平台、安装高速摄影设备及标尺、以及通过高速摄影影像计算分离力，从而可以较为精确地估算出微分离装置的分离力大小。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
图中：
1为分离装置；
2为电源控制装置；
3为标尺；
4为高速摄影装置；
5为控制计算机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
微小卫星因其体积小、重量轻、成本低、发射周期短而受到各国关注，通常是一箭多星发射，在轨星星解锁分离，分离力要求小。本发明以星星分离为背景给出了一种利用高速摄影方法测量微分离力的方法，步骤如下：1、搭建分离装置分离力测试平台；2、安装高速摄影设备及标尺；3、通过高速摄影影像计算分离力。具体如下：
1、搭建分离装置分离力测试平台
根据项目需要，将待分离的小卫星模拟器用分离装置固定在分离面上并进行解锁装置供电安全性检查。
2安装高速摄影装置及标尺
将高速摄影装置对准分离装置，并将标尺安装在测试台上并校正水平。
3用高速摄影拍摄分离过程以计算分离力
开启高速摄影装置，启动分离电源控制开关，待分离螺杆飞出落地后，停止摄影。通过对每帧图像中螺杆对应的标尺刻度的变化，计算出分离力大小。
更为具体地，本发明包括如下步骤：
1、将分离装置水平安装在分离面上，分离面垂直固定在桌面；
2、将分离装置电源线接入电源控制器；
3、在桌面上与分离装置平行安装标尺，标尺精度优于1mm；
4、将高速摄影装置调节好高度对准分离装置，视野要包含标尺信息；
5、开启高速摄影装置，检查摄影装备，开启分离装置电源开关，对分离螺杆分离飞出的全过程进行拍摄；
6、利用图像处理软件对每帧图像数据进行对比，采用1000帧/秒的高速摄影装置，每帧图像为1毫秒，按照下面公式计算分离力F(单位：N)：
F = m × L / ( N i - N j ) ( N k - N r ) / 1000
其中：
m表示分离螺杆的质量，单位：kg；
Ni表示螺杆分离后的第i帧图像；
Nj表示螺杆分离后的第j帧图像；
L表示第i帧图像和第j帧图像标尺的刻度差，单位：mm；
t表示分离时间，单位：s；
Nr表示分离装置通电时刻图像帧号；
Nk表示螺杆分离时刻的图像帧号。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种基于高速摄影下的微分离力的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
搭建分离装置分离力测试平台：将待分离的小卫星模拟器用分离装置固定在分离面上并进行解锁装置供电安全性检查；
安装高速摄影装置及标尺：将高速摄影装置对准分离装置，并将标尺安装在分离装置分离力测试台上并校正水平；
用高速摄影拍摄分离过程以计算分离力：开启高速摄影装置，启动分离电源控制开关，待分离螺杆飞出落地后，停止摄影；通过对每帧图像中螺杆对应的标尺刻度的变化，计算出分离力大小。
2.根据权利要求1所述的基于高速摄影下的微分离力的测量方法，其特征在于，本发明包括如下步骤：
1）、将分离装置水平安装在分离面上，分离面垂直固定在桌面；
2）、将分离装置电源线接入电源控制器；
3）、在桌面上与分离装置平行安装标尺，标尺精度优于1mm；
4）、将高速摄影装置调节好高度对准分离装置，视野要包含标尺信息；
5）、开启高速摄影装置，检查摄影装备，开启分离装置电源开关，对分离螺杆分离飞出的全过程进行拍摄；
6）、对每帧图像数据进行对比，采用1000帧/秒的高速摄影装置，每帧图像为1毫秒，按照下面公式计算分离力F：
其中：
m表示分离螺杆的质量；
Ni表示螺杆分离后的第i帧图像；
Nj表示螺杆分离后的第j帧图像；
L表示第i帧图像和第j帧图像标尺的刻度差；
Nr表示分离装置通电时刻图像帧号；
Nk表示螺杆分离时刻的图像帧号。
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