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基于视觉反馈的双光程纹影部件位置控制研究

方必红 李明 黄丹平

方必红,李明,黄丹平. 基于视觉反馈的双光程纹影部件位置控制研究[J]. 实验流体力学,2022,36(X):1-7 doi: 10.11729/syltlx20220068
引用本文: 方必红,李明,黄丹平. 基于视觉反馈的双光程纹影部件位置控制研究[J]. 实验流体力学,2022,36(X):1-7 doi: 10.11729/syltlx20220068
FANG B H,LI M,HUANG D P. Research on the position control of double-pass schlieren component based on visual feedback[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2022,36(X):1-7. doi: 10.11729/syltlx20220068
Citation: FANG B H,LI M,HUANG D P. Research on the position control of double-pass schlieren component based on visual feedback[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2022,36(X):1-7. doi: 10.11729/syltlx20220068

基于视觉反馈的双光程纹影部件位置控制研究

doi: 10.11729/syltlx20220068
详细信息
    作者简介:

    方必红:(1996—),男,四川宜宾人,硕士研究生。研究方向:机器视觉,红外测热研究与流场诊断。通信地址:四川省绵阳市涪城区二环路南段6号(621000)。E-mail:fangbihong1996@163.com

    通讯作者:

    E-mail:liming_sccn@163.com

  • 中图分类号: V411.7;V211.752

Research on the position control of double-pass schlieren component based on visual feedback

  • 摘要: 在高超声速低密度风洞试验中,采用传统机械方法调试双光程纹影系统,无法确保球面镜机构工作位置的精细定位,光路两次穿过流场后无法完全重合。针对上述问题,研发了基于视觉反馈的双光程纹影部件位置控制系统。采用绝对式编码器指令控制交流伺服电机,对球面镜机构的工作位置进行定位控制;引入机器视觉系统,结合视觉信息反馈技术,对纹影图像质量进行研判,根据研判结果确定是否对球面镜的俯仰、左右偏转进行调节。结果表明:采用基于视觉反馈的双光程纹影部件位置控制系统,实现了双光程纹影球面镜机构的自动定位闭环控制,确保光路两次穿过流场后尽量重合,消除了模型流场成像时的重影;与传统方法相比,流场图像的清晰度提高了约2.2倍。
  • 图  1  视觉反馈的双光程纹影系统构成图

    Figure  1.  Composition diagram of double-pass schlieren system with visual feedback

    图  2  球面镜机构移动定位示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of moving and positioning of spherical mirror mechanism

    图  3  视觉反馈的球面镜机构移动定位控制系统原理图

    Figure  3.  Schematic diagram of moving positioning control system of spherical mirror mechanism with visual feedback

    图  4  球面镜机构闭环视觉反馈定位控制流程图

    Figure  4.  Closed loop visual feedback positioning control flow chart of spherical mirror mechanism

    图  5  试验模型图像灰度图及局部放大

    Figure  5.  Gray scale image and partial enlargement image of testing model

    图  6  算法流程图

    Figure  6.  Algorithm flow chart

    图  7  目标检测区域

    Figure  7.  Target detection area

    图  8  试验模型图

    Figure  8.  Experimental model diagram

    图  9  流场显示图像对比图

    Figure  9.  Flow filed display image comparison diagram

    图  10  采集的流场局部图像对比图

    Figure  10.  Comparison of local images of the acquired flow field

    图  11  能量梯度函数运行时间

    Figure  11.  Energy gradient function run-time

    图  12  自适应算法运行时间

    Figure  12.  Adaptive algorithm runtime

    输入:CCD采集RGB三通道图像
    FRe():二值化初步提取飞行器区域
    FTa():提取目标检测区域
    FCo():计算评价函数值
    for p=1∶1∶iq=1∶1∶j
    FCo+ =hpq
    return FCo
    输出:清晰度评价函数Count值
    下载: 导出CSV

    表  1  试验计算图像清晰度参数表

    Table  1.   Table of experimentally calculated image sharpness parameters

    机械调试整体图像视觉反馈整体图像机械调试局部图像视觉反馈局部图像
    能量梯度函数
    Value值
    21079058 67152401 7352238 36270757
    自适应算法
    Count值
    6214 611 6008 593
    能量梯度函数
    算法时间
    14.0634 s 14.1419 s 12.7405 s 12.8679 s
    自适应算法
    算法时间
    243.1 ms 240.5 ms 187.6 ms 192.1 ms
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-02
  • 修回日期:  2022-08-31
  • 录用日期:  2022-09-05
  • 网络出版日期:  2022-10-09

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日