CN210005209U - 一种方便纹影系统光路调试的刀口监测控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种方便纹影系统光路调试的刀口监测控制系统，主要解决现有系统需频繁进行手动调节刀口的切割量导致过程繁琐以及调节精度较低的问题。该系统包括电动刀口、刀口监测相机、刀口控制器、六自由度调节平台、刀口位移驱动电机和图像处理器；电动刀口设置在六自由度调节平台上；刀口控制器可以控制电动刀口的尺寸大小，对电动刀口的尺寸参数进行调节；刀口监测相机对电动刀口处光斑图像进行成像，并将采集到的刀口图像发送到图像处理器，图像处理器分别与刀口控制器、刀口位移驱动电机连接；刀口位移驱动电机与六自由度调节平台连接，带动六自由度调节平台运动。

Description

一种方便纹影系统光路调试的刀口监测控制系统

技术领域

本实用新型涉及纹影系统监测与控制领域，具体涉及一种方便纹影系统光路调试的刀口监测控制系统。

背景技术

在彩色纹影系统试验过程中，刀口是纹影系统的关键部件。纹影光源发出光线，光线穿过“口”字型狭缝，通过第一面主反射镜将光线准直，然后贯穿流场，在第二面主反射镜的焦面处形成一个相应的“口”字形彩色光源像。在此焦面上用“口”字形刀口的四个刀口分别切割相应的狭缝像，即得到反映两个方向光偏折的彩色纹影图，通过对每个刀口切割量的调节，可以改变纹影系统的灵敏度。

在传统的纹影系统工作过程中，需频繁进行手动调节刀口的切割量改变系统的灵敏度。采用手动调节存在如下问题：一是使得调节过程变得繁琐，从而增大科研人员的冗余工作量；二是通常情况下希望刀口切割量尽量做到均匀，但是手动调节时一般需要通过人眼判切割量的多少，或者需要通过人眼识别“口”字型狭缝光源像的边缘。此时，一方面由于狭缝光源像尺寸较小，人眼判断很难精确判断切割量多少；另一方面，不同的操作人员可能存在判断的个体差异，导致调节精度降低。

实用新型内容

为了克服上述纹影系统中手动调节刀口方面的问题，本实用新型提供了一种方便纹影系统光路调试的刀口监测控制系统，替代以往的手动调节，减小了科研人员的冗余工作量，保证纹影系统刀口切割量的精确控制。

本实用新型的技术方案是：

一种方便纹影系统光路调试的刀口监测控制系统，包括电动刀口、刀口监测相机、刀口控制器、六自由度调节平台、刀口位移驱动电机和图像处理器；所述电动刀口设置在六自由度调节平台上；所述刀口控制器可以控制电动刀口的尺寸大小，对电动刀口的尺寸参数进行调节；所述刀口监测相机对电动刀口处光斑图像进行成像，并将采集到的刀口图像发送到图像处理器，图像处理器分别与刀口控制器、刀口位移驱动电机连接，实现对刀口控制器、刀口位移驱动电机的控制；所述刀口位移驱动电机与六自由度调节平台连接，控制六自由度调节平台的运动。

进一步地，所述刀口监测相机设置于电动刀口的侧上方，可以对电动刀口处的光斑进行成像监测。

进一步地，所述电动刀口是具有“口”字型四个可以移动的刀口狭缝。

同时，本实用新型提供一种基于上述方便纹影系统光路调试的刀口监测控制方法，包括以下步骤：

1)刀口监测相机对电动刀口位置和刀口处光斑尺寸进行观测；

2)刀口监测相机将数据传输给图像处理器，图像处理器对数据进行处理，得到电动刀口位移量和电动刀口尺寸值；

3)图像处理器将电动刀口位移输入到刀口位移驱动电机，将电动刀口尺寸值输入到刀口控制器；

4)刀口位移驱动电机和刀口控制器调节电动刀口的位置和尺寸；

5)刀口移动实现对狭缝光源像的切割。

进一步地，步骤2)中，图像处理器对数据进行处理，具体为通过图像处理器的MATLAB软件进行图形处理，利用质心算法确定出刀口图像的中心位置。

本实用新型与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本实用新型系统通过图像处理器对六自由度调节平台和刀口位移驱动电机进行精确控制，提高了刀口切割的精度，从而提高试验结果的准确性，使得纹影图像质量得到提升。

2.本实用新型系统快速监测纹影系统刀口处光斑的位置，自动调节刀口位置和尺寸，提升了纹影系统的分辨率。

3.本实用新型系统减小了科研人员的手动调节刀口的冗余工作量，提高了纹影系统刀口调节的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型刀口监测系统示意图；

图2为本实用新型系统工作流程图。

附图标记：1-电动刀口，2-刀口监测相机，3-刀口控制器，4-六自由度调节平台，5-刀口位移驱动电机，6-图像处理器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型的内容作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型提供的方便纹影系统光路调试的刀口监测控制系统包括电动刀口1、刀口监测相机2、刀口控制器3、六自由度调节平台4、刀口位移驱动电机5、图像处理器6。电动刀口1是具有“口”字型四个可以移动的刀口狭缝，用于对纹影系统中“口”字型光线进行切割。

刀口监测相机2放置于电动刀口1的侧上方，可以对电动刀口1处的光斑进行成像监测。电动刀口1刚性固定在六自由度调节平台4，六自由度调节平台4带动电动刀口1实现上下左右前后六自由度的调节。图像处理器6可以对电动刀口1处的图像进行处理，输出电动刀口1位移量和电动刀口1尺寸值。图像处理器6与刀口控制器3和刀口位移驱动电机5实现通信，图像处理器6可以将电动刀口1位移量发送到刀口位移驱动电机5，可以将电动刀口1尺寸值发送到刀口控制器3。刀口位移驱动电机5可以接收图像处理器6发送的电动刀口1位移量，从而可以控制六自由度调节平台4移动，六自由度调节平台4带动刚性连接于其上的电动刀口1六自由度移动。刀口控制器3可以接收图像处理器6发送的电动刀口1尺寸值，控制电动刀口1“口”字型四个可以移动的刀口狭缝移动，调节刀口“口”字型四个狭缝的尺寸大小，从而控制电动刀口1的尺寸大小，实现对电动刀口1的尺寸参数进行调节。具体的：刀口包括水平设置的第一刀片、第二刀片，竖直设置的第三刀片、第四刀片。四个刀片组成“口”字型，每个刀片由各自的电动机控制运动，刀口控制器3控制电动机的输出，从而控制各刀片的运动，从而达到控制刀口尺寸的目的。

刀口监测相机2对电动刀口1处光斑图像进行成像，刀口监测相机2将采集到的刀口图像发送到图像处理器6，图像处理器6对电动刀口1图像进行处理，得到光斑中心位置和电动刀口1中心的位置的距离差，得到电动刀口1位移量和电动刀口1尺寸值。图像处理器6将电动刀口1位移量输入到刀口位移驱动电机5，刀口位移驱动电机5驱动六自由度调节平台4移动，六自由度调节平台4移动量为电动刀口1位移量，使得电动刀口1移动到电动刀口1处光斑的中心。图像处理器6对电动刀口1图像进行处理，得到电动刀口1处光斑的边缘位置，即为电动刀口1尺寸值，图像处理器6将电动刀口1的尺寸值输入到刀口控制器3，刀口控制器3控制电动刀口1调节到电动刀口1的尺寸值。

本实用新型提供的方便纹影系统光路调试的刀口监测控制方法，步骤如下：

1)刀口监测相机2对电动刀口1位置和刀口处光斑尺寸进行观测；

2)刀口监测相机2将数据传输给图像处理器6，图像处理器6对数据进行处理，得到电动刀口1位移量和电动刀口1尺寸值；

步骤2)中，图像处理器6对数据进行处理，具体为通过图像处理器6的MATLAB软件进行图形处理，利用质心算法确定出刀口图像的中心位置。

3)图像处理器6将电动刀口1位移输入到刀口位移驱动电机5，将电动刀口1尺寸值输入到刀口控制器3；

4)刀口位移驱动电机5和刀口控制器3调节电动刀口1的位置和尺寸；

5)刀口移动实现对狭缝光源像的切割。

本实用新型系统是一种用来替代传统手动调节刀口切割量的系统。该系统通过可见光相机实时监测刀口的位置状态，根据纹影系统工作需求的刀口调节量，控制调节刀口的切割量，从而获得工作所需的灵敏度指标。具体为通过可见光相机在侧上方进行刀口图像监测，利用图像处理技术对所得刀口图像进行图像识别与分析，根据要求的刀口切割量，对刀口进行调节，并可通过刀口监测实时反馈刀口切割状态。系统成功解决了纹影试验过程中刀口频繁手动调节弊病，快速、精确、智能化地实现了纹影刀口调节操作，可在以后的纹影系统刀口研制推广使用。

Claims (3)

1.一种方便纹影系统光路调试的刀口监测控制系统，其特征在于：包括电动刀口(1)、刀口监测相机(2)、刀口控制器(3)、六自由度调节平台(4)、刀口位移驱动电机(5)和图像处理器(6)；

所述电动刀口(1)设置在六自由度调节平台(4)上；

所述刀口控制器(3)与电动刀口(1)连接，对电动刀口(1)的尺寸参数进行调节；

所述刀口监测相机(2)对电动刀口(1)处光斑图像进行成像，并将采集到的刀口图像发送到图像处理器(6)，图像处理器(6)分别与刀口控制器(3)、刀口位移驱动电机(5)连接，实现对刀口控制器(3)、刀口位移驱动电机(5)的控制；

所述刀口位移驱动电机(5)与六自由度调节平台(4)连接，控制六自由度调节平台(4)的运动。

2.根据权利要求1所述的方便纹影系统光路调试的刀口监测控制系统，其特征在于：所述刀口监测相机(2)设置于电动刀口(1)的侧上方，对电动刀口(1)处的光斑进行成像监测。

3.根据权利要求1所述的方便纹影系统光路调试的刀口监测控制系统，其特征在于：所述电动刀口(1)是具有“口”字型四个可移动的刀口狭缝。

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