[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

本發明公開了一種基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，該方法包括：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。實現降低螺旋槳振動測量的復雜性和測試成本。

技術領域

本發明屬于螺旋槳振動測量技術領域，更具體地，涉及一種基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法。

背景技術

目前，視覺測量技術以機器視覺為基礎，將圖像作為檢測信息的手段，具有高效、高精度、非接觸式、遠距離測量的特點，是傳統測量方式的重要補充，被廣泛應用于工業、軍事、醫學等領域。

振動測量是現代制造業發展的關鍵技術之一，在軍事、工業、農業等方面具有重要的應用意義。

在螺旋槳振動檢測中，對氣動的影響非常高，需要一種無接觸的測量方法，而機器視覺測量正好能夠滿足要求。為了實現大視場、高效率的非接觸式測量，現有的基于雙目視覺原理的振動測量系統，需要在待測物體表面粘貼多個標志點，對左右相機圖像上的標志點進行多點同步準確匹配計算得到其空間三維坐標，實現三維測振。

但采用雙目視覺技術對螺旋槳進行振動測量存在方法復雜，設備成本高的缺陷。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，降低螺旋槳振動測量的復雜性和測試成本。

為實現上述目的，本發明提出了一種基于單目視覺的螺旋槳振動測量方法，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。

可選地，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。

可選地，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。

可選地，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；

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。