CN202274996U - 一种坦克稳定器性能测试系统 - Google Patents

Abstract

一种坦克稳定器性能测试系统，其包括：图像产生模块，由激光器和成像屏组成，激光器固定于坦克的炮筒上，激光器产生的红色光斑落在成像屏上；图像采集模块，设置于成像屏之前，由CCD摄像头、导轨槽和刻度尺组成，刻度尺设置于导轨槽上，CCD摄像头在导轨槽上滑移且采集成像屏上的图像；图像处理模块，连接CCD摄像头，由DM642开发箱构成，该DM642开发箱包括DM642芯片，该DM642芯片对从CCD摄像头传送来的图像进行实时处理；数据分析模块，连接图像处理模块，由PC机组成，对从DM642芯片输入的图像数据进行分析处理，并给出坦克稳定器的测试分析结果。本实用新型具有操作方便、成本低廉、精度和灵敏度高的优点。

Description

一种坦克稳定器性能测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，特别涉及一种坦克稳定器性能测试系统，属于测试技术领域。

背景技术

坦克火炮稳定器，即坦克炮控系统，是保持炮身轴线在高低和水平方向平滑随动、状态稳定的装置。现代化作战坦克都装有双向火炮稳定器，保证坦克在崎岖不平的道路上颠簸时仍能准确的瞄准目标射击。因此，稳定器是坦克中一个非常关键的部件。我国目前大多数坦克稳定器性能的检测主要由记录笔和记录仪组成。记录仪以一定的速度平移，记录笔和炮筒相连。当炮筒运动时，记录笔就会把炮筒随时间的运动轨迹绘制在记录仪上。根据运动轨迹就可以对坦克稳定器的性能进行分析。由于整个检测过程都是由人工完成，操作又非常繁琐，检测出的结果精度低，灵敏度不高。

由TI公司推出的DM642是一款专门针对图像处理的高速处理器芯片，其能够通过高速采集图像，对图像各个参数进行分析处理，从而达到自动检测的目的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有坦克火炮稳定器的缺陷，提供一种坦克稳定器性能测试系统，其采用DM642芯片进行图像分析处理，自动检测坦克炮筒的运行轨迹，并对坦克稳定器的各个参数进行测试分析。

本实用新型解决其技术问题的技术方案如下：

一种坦克稳定器性能测试系统，其特征在于，所述系统包括：

图像产生模块，由激光器和成像屏组成，激光器固定于坦克的炮筒上，激光器产生的红色光斑落在成像屏上；

图像采集模块，设置于成像屏之前，由CCD摄像头、导轨槽和刻度尺组成，刻度尺设置于导轨槽上，CCD摄像头在导轨槽上滑移且采集成像屏上的图像；

图像处理模块，连接CCD摄像头，由DM642开发箱构成，该DM642开发箱包括DM642芯片，该DM642芯片对从CCD摄像头传送来的图像进行实时处理；

数据分析模块，连接图像处理模块，由PC机组成，对从DM642芯片输入的图像数据进行分析处理，并给出坦克稳定器的测试分析结果。

本实用新型完全放弃了传统的通过记录笔和记录仪的接触式测量，利用DM642芯片高速图像处理的功能和计算机视觉技术，通过高速采集图像，对图像进行分析处理，自动检测坦克炮筒的运行轨迹，并对坦克稳定器的各个参数的测试分析。所述坦克稳定器性能测试系统达到了操作方便、提高精度和灵敏度的有益效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的信号数据传递示意图。

图3为本实用新型的光学原理图。

具体实施方式

现结合具体实施例和附图对本实用新型作一说明。

请参阅图1本实用新型的结构示意图，图示坦克稳定器性能测试系统包括图像产生模块、图像采集模块、图像处理模块和数据分析模块。所述图像采集模块由激光器1和成像屏3组成，该激光器1固定于坦克8的炮筒上，其能够发射红色光源并产生红色光斑落在成像屏3上。当炮筒在目标瞄准测试过程中会进行上、下、左、右的快速摆动，激光器1也会随之运动，激光器1的光斑在成像屏3上就会产生运动轨迹。所述图像采集模块设置于成像屏3之前，由CCD摄像头2、导轨槽6和刻度尺7组成。该刻度尺7设置于导轨槽6上，所述CCD摄像头2在导轨槽6上滑移且采集成像屏3上的图像。所述导轨槽6能够使CCD摄像头2根据实际情况方便地调整与成像屏3的距离，使成像达到最佳的效果。所述刻度尺7是用来记录摄像头2与成像屏3的距离，方便后面的数据处理。所述CCD摄像头2采集的图像通过数据线传送到所述图像处理模块的DM642中进行后续处理。所述图像处理模块连接所述CCD摄像头2，由DM642开发箱5构成。该DM642开发箱5包括DM642芯片，该DM642芯片对从CCD摄像头2传送来的图像进行阈值分割、灰度变换、光斑能量中心定位和光斑的坐标变换等实时处理。该CCD摄像头2采用的是高速摄像机，每秒120帧的速度。DM642芯片是TI公司专门针对高速图像处理开发的处理器芯片，它实时对采集的图像进行处理，计算出光斑的坐标，并通过串口传送给数据分析模块进行数据分析与处理。图像处理模块是整个系统的核心，要满足整个系统的速度和精度，选择一款高速处理芯片是十分必要的，由TI公司推出的应用于图像处理的高速处理芯片DM642完全能满足要求。所述数据处理模块连接图像处理模块，由PC机4组成。所述DM642芯片与该PC机4通过RS232串口线进行通信。PC机4采用了NI的界面软件LABVIEW，对从DM642芯片输入的光斑坐标值等图像数据进行分析处理，绘制出光斑运行的轨迹图，根据运行轨迹计算出炮筒瞄准目标的过程中各个参数，从而来分析坦克稳定器的性能好坏，最后给出坦克稳定器的测试分析结果报告。

以下对本实用新型所述坦克稳定器性能测试系统的工作过程作一说明。

如图2所示，CCD摄像头2将采集的PAL制式的图像首先传给解码芯片TVP5150PBS进行解码得到YUV格式的数字图像。DM642芯片的VP0视频输入口接收TVP5150的图像信号，并将图像通过EMIF的方式传给SDRAM存储。为了获得炮筒实际的运动轨迹，需要对输入的数字图像进行分析处理，也即是通过DM642芯片图像处理技术获取激光光斑的运行轨迹从而间接得到炮筒的运动轨迹。

DM642芯片采集的YUV制式的数字图像，也就是亮度信息也彩色信息是分离的，只需对亮度信息即灰度信息进行处理。为了对光斑运动情况进行分析，首先要将光斑从背景图像中分离处理。但是由于环境光照的影响，特别是白天的日照光和室内照明的影响，导致背景和光斑的灰度值比较接近，不利于光斑的提取。采用幂指数图像增强的方法提高激光光斑与背景的对比度，为了保证背景与光斑的相差50个灰度级以上，方便后续的处理，取Y＝10能非常好的满足要求。对图像进行增强后，还要对图像进行二值化处理，将低于阈值T的像素点全部设为0，高于T的设为255，在这里取T＝200。图像的增强和二值化处理全部由DM642芯片处理完成。

炮筒运动轨迹的计算以炮筒的垂直方向运动为例来说明，请参阅图3，具体实现步骤如下：

①通过DM642芯片图像处理，可以得到在一定采样时间间隔内，一系列光斑在整副图像的坐标I₀(x₀，y₀)，I₁(x₁，y₁)，1₂(x₂，y₂)......I_n(x_n，y_n)和时间间隔ΔT。

②通过坐标变换，可以计算出光斑在成像屏3上的对应的位置，如图3所示，计算得到：

$H_i=\frac{d-d}{d}{h}_i=\frac{D-d}{d}\·[I_i(x_i,y_i)\·P+\mathrm{offset}]$

其中D可以在本系统的刻度尺7上直接读出，d为CCD摄像头2的焦距，P为每个像素在CCD传感器上所占大小，offset为为像素大小的补偿值。

③利用三角函数的公式可以求出炮筒在不同时刻相对于水平方向的仰角θ_i。

根据时间和光斑在成像屏的高度H，时间和炮筒的仰角θ_i来绘制炮筒运行的轨迹曲线。

稳定器性能检测主要内容主要包括：最大/最小瞄准速度、过滤过程、动态误差、牵引影响、目标指示误差。DM642芯片对输入图像进行处理得到光斑的坐标值I(x，y)，通过RS232传给PC机，PC机通过LABVIEW软件对输入的数据进行处理得到光斑在不同时刻的运动轨迹和炮筒的仰角。对光斑的运动轨迹曲线图进行分析，计算上升时间T_R，超调量δ，稳定时间T_S，调节次数N等参数。T_S，T_R是反映坦克炮筒相应速度快慢的重要参数，而δ和N则是反映稳定器动态过程的平稳性。

本实用新型完全区别于传统的图像处理方式即通过智能相机和图像采集卡组合，在PC机上进行图像处理，本实用新型把最复杂的运算过程交给DM642芯片来完成，DM642芯片要对输入的图像进行阈值分割、灰度变换、坐标提取等复杂的运算，而TI公司推出的专门应用高速图像处理的DM642处理器芯片无论在价格上还是开发升级上都较现有技术强。

Claims (1)

1.一种坦克稳定器性能测试系统，其特征在于，所述系统包括：

图像产生模块，由激光器和成像屏组成，激光器固定于坦克的炮筒上，激光器产生的红色光斑落在成像屏上；

图像采集模块，设置于成像屏之前，由CCD摄像头、导轨槽和刻度尺组成，刻度尺设置于导轨槽上，CCD摄像头在导轨槽上滑移且采集成像屏上的图像；

图像处理模块，连接CCD摄像头，由DM642开发箱构成，该DM642开发箱包括DM642芯片，该DM642芯片对从CCD摄像头传送来的图像进行实时处理；

数据分析模块，连接图像处理模块，由PC机组成，对从DM642芯片输入的图像数据进行分析处理，并给出坦克稳定器的测试分析结果。

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