[發明專利]一種飛行器三維表面流動分布風洞測量方法

有效

• 申請號: 201711449027.9
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108398229B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 文帥;紀鋒;賈廣森;朱萬琳;韓曙光;陳星;畢志獻
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

1.一種飛行器三維表面流動分布測量方法，其特征在于步驟如下：

(1)在風洞試驗模型上噴涂敏感涂層，設置多臺觀測相機，用于觀測模型的上表面、下表面和側面，并在觀測相機旁邊布置激發敏感涂層的光源；

(2)設置多個圓形標記點，將標記點隨機的粘貼到與風洞試驗模型連接的支桿上；

(3)對每一臺觀測相機進行標定，獲得相機的內參數矩陣以及畸變參數，再通過觀測相機對試驗模型進行同步拍攝得到原始圖像；

(4)根據觀測相機的內參數矩陣以及畸變參數對原始圖像進行校正獲得去除畸變的圖像；

(5)檢測每幅校正后圖像上的標記點，得到多組標記點的特征數據；

(6)令所有觀測相機同時拍攝棋盤矩陣標定板，提取各觀測相機拍攝得到的標定板圖像中的特征數據，進而得到各個觀測相機的本征矩陣；

(7)根據各個觀測相機的本征矩陣，得到觀測相機之間的空間位置變換關系，即觀測相機三維坐標系，進而得到多組標記點在觀測相機三維坐標系中的三維坐標；

(8)在風洞外，設置兩臺重建相機，形成雙目視覺系統，并對所述重建相機進行立體標定，獲得空間上兩臺重建相機的幾何關系，從而獲得兩臺重建相機坐標系之間的變換關系；

(9)通過所述雙目視覺系統，重建試驗模型的三維云圖；

(10)提取重建相機三維坐標系中模型支桿上標記點的三維坐標，與步驟(7)中得到的多組標記點在觀測相機三維坐標系中的三維坐標進行匹配，進行坐標系變換，應用插值映射算法，把觀測相機的圖像映射到重建相機的三維點云上，獲得模型全表面三維流動分布。

2.根據權利要求1所述的一種飛行器三維表面流動分布測量方法，其特征在于：所述敏感涂層包括磷光涂層、溫敏漆涂層、壓敏漆涂層或者剪切敏感液晶涂層。

3.根據權利要求2所述的一種飛行器三維表面流動分布測量方法，其特征在于：所述光源包括紫外光源，用于激發磷光涂層、溫敏漆涂層或者壓敏漆涂層；白光光源，用于激發剪切敏感液晶涂層。

4.根據權利要求1所述的一種飛行器三維表面流動分布測量方法，其特征在于：觀測相機設置在風洞的觀察窗外或者設置在風洞內部。

5.根據權利要求1所述的一種飛行器三維表面流動分布測量方法，其特征在于：所述步驟(9)通過所述雙目視覺系統，重建試驗模型的三維云圖，具體為：

(9.1)用結構光發生器將一系列結構光投射在試驗模型上，在模型上形成一系列明暗交替的條紋，該條紋被重建相機所攝取并成像，根據條紋變形解算出模型表面相應點的三維坐標；

(9.2)多次改變試驗模型的位置，重復步驟(9.1)，得到多個視角的模型表面相應點的三維坐標；

(9.3)將所述多個視角的模型表面相應點的三維坐標進行云拼接，獲得模型全表面點云信息，即得到重建相機三維坐標系。

6.根據權利要求2所述的一種飛行器三維表面流動分布測量方法，其特征在于：所述模型全表面三維流動分布具體為：

當敏感涂層采用磷光涂層或溫敏漆涂層時，三維流動分布為熱流分布；當敏感涂層采用壓敏漆涂層時，三維流動分布為壓力分布；當敏感涂層采用剪切敏感液晶涂層時，三維流動分布為摩擦應力分布。