保證一枚火箭成功發(fā)射，前期的試驗(yàn)數(shù)據(jù)非常關(guān)鍵。如何用數(shù)字化技術(shù)為試驗(yàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)“把脈”，航天科技集團(tuán)一院102所研發(fā)的光學(xué)立體視覺測量技術(shù)就是其中的法寶之一。

為火箭保駕護(hù)航

3月30日21點(diǎn)52分，遠(yuǎn)征一號火箭成功發(fā)射。6小時后，遠(yuǎn)征一號進(jìn)入預(yù)定軌道，上面級整流罩與雙星有序分離。在三體分離過程中，解鎖動作極快，只有數(shù)秒。在這一過程中，一旦發(fā)生碰撞，衛(wèi)星將不能進(jìn)入預(yù)定軌道，甚至?xí)l(fā)生墜落狀況。

在遠(yuǎn)征一號前期地面試驗(yàn)中，需要精準(zhǔn)記錄解鎖瞬間過程，還原三體分離時平拋旋轉(zhuǎn)空間姿態(tài)和軌跡，并精準(zhǔn)計(jì)算出三者之間的旋轉(zhuǎn)速度、角度、位置、姿態(tài)、距離、發(fā)生時刻等信息與理論值是否相對應(yīng)，這并不容易。

“測量過程精確才能保障上天之后安心。”該所幾何計(jì)量研究室主任劉柯說道，分離試驗(yàn)過程中只有數(shù)據(jù)翔實(shí)、精確才能判斷航天器關(guān)鍵設(shè)計(jì)是否合理。

在傳統(tǒng)火箭分離測量技術(shù)中，相機(jī)所拍攝的畫面多為平面圖，每秒鐘僅能拍攝百余幅照片，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足遠(yuǎn)征一號三體快速分離試驗(yàn)三維立體測量的要求?！胺墙佑|測量、三維測量速度快、精度高是這次試驗(yàn)測量的突出難點(diǎn)?！眲⒖陆榻B說。

而這一系列難點(diǎn)被該所自主研發(fā)的光學(xué)立體視覺測量技術(shù)化解了。

試驗(yàn)中，試驗(yàn)人員將被測產(chǎn)品通過三維掃描測量技術(shù)制作出的靜止立體輪廓圖，輸入計(jì)算機(jī)備用；然后用兩臺紅外相機(jī)以每秒3000幅圖片的速度進(jìn)行立體拍攝，再通過交會立體成像技術(shù)解算分離物體的運(yùn)動軌跡坐標(biāo)，把立體圖片進(jìn)行疊加，最后經(jīng)過數(shù)據(jù)分析比對，進(jìn)行結(jié)果判讀。

光學(xué)立體視覺測量技術(shù)將機(jī)器視覺科學(xué)與攝影測量科學(xué)相融合，借鑒生物視覺成像原理，以相機(jī)作為‘眼睛’獲取圖像，以計(jì)算機(jī)作為‘大腦’進(jìn)行數(shù)字圖像處理，最后輸出立體測量結(jié)果。

光學(xué)立體視覺測量技術(shù)可以對型號產(chǎn)品試驗(yàn)中高速運(yùn)動的軌跡進(jìn)行詳細(xì)描述，之后再把數(shù)據(jù)反饋給型號產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從而達(dá)到驗(yàn)證分離過程參數(shù)、指導(dǎo)改進(jìn)設(shè)計(jì)的目的。

“利用視覺系統(tǒng)測量高速運(yùn)動物體位置、姿態(tài)的這種技術(shù)，在保障科研生產(chǎn)方面應(yīng)用廣泛。例如，飛行器分離試驗(yàn)、火箭箭體變形試驗(yàn)等都可以采用這種測量方式。”劉柯說。

數(shù)字化研發(fā)一舉多得

早在2010年，102所就開始研究這項(xiàng)數(shù)字化技術(shù)。目前，該項(xiàng)技術(shù)已在數(shù)十個型號產(chǎn)品試驗(yàn)中得到成功運(yùn)用。在前不久開展的我國新一代運(yùn)載火箭整流罩分離試驗(yàn)的數(shù)據(jù)測量過程中，該項(xiàng)技術(shù)已開始大展身手。

“光學(xué)立體視覺測量技術(shù)作為102所緊跟世界科技前沿的科研成果代表，在保障型號任務(wù)研制過程中發(fā)揮了重要作用?！痹撍彼L繆寅宵說。

繆寅宵介紹，近年來，該所從型號產(chǎn)品需求出發(fā)，以數(shù)字化技術(shù)為牽引，將視野延伸到國際，博采眾長、敢于創(chuàng)新，研制出了以光學(xué)立體視覺測量技術(shù)為代表的一大批數(shù)字化新技術(shù)。

光學(xué)立體視覺測量技術(shù)是在高端先進(jìn)制造領(lǐng)域應(yīng)用需求牽引下形成的一項(xiàng)數(shù)字化工業(yè)光學(xué)精密測量技術(shù)。這種創(chuàng)新技術(shù)對型號研制的積極作用正在不斷顯現(xiàn)。

“我們緊跟世界前沿科學(xué)開展研究，然后用數(shù)字化研究成果服務(wù)中國航天型號任務(wù)，不僅可以給科研工作帶去更大的便利，同時還可以以點(diǎn)帶面牽引型號產(chǎn)品整體技術(shù)發(fā)展，可謂一舉多得。”繆寅宵說。

繆寅宵表示，將數(shù)字化與高端裝備制造相結(jié)合，將成為該所今后新型技術(shù)研發(fā)的主攻方向。該所將堅(jiān)持軍民融合發(fā)展的思路，努力使數(shù)字化技術(shù)服務(wù)于型號研制和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

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