一种用于超压气球的形变检测装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及精密检测技术领域，特别涉及一种用于超压气球的形变检测装置及其 方法。
【背景技术】
[0002] 针对球体形变的检测方法通常有三种：接触式、激光扫描式和普通成像式。这些方 法需要将球体放置在某个支撑物或固定物上，适用于硬质、不容易产生形变的球体、或者对 精度要求不高的气球的形变检测。对于易受支撑物或固定物影响而产生形变的气球，采用 上述方法检测后均会引入新的误差；因此，要实现对气球自身形变的高精度检测，采用上述 各检测方法均不适用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于，为了克服利用现有的球体检测技术在检测易变形的气球时， 由于受检测设备的影响而产生二次形变误差，从而降低了检测精度的技术问题；本发明提 供一种用于超压气球的形变检测设备及其方法，利用本发明的检测设备能够实现对超压 (球内气压大于外部气压）气球自身形变的高精度检测。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供了一种用于超压气球的形变检测装置。该检测装 置包括真空罐、抛球模块、成像模块和数据处理模块。其中，所述的真空罐用于为置于其罐 内的超压气球提供真空或低气压环境，以降低大气阻力和浮力对气球形变的影响；所述的 抛球模块位于真空罐内，用于将超压气球抛至空中，使超压气球向上运动至成像模块的视 场范围内；所述的成像模块用于为超压气球拍摄照片，并将成像数据传输至处理模块；所 述数据处理模块用于处理从成像模块输入的成像数据后获取超压气球的轮廓图像，并计算 获取超压气球的形变参数。
[0005] 作为上述技术方案的进一步改进，所述的成像模块通过真空罐上设有的光学窗口 进行拍照成像。
[0006] 作为上述技术方案的进一步改进，所述的成像模块采用低畸变的镜头和具有全局 快门的相机进行拍照。
[0007] 作为上述技术方案的进一步改进，所述成像模块中的镜头焦距f和相机感光元件 最大内切圆直径d之间满足关系：
【主权项】
1. 一种用于超压气球的形变检测装置，其特征在于，包括：真空罐、抛球模块、成像模 块和数据处理模块；所述的真空罐用于为置于其罐内的超压气球提供真空或低气压环境； 所述的抛球模块设置于真空罐内，用于将超压气球抛至空中，使超压气球向上运动至成像 模块的视场范围内；所述的成像模块用于为超压气球拍照，并将成像数据传输至处理模块； 所述的数据处理模块用于处理从成像模块输入的成像数据后获取超压气球的轮廓图像，并 计算得出超压气球的形变参数。
2. 根据权利要求1所述的用于超压气球的形变检测装置，其特征在于，所述的成像模 块通过真空罐上设有的光学窗口进行拍照成像。
3. 根据权利要求2所述的用于超压气球的形变检测装置，其特征在于，所述的成像模 块采用低畸变的镜头和具有全局快门的相机进行拍照。
4. 根据权利要求3所述的用于超压气球的形变检测装置，其特征在于，所述成像模块 中的镜头焦距f和相机感光元件最大内切圆直径d之间满足关系：
其中，D为超压气球直径，S为超压气球与镜头等效入瞳位置的间距。
5. 根据权利要求3所述的用于超压气球的形变检测装置，其特征在于，所述真空罐的 光学窗口的直径L满足关系：
其中，s为光学窗口与镜头等效入瞳位置的间距。
6. 基于权利要求1-5之一所述用于超压气球的形变检测装置的检测方法，其特征在 于，该方法包括： 步骤1)将超压气球置于真空罐内； 步骤2)通过抛球模块将该超压气球抛至空中，并利用该抛球模块向成像模块发送触 发信号； 步骤3)所述的成像模块受触发信号触发对超压气球进行拍照，并将成像数据传输至 处理模块； 步骤4)利用数据处理模块处理从成像模块输入的成像数据后，获取超压气球的轮廓 图像，并计算得出超压气球在拍摄面上的形变参数。
7. 根据权利要求6所述用于超压气球的形变检测装置的实现方法，其特征在于，所述 的步骤4)具体包括： 步骤401)将从成像模块输入的成像数据进行畸变校正，校正由于光路导致的图像畸 变； 步骤402)将经步骤401)畸变校正后的成像数据进行外形轮廓识别，利用梯度计算方 法识别获得超压气球的轮廓图像； 步骤403)利用最小二乘法对步骤402)中获得的轮廓图像进行圆拟合； 步骤404)通过统计轮廓图像与拟合圆之间的差异，计算得出超压气球的形变参数。
8. 根据权利要求7所述用于超压气球的形变检测装置的实现方法，其特征在于，所述 的超压气球的形变参数包括：半径差异平均值、半径差异最大值、半径差异最小值和半径差 异标准差。
【专利摘要】本发明提供了一种用于超压气球的形变检测装置及其方法，包括：真空罐、抛球模块、成像模块和数据处理模块；所述的形变检测装置通过在真空罐内设置抛球模块，将超压气球抛至空中，使超压气球向上运动至成像模块的视场范围内进行拍照检测，克服了利用现有的球体检测技术在检测易变形的气球时，由于受检测设备的影响而产生二次形变误差，从而降低了检测精度的技术问题；从而实现在无支撑物或固定物、以及大气等外界因素的影响下，对超压气球形变参数的高精度检测。
【IPC分类】G01B11-16
【公开号】CN104634270
【申请号】CN201510069561
【发明人】涂翠, 胡雄, 王欣颖, 史东波, 韦峰, 龚建村
【申请人】中国科学院空间科学与应用研究中心
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月10日