[實用新型]一種超高速飛行模型位姿變化測量裝置

有效

• 申請號: 201821653191.1
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN208860358U
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 李鑫;黃潔;柯發偉;王宗浩;羅錦陽;簡和祥;宋強;謝愛民;柳森
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C11/02;G01C11/12
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 李亞東;周嬌嬌

本實用新型涉及一種針對超高速飛行模型位姿變化的測量裝置，在模型超高速飛行過程中，利用雙目相機拍攝帶有編碼標記點的模型的雙目前光圖像，且拍攝時采用雙目相機單次曝光、光源多次閃光成像，通過提取單個時刻中雙目前光圖像中多個模型位置的編碼標記點，結合雙目相機的成像參數和編碼標記點位置關系，可解算獲得光源閃光時刻的模型位姿，結合序列光源模塊的出光時序即可得到模型的位姿隨時間變化情況。本實用新型提供了一種針對超高速飛行模型位姿變化的測量裝置，具有測量視場大、測量精度高、成像光路簡單等的優點，且無需考慮多個測量站之間的關聯，即可測量模型位姿變化狀況。

技術領域

本實用新型涉及位姿變化測量領域，尤其涉及一種超高速飛行模型位姿變化測量裝置。

背景技術

目前，針對超高速飛行模型的速度測量方法有磁感應法、片光遮擋法、陰影成像和X射線法等。但是，磁感應法要求模型為金屬材料或增加飛行的磁環，對模型的材料和發射要求較高。片光遮擋法測速原理是當模型穿越片光遮擋部分光束，導致穿過模型的光通量減少，從而實現粒子的探測，該測量方法的精度高但無法獲得模型的姿態。陰影成像法是根據不同時刻的陰影圖像中模型的位置判斷飛行距離速度；X射線法是利用兩次X射線管照相底片判讀模型的飛行距離，結合兩次閃光時間計算模型飛行速度。陰影成像法和X射線成像法可以獲得模型的姿態，但模塊復雜，成本高昂，測量視場小。

實用新型內容

實用新型的技術目的是提供一種針對超高速飛行模型的位姿變化測量裝置，解決復雜外形模型超高速飛行的位姿測量難度大、精度低且成本高的問題，從二維視覺圖像中獲得模型表面的三維信息，獲取模型的位姿變化。

為了實現上述目的，本實用新型提供了一種超高速飛行模型位姿變化測量裝置，包括：

序列光源模塊，所述序列光源模塊用于產生序列脈沖光束，照射待測量的模型，所述模型表面設置有編碼標記點；

前光成像模塊，所述前光成像模塊包括雙目相機，所述雙目相機用于在一個曝光時間內連續拍攝多個出光照射時刻所述模型的雙目前光圖像，所述序列光源模塊多次出光照射時刻為測量所述模型多個位姿的時刻；

控制模塊，所述控制模塊與所述序列光源模塊和所述前光成像模塊連接，用于控制序列脈沖光束出光以及所述雙目相機曝光；

數據處理模塊，所述數據處理模塊用于根據多個出光照射時刻獲得的雙目前光圖像，解算所述模型的位姿變化。

優選地，所述前光成像模塊還包括光吸收介質層，所述光吸收介質層設置在所述雙目相機的視場中，位于所述模型遠離所述雙目相機的一側。

優選地，所述光吸收介質層為黑布或黑色涂料。

優選地，所述數據處理模塊用于從單個出光照射時刻的雙目前光圖像提取至少三個能夠同時識別的編碼標記點，并根據預先標定的成像參數，解算該時刻的模型位姿；根據多個序列脈沖光束出光照射時序及對應的各時刻模型位姿，解算所述模型的位姿變化。

優選地，所述序列光源模塊采用脈沖激光器產生序列脈沖光束。

優選地，所述脈沖激光器用于產生激光脈沖光束，經擴束和勻化后照射模型。

優選地，激光脈沖光束的脈沖小于10ns，出口能量為190～210mJ。