[发明专利]一种基于空间点检索机理的破片位置测试装置与方法

权利要求书

1.一种基于空间点检索机理的破片位置测试方法，其特征在于，所述测试方法基于破片位置测试装置而实现，所述破片位置测试装置包括光学导轨(4)、设置在靶板(15)模块和设置在所述光学导轨(4)两端结构相同的双光场相机组合模块；

所述靶板(15)模块包括靶板底座(18)和设置在所述靶板底座(18)上的靶板(15)，所述靶板(15)两侧均匀设置有若干LED(16)；所述靶板底座(18)设置在所述光学导轨(4)上并与所述光学导轨(4)滑动连接，所述靶板底座(18)通过移动驱动模块驱动在所述光学导轨(4)上移动；

所述双光场相机组合模块包括信号接收与发送模块、图像采集仪和光学相机(14)，所述光学相机(14)通过相机安装座固定在所述光学导轨(4)的端部，所述图像采集仪用于采集所述光学相机(14)摄取的的图像信息，所述信号接收与发送模块与所述图像采集仪通讯，用于将所述图像采集仪接收到的图像信息发送到图形工作站(26)；所述移动驱动装置包括步进电机(21)和螺杆，两个支撑底板(5)内侧设置有水平面内互相垂直的水平仪(7)，每个调整底座均包括调节旋钮(2)和螺柱；

将两个光场相机分别记为第一光场相机和第二光场相机，构成双光场相机，所述测试方法包括以下步骤：

步骤1、调节支撑座底部的调节旋钮(2)，通过观察两个水平仪(7)的状态，使得光学导轨(4)与地面保持水平；

步骤2、调节两个固定旋钮，使得第一光场相机与第二光场相机与地面的倾角分别为θ₁,θ₂；

步骤3、图像工作站通过控制命令控制步进电机(21)，将靶板(15)模块移动至光学导轨(4)上表面刻度的中间点，打开第一光场相机和第二光场相机，以及LED的电源开关；

步骤4、测量LED的直径，记为D；测量第一光场相机与第二光场相机的距离,记为L；测量靶板(15)的长和宽,记为a和b；根据双光场相机交汇成像原理，计算出每个LED在第一光场相机和第二光场相机经过微透镜在成像面上的像点坐标(u_i1,v_i1)与(u_i2,v_i2)，i＝1,L,30；

步骤5、假定光场相机像素之间距离记为d_i，光场相机微透镜的直径为d，靶板(15)的长和宽都被分成n等份且满足根据靶板(15)上LED空间位置(x,y,z)与LED经过微透镜成像点坐标(u_i1,v_i1)和(u_i2,v_i2)的关系，计算每个LED在yoz平面上投影角γ_1i与γ_2i；

计算LED空间三维位置(X_i,Y_i,Z_i)在第一光场相机与第二光场相机像点坐标关系为：

采用插值法精确拟合将整个靶板(15)坐标与LED像点坐标的录入数据库，当x为零时，靶板(15)坐标与LED在第一光场相机和第二光场相机像点坐标关系为：

步骤6、靶板(15)在x轴正方向和负方向各移动T次，每次移动距离为L/2T，形成的测试区间等效为有效的破片分布场；靶板(15)每移动一次，光场相机光轴与靶板(15)交汇点发生变化，将靶板(15)固定点A₁₃与相机光轴在xoy面形成的夹角记为θ_i,i＝1,L,T，在xoz面形成夹角λ_t,t＝1,L,n；采用插值法精确拟合将移动状态下靶板(15)坐标与LED像点坐标的录入数据库，当x不为0时，靶板(15)坐标与移动距离坐标关系为：

步骤7、根据整个测试区间靶板(15)坐标与LED像点坐标关联的数据库，建立靶板(15)面任意位置且在光学轨道任意位置处与其成像点的关联关系为：

依据已建立的靶板(15)面所有位置且在光学轨道所有位置与其成像点的关联数据库，结合测试装置，当破片穿过测试区域，获取破片空间位置坐标。