基于视觉的航空油雾喷嘴雾化角度自动检测装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机视觉技术在航空喷嘴角度检测领域的应用。具体的说是融合图 像处理、模式识别、人工智能、数学、视觉检测等多种技术对航空油雾喷嘴雾化角度进行检 测的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 计算机视觉技术作为一门新兴学科已经走过了 40多年的历史，伴随着计算机科 学，现在总线技术的发展，计算机视觉技术也日臻成熟，已经是现在工业不可或缺的重要组 成部分，在科研、医学、考古、卫星遥感、公安、建材和化工、金属加工、电子制造、包装、汽车 制造等诸多领域。计算机视觉技术正在逐步替代人的视觉，在降低疲劳、提高效率和连贯性 等方便表现出很大的优势。喷嘴是构成航空发动机总管的一个重要元件，直接关系到发动 机的燃烧效率和运行稳定性。
[0003] 目前，航空发动机总管油雾喷嘴雾化角度的检测仍然采用人工目测法，即在喷嘴 外面的有机玻璃罩上装了一个量角器，上有指针，喷嘴旁边有一个垂直与指针的试刀与指 针相连，同时试刀也大概垂直与雾化边缘，通过人的目测从大角度到小角度调整指针，使指 针和雾化边缘大概重合，再逐渐靠近雾化边缘，以试刀上滴下第一滴燃油为准，读出量角器 上的刻度示数，便为测量角度，与喷嘴给定的出厂设计角度相比较，在误差范围之内，便认 定喷嘴检测合格，否则为不合格。
[0004] 这种测量方式主要依赖于工人的目测，准确率比较低，并且它的判断标准为与雾 化边缘相切，利用的是雾化边缘上一点的位置，所以随机性也比较大，没有充分利用整个雾 化边缘的信息。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于计算机视觉技术的航空油 雾喷嘴雾化角度自动检测装置和方法。通过图像采集，图像处理，边缘检测，最终计算得到 喷嘴雾化角度。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于视觉的航空油雾喷嘴雾化角度 自动检测装置，箱体内部设有光源，工业相机设置于箱体外侧，并通过内部数字I/O触发接 口卡与防爆计算机连接，用于对箱体内固定的油雾喷嘴的喷雾进行拍照。
[0007] 所述光源为两个白色LED灯，分别固定在箱体背板的下部且相对于油雾喷嘴对 称。
[0008] 所述工业相机置于盒体内，所述盒体为封闭的壳体，壳体内充满惰性气体；所述盒 体一面为玻璃，用于工业相机照相。
[0009] 所述工业相机镜头的轴心线与喷嘴的喷雾角轴心线在同一平面且垂直。
[0010] 基于视觉的航空油雾喷嘴雾化角度自动检测方法，包括以下步骤：
[0011] 工业相机通过接收外部触发信号拍摄喷雾锥角的数字图像，并发送给防爆计算 机；防爆计算机对数字图像进行预处理，得到二值化图像；再对二值化图像通过Hough变换 得到锥角角度的边界线，并得到锥角的角度。
[0012] 所述防爆计算机对数字图像进行预处理，得到二值化图像包括以下步骤：
[0013] 防爆计算机对数字图像进行中值滤波得到滤波后的图像，再利用背景减除法进行 目标检测得到喷雾锥角的雾化图像，利用最大熵阈值算法对该图像进行二值化处理得到初 始二值化图像，对该二值化图像采用形态学算子进行滤除噪声得到二值化图像。
[0014] 本发明具有以下有益效果及优点：
[0015] 1.本发明将计算机视觉技术用于航空喷嘴雾化角度检测，充分利用整个雾化边缘 的信息。开辟了计算机视觉技术应用的新领域。
[0016] 2.本发明解决了航空喷嘴人工手动测量的随机性，提高了准确率，保证了测量的 可靠性，提高了自动化程度。
[0017] 3.本发明系统运用了测量领域目前广泛流行的图形化软件开发平台Labview。 IMAQ Vision图像预处理软件包保证了图像处理的实时性和高速性要求，人机交互友好，可 操作性强。
[0018] 4.本发明具有快速性、实时性、非接触等特点。
[0019] 5.本发明采用防爆相机和防爆工控机，能够防止油雾进入相机以及工控机而造成 的该装置断路、故障，甚至爆炸。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明的装置结构示意图；
[0021] 图2为本发明的方法流程图；
[0022] 图3为图像预处理方法流程图；
[0023] 其中，1光源，2工业相机，3防爆计算机，4油雾喷嘴，5箱体。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0025] 本发明所采用的技术方案是：利用图像采集装置获取数字图像，基于Labview软 件开发平台编写图像处理算法对采集的图像进行增强、边缘检测、二值化，去除弧点和细化 等预处理，通过模式识别中的Hough变换获取喷雾锥角的两条边界线，最终计算出喷嘴的 雾化锥角。角度值显示在人机交互界面上。
[0026] 如图1所示，所述的图像采集装置，由工业相机2及其内部的数字I/O触发接口 卡、光源1、防爆工控机3组成。工业相机2接受外部触发信号，拍摄图像，拍摄结束，通过网 卡通信方式将图像传输到计算机中保存，获取到喷嘴雾化角度的数字化图像。
[0027] 所述工业相机2置于金属盒体内部，所述盒体为封闭的方形壳体，壳体内充满惰 性气体，比如氩气；盒体一面为有机玻璃,用于工业相机照相,这样整体构成了防爆相机。外 置盒体的工业相机2固定于箱体5的外面，光源1固定于箱体5内部。本实施例中，箱体5 为带有拉门的方形喷嘴性能检测试验柜。
[0028] 在实际应用中应注意：照明光源的安装位置与方向应保证视场有足够的照度；照 明光源的发光效率、光亮度要高；亮度可调寿命长。光源的使用是为获得一幅最佳待测图 像，让被测物体特征从复杂背景中凸显出来，使用的照明方法有很多，比较常用的有：正面 光源，背面光源。为了获取清晰喷嘴雾化图像，本发明光源选用白色的背面光源。本实施例 中，光源和相机分别位于喷嘴的两侧，箱体后面的背板为黑