[發明專利]風洞模型冰形測量方法及裝置

無效

• 申請號: 201110414252.5
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102494635A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 張龍;郭隆德;楊建軍;張俊;吳運剛
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心設備設計及測試技術研究所
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所 51106
• 代理人: 劉克勤

技術領域

本發明涉及風洞模型測量技術，具體地講是一種風洞模型冰形在線測量方法及裝置。?

背景技術

目前，已開展的傳統冰形測量方法有以下幾種：一種是冰形拍照技術，這種方法一般只能獲得對于冰形和結構的定性認識，不能精確測量冰形輪廓形狀數據；二是石膏澆注技術用于冰形測量，通過從模型上取下冰塊進行石膏澆模來獲得冰形，但是這種方法的勞動強度高，直接破壞冰形，并且測量不精確；三是手工描繪，這是比較常用到的冰形測量方法，但也存在中斷試驗、破壞冰形、測量隨機誤差大等缺點。?

發明內容

本發明的目的是為了克服上述技術問題，提供一種可精確在線測量冰形而不破壞冰形的風洞模型冰形測量方法及裝置。?

實現本發明的技術方案是：一種風洞模型冰形測量方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：?

（1）將激光片光投射到模型冰層的橫截面上，在該截面形成冰形輪廓造影激光條帶；

（2）用圖像記錄采集器采集冰形輪廓造影激光條帶數據；

（3）將采集到的數據傳送到圖像處理系統；

（4）經數據處理獲得所需的冰形測量數據；

（5）數據處理分析，獲取冰形輪廓尺寸。

步驟（1）所述激光片光可以為兩條以上，從不同角度投射到模型冰層同一橫截面上，形成的各冰形輪廓造影激光條帶連接成一整體。?

該方法還可以包括步驟（6），所述激光片光沿模型冰層縱向掃描，獲得連續的模型冰層表面輪廓數據。?

該方法也可以包括步驟（6），所述激光片光在模型冰層同一位置不動，分時段采集數據，獲得模型冰層生長輪廓數據。?

上述方法還包括對攝像機進行標定的步驟，選取棋盤格平面標定靶，提供場景與圖像之間的多個坐標對，場景上的坐標點從標定靶上獲得，圖像上的點從影像上獲??；?

一種使用上述方法的風洞模型冰形測量裝置，該測量裝置包括：?

（1）安裝在試驗段頂部的攝像機箱，包括攝像機、俯仰調節機構、偏轉調節機構；攝像機對結冰體上的激光條帶進行記錄并傳送到圖像采集系統進行處理；俯仰調節機構在30度范圍內任意調節攝像機的俯仰角度；偏轉調節機構在360度范圍內任意調節攝像機的偏轉角度，同俯仰調節機構配合保證攝像機對準被測目標；

（2）安裝在風洞試驗段側面的激光器箱，包括片光激光器、二維調節機構、偏轉調節機構；片光激光器產生激光片光，投射到模型上在被測位置形成激光條帶；二維調節機構對激光器的俯仰角和滾轉角進行精密調節，以確保多個角度出射的激光片光在一個測量平面上；偏轉調節機構在30度范圍內任意調節攝像機的偏轉角度，同二維調節機構配合保證激光片光準確照射到結冰體的被測截面上；

（3）片光高度調節裝置，由安裝在結冰風洞駐室中的精密直線導軌實現；采用閉環控制保證各方向激光片光的升降同步、定位精確；

（4）圖像采集系統，完成攝像機圖像采集，測量系統以多個攝像機圖像為基礎，構造冰形輪廓，保證各攝像機獲取圖像以及圖像的采集的一致性；在硬件上，采用一塊多通道的圖像采集卡，使攝像機過來的圖像在硬件處理上具有一致性；在軟件上，從硬件捕獲的圖像合成一幅圖像進行處理，保證所有軟件處理過程的一致性；

（5）圖像處理系統，準確提取物體激光特征線，主要包括特征區域設定、復合增強、閾值分割、平滑去噪、直方圖均衡、邊界算法；

（6）數據處理分析顯示系統，從計算機像素坐標系中的某一像素點，反向映射成世界坐標系中的空間點，獲取物體輪廓尺寸，并進行圖像顯示。

該測量裝置還包括對攝像機進行標定的裝置，為了避免非對稱投影帶來的標識點變形影響，采用棋盤格平面靶標作為標定靶，提取格點進行標定。?

該測量裝置還包括設備的低溫防凍保護裝置，裝置中采用保溫套對測量設備進行低溫防凍保護，該保溫套采用耐低溫保溫材料；由內襯、中間保溫層、外保護層三層組成，根據設備的具體形狀設計，具有一定的表面強度，不易損壞；儀器箱內部采用加熱板進行內部加熱，溫度控制儀控制加熱板的加熱；并將內部溫度加熱狀況在控制箱面板上進行同步顯示。?

本發明的有益效果是：?

1、用于冰形和結構的定量認識，精度高；

2、使用方便、測量速度快，測量人員的勞動強度低；

3、不會中斷試驗，可以實現在線測量；

4、不會破壞冰形，測量隨機誤差小，能夠應用于冰生長試驗測量。

5、不需要在模型或結冰體上做任何標記，而且通過多方向投影記錄，結冰體的外形輪廓盲區率低。?

附圖說明