保證一枚火箭成功發射,前期的試驗數據非常關鍵。如何用數字化技術為試驗數據(jù)精準“把脈”,航天科技集團一院102所研發的(de)光學立體視(shì)覺測量技術就是其中的法寶之一。

為火箭保駕護航(háng)

3月30日21點52分,遠征一號火箭成功發射。6小(xiǎo)時後,遠征一號進入預定軌道,上麵級整(zhěng)流罩與雙星有序分離。在三體分離過程中,解鎖(suǒ)動作極快,隻有數秒。在這一過程中,一旦發生碰撞,衛星將不能進入預定軌道,甚至會發生墜落狀況。

在遠征一號前期地麵試驗(yàn)中,需要精準記錄解鎖(suǒ)瞬間過程,還(hái)原三體分離時平拋旋轉空間姿態和軌跡,並精準計算出三者之間的旋轉速度、角(jiǎo)度(dù)、位置、姿態、距離、發生(shēng)時刻等信息與理論值是否相對應,這並不容易。

“測量(liàng)過程精確才能保障上天之後安心。”該所幾何計量研究室(shì)主任劉柯說道,分離試驗過程中隻有數據翔實、精確(què)才(cái)能判斷航天器關鍵設計是(shì)否合理。

在傳統火箭分離測量技術中,相機所拍攝的畫麵多為平麵圖,每秒鍾(zhōng)僅能拍(pāi)攝百餘幅照片,遠遠不能滿(mǎn)足遠征一號三體快速分離試驗三維立體測量的要求。“非接觸測量、三維測量速度快、精度高是這次試驗測(cè)量的(de)突出(chū)難點。”劉柯介紹說。

而(ér)這一係列難點被該所自主研發(fā)的光(guāng)學立體視覺(jiào)測(cè)量技術化解了。

試驗中,試驗人員將被測產品通過三維掃描測量技術製作出的靜止立體輪廓(kuò)圖(tú),輸入計算機備用;然後用兩台紅外相機以每秒3000幅圖片的速度進行立體拍攝,再通過交會立體成像技術解算分離物體的運(yùn)動(dòng)軌(guǐ)跡坐標,把立體圖片進行疊加,最後經過數據分析比對,進行結果判讀。

光(guāng)學立(lì)體視覺測量技術將機器視覺科(kē)學與攝影測量(liàng)科學相融(róng)合,借鑒生物視覺成像原理,以相機作為‘眼睛’獲取圖像,以計算機作為‘大腦(nǎo)’進行數字圖(tú)像處理,最後輸(shū)出立體測量結果。

光學立體(tǐ)視覺測(cè)量技術可以對(duì)型號產品試驗(yàn)中高速運動的軌跡進行詳(xiáng)細描述,之(zhī)後再把(bǎ)數據反饋給型號產(chǎn)品設計係統,從而達到驗證分(fèn)離過(guò)程參數(shù)、指導改進設計的目的。

“利用視覺係統測量高速運動物體位置、姿態的這種技(jì)術,在保障科研生產(chǎn)方(fāng)麵應用廣泛。例如,飛行器分離試驗、火箭箭體變形試(shì)驗等都可以采用這種測量(liàng)方式。”劉(liú)柯說。

數字化研發一舉多得(dé)

早在2010年,102所就開始研究這項數字化技術。目前,該項技術(shù)已在數十個型號產品試驗中得到成功運用。在前不久開展的我國新一代運載火箭(jiàn)整流罩(zhào)分離試驗的數據測量(liàng)過程中,該(gāi)項技術已開始大展(zhǎn)身手。

“光學立體視覺測量技術作為102所(suǒ)緊跟世界科(kē)技前沿的科研成(chéng)果(guǒ)代表,在保障型號任務研製過程中(zhōng)發揮了重要作用。”該所副所長(zhǎng)繆(miù)寅宵(xiāo)說。

繆寅宵介紹,近年來,該所從型號產品需求出發,以(yǐ)數字化技術為牽引,將視野延伸到國際,博(bó)采眾(zhòng)長、敢於創新,研製出了以光學立體視覺測(cè)量技術為代表的(de)一(yī)大批數字化新技(jì)術。

光學立體視覺測量技術(shù)是(shì)在高端先進製造領域應用需求牽引(yǐn)下(xià)形成的一項數字化工業光學精密測量技術。這種創新技術(shù)對型號研製的積(jī)極作用正在不斷顯現。

“我們緊跟世界前沿科學開展研究,然(rán)後(hòu)用數字化研究成果服(fú)務中國航天型(xíng)號任務,不僅可以給(gěi)科研工作帶去(qù)更大的便利,同(tóng)時還可以以點帶麵牽引型號產品整體技術發展,可謂一舉多得。”繆寅宵說。

繆寅宵表示,將數字(zì)化與高端裝備製造相(xiàng)結合,將(jiāng)成為該所今後新型技術研發的(de)主攻方向。該所將堅持軍民(mín)融合(hé)發(fā)展的思路,努(nǔ)力使數字化技術服務於(yú)型號研製和國民(mín)經濟建設(shè)。

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