[發明專利]基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法

在審

• 申請號: 202111614097.1
• 申請日: 2021-12-27
• 公開（公告）號: CN114511498A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 陳東陽
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/20;G06T7/70;G06T7/80;G01H9/00
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 張立君

1.一種基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，其特征在于，包括：

將合作靶標貼附于螺旋槳的槳葉表面；

采用補光裝置對螺旋槳所在測量場景進行補光；

通過位置固定的高速相機按照設定采樣幀率對高速旋轉的螺旋槳進行圖像采集；

對采集的圖像進行處理，提取所述合作標靶在圖像中的位置點二維坐標，得到多個測量點；

基于獲得的多個所述測量點，采用離線振動檢測算法判斷螺旋槳是否存在異常頻率的振動以及螺旋槳旋轉平面的一致性。

2.根據權利要求1所述的基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，其特征在于，所述離線振動檢測算法包括：

計算相機相對于合作標靶的旋轉矩陣和平移矩陣；

標定靜止坐標系，獲得所述螺旋槳絕對坐標系；

根據所述旋轉矩陣、所述平移矩陣將所述測量點換算到所述螺旋槳坐標系中；

通過螺旋槳坐標系中各測量點的三維坐標中Z數據的波動，判斷螺旋槳在旋轉工作過程中是否存在異常頻率的振動以及螺旋槳旋轉平面的一致性。

3.根據權利要求2所述的基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，其特征在于，所述計算相機相對于合作標靶的旋轉矩陣和平移矩陣包括：

根據測所述量點的坐標、所述合作標靶的尺寸以及相機內參，采用迭代的PNP算法求取相機相對于合作標靶的旋轉矩陣和平移矩陣。

4.根據權利要求2所述的基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，其特征在于，所述標定靜止坐標系，獲得所述螺旋槳坐標系，包括：

手動轉動所述螺旋槳，待其停止時，通過所述高速相機對螺旋槳進行圖像采集，至少重復該步驟3次；

獲取采集圖像中所述合作標靶的坐標，形成至少三個測量點；

根據獲得的測量點計算出此時相機相對于合作標靶的平移矩陣和旋轉矩陣；

將多個測量點轉換為以螺旋槳為中心的，螺旋槳旋轉平面為xoy平面的螺旋槳坐標系中，得到所述螺旋槳坐標系。

5.根據權利要求1所述的基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，其特征在于，所述離線振動檢測算法包括：

根據所述合作標靶在圖像中的多個測量點的坐標，通過最小二乘法擬合出在螺旋槳無振動情況下對應的合作標靶圓形運動軌跡，所述圓形運動軌跡為標準圓；

獲取不同測量點與所述圓形軌跡之間的垂直距離；

對獲取的距離數據進行FFT變換，基于變換結果判斷螺旋槳旋轉平面上是否存在異常頻率的振動。

6.根據權利要求1所述的基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，其特征在于，所述合作標靶為arucomarker靶標。

7.根據權利要求6所述的基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，其特征在于，所述合作標靶的尺寸小于或等于1cm²，所述合作標靶的尺寸到圖像尺寸的映射小于0.04cm/pixel。

8.根據權利要求1所述的基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，其特征在于，所述高速相機的采樣幀率通過以下公式計算：

其中，Δθ為量點在圓周中的分辨率，單位：°，f_r為采樣幀率，單位：pfs，ω為螺旋槳的旋轉速度，單位：rpm。

9.根據權利要求1所述的基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，其特征在于，所述對采集的圖像進行處理包括：

采用opencv對采集圖像進行處理，提取靶標在圖像上的位置坐標。

10.根據權利要求1所述的基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，其特征在于，在采用補光裝置對螺旋槳所在測量場景進行補光的同時還包括：

采用冷卻裝置對所述補光裝置進行降溫。