CN114688987A - 一种原位测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种原位测量装置及方法，其中装置包括壳体和双目摄像头；壳体为双层结构，包括外罩和内胆；双目摄像头位于内胆中，拍摄方向为第一方向；内胆中对应双目摄像头设有反射镜，与外罩上分别绕第一方向设有观察窗；反射镜固定安装在转盘上，与第一方向的夹角为45°；内胆的顶部设有用于安装转盘的升降台；升降台与转盘分别与追踪摄像头联动；追踪摄像头固定安装在转盘上，用于识别被检测物上的定位点。根据本申请实施例提供的技术方案，通过采用双层结构的壳体，使内胆中的温度和压力更容易保持在一个稳定且适宜的状态，从而为内胆中的双目摄像头提供一个适宜的工作环境。

Description

一种原位测量装置及方法

技术领域

本申请涉及航空航天技术领域,具体涉及一种原位测量装置及方法。

背景技术

由于轻量化的设计要求，航天器结构大多采用杆系、薄板、蜂窝等形式；在空间环境运行时，主要结构部件的热变形是影响航天器结构稳定以及任务载荷功能的重要因素。

原位测量在环境测试过程中利用光学测量相机进行位移测量，以获得结构热变形量的方法；但是，测量相机本身不能在剧烈变化的温度环境中工作，需要进行防护；同时，测量相机多为固定安装，检测目标单一，利用率较低；因此，上述问题亟待进行解决。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种原位测量装置及方法。

第一方面，本申请提供一种原位测量装置，包括壳体和双目摄像头；所述壳体为双层结构，包括外罩和内胆；所述双目摄像头位于所述内胆中，拍摄方向为第一方向；所述内胆中对应所述双目摄像头设有反射镜，与所述外罩上分别绕所述第一方向设有观察窗；所述反射镜固定安装在转盘上，与所述第一方向的夹角为45°；所述内胆的顶部设有用于安装所述转盘的升降台；所述升降台与转盘分别与追踪摄像头联动；所述追踪摄像头固定安装在所述转盘上，用于识别被检测物上的定位点。

进一步的，所述内胆呈圆柱型，轴线方向与所述第一方向平行；所述双目摄像头固定安装在所述内胆的底部；所述升降台通过滑杆安装在所述内胆的顶部，通过螺杆驱动；所述反射镜与升降台之间通过转盘连接；所述转盘与内胆同轴，通过步进电机驱动。

进一步的，所述内胆与外罩之间还设有连接套；所述连接套位于所述内胆的底部，两端分别与所述内胆和外罩连接，形成对接腔；所述对接腔内设有电接插座，用于系统供电及信号传输。

进一步的，所述外罩上对应所述连接套设有匹配的连通孔；所述连通孔的两侧分别设有用于密封的对接块；所述对接块可滑动安装在所述外罩上，滑动方向与所述连通孔的径向平行。

进一步的，两所述对接块相对靠近的一端对应电缆分别设有弧形孔，相对远离的一端通过滑块与所述外罩连接；所述外罩上对应所述滑块分别设有滑轨和驱动组件；所述驱动组件包括旋向相反的两根丝杆；两所述丝杆相对远离的一端分别与所述滑块和外罩连接，相对靠近的一端通过匹配的螺套连接。

进一步的，所述对接块的底部对应所述外罩还设有压块；所述压块呈半圆型，可升降安装在所述对接块上；所述对接块的底部对应所述压块设有安装槽，内部对应所述压块设有驱动机构。

进一步的，所述驱动机构包括触发头和连接杆；所述对接块内位于所述安装槽的上方设有驱动槽；所述驱动槽与安装槽之间设有连通孔；所述连接杆位于所述连通孔内，一端与所述对接块连接；所述对接块上还沿滑动方向设有与所述驱动槽连通的贯穿孔；所述贯穿孔位于所述驱动槽靠近所述连通孔的一侧；所述触发头位于所述贯穿孔内，一端位于所述对接块的外部，一端与所述连接杆通过斜面对接。

进一步的，还包括温控组件；所述温控组件包括温控探头和加热器；所述温控探头和加热器分别匹配安装在所述内胆和所述外罩与内胆的夹层中。

进一步的，所述内胆和外罩上还分被安装有压力表，用于检测所述内胆和所述外罩与内胆夹层中的气压；两所述压力表分别与对应的电磁阀联动，用于控制供气管路的通断；所述外罩和内胆上对应所述供气管路分别设有对接口。

第二方面，本申请提供一种测量方法，包括以下步骤：

S100，初始化；

S200，启动所述追踪摄像头；

S210，启动所述转盘，带动所述追踪摄像头进行转动并拍摄，当被检测物上的定位标识进入拍摄视野，且到达第一预设区域后，所述转盘停止转动；

S220，启动所述升降台，带动所述追踪摄像头进行升降至所述定位标识位于拍摄视野的第二预设区域；

S300，开启所述双目摄像头，拍摄所述被检测物；

S310，持续拍摄预设时间，并关闭所述双目摄像头；

S400，循环所述S100-S310。

本申请具有的优点和积极效果是：

本技术方案通过采用双层结构的壳体，使内胆中的温度和压力更容易保持在一个稳定且适宜的状态，从而为内胆中的双目摄像头提供一个适宜的工作环境；又因双目摄像头的拍摄角度通过反射镜决定，配合用于安装反射镜的转盘和升降台，不仅可以利用转盘使双目摄像头的拍摄角度为360度，还能利用升降台对拍摄高度进行调整，大大提高了双目摄像头的利用率；进一步的，由于转盘和升降台还分别与追踪摄像头联动，调节过程无需认为参与，全部自动化完成，更具实用性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的原位测量装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的原位测量装置的对接块的结构示意图。

图中所述文字标注表示为：100-双目摄像头；110-观察窗；200-外罩；201-滑轨；210-内胆；211-反射镜；212-升降台；213-转盘；220-连接套；230-对接块；231-压块；232-触发头；233-连接杆；234-弹簧；240-滑块；241-丝杆；242-螺套；300-追踪摄像头。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

请参考图1-2，第一方面，本实施例提供一种原位测量装置，包括壳体；壳体为双层结构，包括封闭的外罩200和内胆210；内胆210通过连杆悬空安装在外罩200中，内部设有用于对被检测物进行拍摄的双目摄像头100；双目摄像头100固定安装在内胆210的底部，拍摄方向为第一方向；而内胆210的顶部则是对应双目摄像头100设有反射镜211；反射镜211与第一方向的夹角为45°，相对内胆210的顶部既能升降，又能转动，配合外罩200和内胆210上绕第一方向设置的观察窗110，使双目摄像头100能够对360°范围内的被检测物进行任意拍摄。

在一优选实施例中，内胆210呈圆柱型，轴线方向与第一方向平行；双目摄像头100位于内胆210底部的圆心处；而内胆210顶部的圆心处则是设有用于安装反射镜211的升降台212；升降台212通过滑杆与内胆210连接；滑杆的数量为两个，一端固定安装在升降台212上，一端贯穿内胆210；通过两个滑杆连接，既能指定升降台212滑动方向，又能限制升降台212无法进行转动。

优选的，升降台212通过第一步进电机驱动；第一步进电机固定安装在内胆210上，位于外罩200与内胆210的夹层中，通过螺杆与升降台212连接；升降台212上对应螺杆设有匹配的螺纹套；螺纹套通过连接杆固定安装在滑杆上，与升降台212之间预留出螺杆的伸缩空间。

优选的，升降台212与反射镜211之间通过转盘213连接；转盘213可转动安装在升降台212上，通过步进电机进行驱动，转动轴线与内胆210同轴；反射镜211则是固定安装在转盘213远离升降台212的一侧，与第一方向的夹角为45°。

优选的，步进电机固定安装在升降台212上，位于升降台212远离转盘213的一侧；转盘213的直径相对小于升降台212的直径，通过在外沿设置外齿与步进电机对接。

在一优选实施例中，步进电机和第一步进电机分别与追踪摄像头300联动；追踪摄像头300固定安装在转盘213上，位于转盘213靠近反射镜211相对较近处，拍摄方向与双目摄像头100经反射后的拍摄方向平行；通过在被检测物上安装一个点状的定位标识，当步进电机驱动转盘213转动时，追踪摄像头300会将拍摄画面传送到处理器，并识别有无定位标识，当定位标识进入拍摄画面后，处理器会控制步进电机对追踪摄像头300的拍摄角度进行微调，使定位标识位于拍摄视野的第一预设区域内，然后，在控制第一步进电机对追踪摄像头300的高度进行微调，使定位标识处于拍摄视野的第二预设区域，第二预设区域与定位标识的形状和大小均相同，位于第一预设区域中，第二预设区域与定位标识重合时，双目摄像头100的拍摄位置为最佳拍摄位置。

在一优选实施例中，内胆210与外罩200之间还设有连接套220；连接套220位于内胆210的底部，两端分别与内胆210和外罩200连接，形成独立的对接腔；对接腔内安装有用于和外部连接的电接插座，通过与外部的插头对接后，既能与外部进行信号对接，又能利用外部对内部进行供电。

优选的，外罩200上对应连接套220设有匹配的连通孔，确保外部的插头能够进入到对接腔，而插头与电接插座对接后，还能通过对接块230对连通孔进行密封。

优选的，对接块230的数量为两个，分别位于连通孔的两侧，与外罩200之间可滑动连接，滑动方向与连通孔的径向平行；当两对接块230沿相对远离的方向滑动时，连通孔将处于打开状态，而当两对接块230沿相对靠近的方向滑动时，连通孔将会被封闭；两对接块230相对靠近的一端对应与插头连接的电缆分别设有弧形孔，两弧形孔对接后会形成与电缆外径相对应的圆形通孔，因此，对接块230既能对连通孔进行密封，又能不影响插头的安装。

优选的，两对接块230分别通过滑块240与外罩200连接；滑块240位于两对接块230相对远离的一端；外罩200上则是对应滑块240设有匹配的滑轨201和驱动组件。

优选的，驱动组件包括旋向相反的两根丝杆241；两丝杆241相对靠近的一端通过匹配的螺套242连接，相对远离的一端则是分别安装在滑块240与外罩200上；外罩200上对应丝杆241设有匹配的安装座，使丝杆241的轴线方向与滑块240的滑动方向平行，因此，通过转动螺套242便可驱动两丝杆241相对靠近或远离，从而驱动对接块230在外罩200上相对滑动。

优选的，对接块230上对应外罩200还设有可相对升降的压块231；压块231呈半圆型，且靠近外罩200的一侧安装有密封条，当两对接块230完成对接后，两个压块231会形成一个完整的圆形压块，且与连通孔同轴，下压后会对连通孔形成环形密封。

优选的，对接块230内对应压块231设有安装槽；安装槽的截面呈T型，同时，压块231的截面也呈弧形，压块231既能完全收缩至安装槽内，又能延伸至安装槽的外部，抵在外罩200上。

优选的，压块231通过弹簧234实现自复位，复位状态时，压块231处于收缩状态，不会对对接块230的滑动造成影响；弹簧234位于压块231截面较大的部分处，位于靠近截面相对较小部分的一侧，再配合安装槽的内壁便可实现自复位功能。

优选的，对接块230的内部还设有驱动槽；驱动槽位于安装槽远离外罩200的一端，与安装槽之间还设有连通槽；连通槽内间隔设有连接杆233，连接杆233一端安装在压块231上，一端延伸至驱动槽。

优选的，驱动槽远离滑块240的一侧对应连接杆233还设有贯穿孔；贯穿孔内可滑动安装有触发头232，触发头232一端位于对接块230的外部，一端通过斜面与连接杆233对接，当两对接块230完成对接后，触发头232会被压缩进贯穿孔，从而利用斜面驱动连接杆233，使压块231压紧在外罩200上，从而形成密封。

在一优选实施例中，还包括温控组件；温控组件包括温控探头和加热器；温控探头和加热器分别匹配安装在内胆210中以及外罩200和内胆210的夹层中；双层的结构，能够使内胆210中的温度更加稳定。

在一优选实施例中，外罩200和内胆210上分别设有有进气口，其中内胆210上设有一个进气口，外罩200上设有两个进气口；内胆210上的进气口与外罩200上的其中一个进气口连接，使内胆210和外罩200能够分别进行充气，从而满足双目摄像头100与追踪摄像头300所需的工作环境。

优选的，外罩200和内胆210上还分别设有压力表，而进气口处则是分被安装有与压力表联动的电磁阀；电磁阀与供气管路连接，通过压力表的实时监测数据，控制供气装置对内胆210及夹层进行补气，从而保证内胆210及夹层中可以保持恒温恒压状态。

第二方面，本申请提供一种检测方法，包括以下步骤：

S100，初始化；

S200，启动所述追踪摄像头300；

S210，启动所述转盘213，带动所述追踪摄像头300进行转动并拍摄，当被检测物上的定位标识进入拍摄视野，且到达第一预设区域后，所述转盘213停止转动；

S220，启动所述升降台212，带动所述追踪摄像头300进行升降至所述定位标识位于拍摄视野的第二预设区域；

S300，开启所述双目摄像头100，拍摄所述被检测物；

S310，持续拍摄预设时间，并关闭所述双目摄像头100；

S400，循环所述S100-S310。

在一优选实施例中，追踪摄像头300拍摄的画面会传输至处理器，同时，拍摄画面中对应定位标识还会设有用于定位的目标区域，当定位标识处于目标区域时，双目摄像头100垂于最佳拍摄位置。

优选的，处理器还分别控制步进电机和第一步进电机；当定位标识与第一预设区域，也就是目标区域的竖直方向重合时，处理器会控制步进电机停止运行，同时，还会控制第一步进电机启动，对高度进一步调节，使定位标识完全进入第二预设区域，也就是目标区域。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种原位测量装置，其特征在于，包括壳体和双目摄像头(100)；所述壳体为双层结构，包括外罩(200)和内胆(210)；所述双目摄像头(100)位于所述内胆(210)中，拍摄方向为第一方向；所述内胆(210)中对应所述双目摄像头(100)设有反射镜(211)，与所述外罩(200)上分别绕所述第一方向设有观察窗(110)；所述反射镜(211)固定安装在转盘(213)上，与所述第一方向的夹角为45°；所述内胆(210)的顶部设有用于安装所述转盘(213)的升降台(212)；所述升降台(212)与转盘(213)分别与追踪摄像头(300)联动；所述追踪摄像头(300)固定安装在所述转盘(213)上，用于识别被检测物上的定位点。

2.根据权利要求1所述的原位测量装置，其特征在于，所述内胆(210)呈圆柱型，轴线方向与所述第一方向平行；所述双目摄像头(100)固定安装在所述内胆(210)的底部；所述升降台(212)通过滑杆安装在所述内胆(210)的顶部，通过螺杆驱动；所述反射镜(211)与升降台(212)之间通过转盘(213)连接；所述转盘(213)与内胆(210)同轴，通过步进电机驱动。

3.根据权利要求1所述的原位测量装置，其特征在于，所述内胆(210)与外罩(200)之间还设有连接套(220)；所述连接套(220)位于所述内胆(210)的底部，两端分别与所述内胆(210)和外罩(200)连接，形成对接腔；所述对接腔内分别设有用于系统供电的第一插座和用于信号传输的第二插座。

4.根据权利要求3所述的原位测量装置，其特征在于，所述外罩(200)上对应所述连接套(220)设有匹配的连通孔；所述连通孔的两侧分别设有用于密封的对接块(230)；所述对接块(230)可滑动安装在所述外罩(200)上，滑动方向与所述连通孔的径向平行。

5.根据权利要求4所述的原位测量装置，其特征在于，两所述对接块(230)相对靠近的一端对应电缆分别设有弧形孔，相对远离的一端通过滑块(240)与所述外罩(200)连接；所述外罩(200)上对应所述滑块(240)分别设有滑轨(201)和驱动组件；所述驱动组件包括旋向相反的两根丝杆(241)；两所述丝杆(241)相对远离的一端分别与所述滑块(240)和外罩(200)连接，相对靠近的一端通过匹配的螺套(242)连接。

6.根据权利要求4所述的原位测量装置，其特征在于，所述对接块(230)上对应所述外罩(200)还设有压块(231)；所述压块(231)呈半圆型，可升降安装在所述对接块(230)上；所述对接块(230)的底部对应所述压块(231)设有安装槽，内部对应所述压块(231)设有驱动机构。

7.根据权利要求6所述的原位测量装置，其特征在于，所述驱动机构包括触发头(232)和连接杆(233)；所述对接块(230)内位于所述安装槽远离所述外罩(200)的一侧还设有驱动槽；所述驱动槽与安装槽之间设有连通槽；所述连接杆(233)位于所述连通槽内，一端与所述压块(231)连接；所述对接块(230)上还沿滑动方向设有与所述驱动槽连通的贯穿孔；所述贯穿孔位于所述驱动槽靠近所述连通孔的一侧；所述触发头(232)位于所述贯穿孔内，一端位于所述对接块(230)的外部，一端与所述连接杆(233)通过斜面对接。

8.根据权利要求1所述的原位测量装置，其特征在于，还包括温控组件；所述温控组件包括温控探头和加热器；所述温控探头和加热器分别匹配安装在所述内胆(210)和所述外罩(200)与内胆(210)的夹层中。

9.根据权利要求1所述的原位测量装置，其特征在于，所述内胆(210)和外罩(200)上还分被安装有压力表，用于检测所述内胆(210)和所述外罩(200)与内胆(210)夹层中的气压；两所述压力表分别与对应的电磁阀联动，用于控制供气管路的通断；所述外罩(200)和内胆(210)上对应所述供气管路分别设有对接口。

10.一种包括权利要求1-9任一项所述原位测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100，初始化；

S200，启动所述追踪摄像头(300)；

S210，启动所述转盘(213)，带动所述追踪摄像头(300)进行转动并拍摄，当被检测物上的定位标识进入拍摄视野，且到达第一预设区域后，所述转盘(213)停止转动；

S220，启动所述升降台(212)，带动所述追踪摄像头(300)进行升降至所述定位标识位于拍摄视野的第二预设区域；

S300，开启所述双目摄像头(100)，拍摄所述被检测物；

S310，持续拍摄预设时间，并关闭所述双目摄像头(100)；

S400，循环所述S100-S310。

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