[發明專利]一種飛行器殼體振動視覺測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202211135587.8
• 申請日: 2022-09-19
• 公開（公告）號: CN115628803A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 喬鐵柱;侯成成;董會杰;張海峰
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G06T7/00;G06T7/73;G06T7/80
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明屬于飛行器狀態非接觸測量領域，常規振動傳感器無法實現飛行器殼體整體測量，普通視覺相機進行飛行器殼體振動測量時無法克服抖動造成的影響；本發明提供一種飛行器殼體振動視覺測量裝置及方法，采集飛行器主體和視覺相機的三軸振動信息及飛行器殼體圖像信息，計算飛行器主體與視覺相機的三軸振動差分位移，根據所得三軸振動差分位移，計算視覺相機采集飛行器殼體圖像信息的二維偏移量，根據偏移量重新平移校準飛行器殼體圖像信息，根據校準后飛行器殼體圖像信息中特定像素位置變化，計算得到飛行器殼體振動信息；本發明使用雙振動傳感器模式，構建振動差分模型，解決非同頻共振條件下的基于視覺相機的飛行器殼體振動測量難題。

技術領域

本發明一種飛行器殼體振動視覺測量裝置及方法，屬于飛行器狀態非接觸測量領域。

背景技術

飛行器在上升過程中由于大氣湍流、發動機振動、氣壓等影響，飛行器外殼會發生振動(俗稱“殼體呼吸”)，對飛行器外殼振動的精準測量對殼體厚度設計、材料選型、材料分布設計以及飛行器運行安全等具有非常重要意義。

常規振動測量方法主要為接觸式測量，通過固定安裝振動傳感器，檢測固定點位的振動量。而飛行器由于其自身特性，殼體表面積大、振動點不確定、內部線路足夠復雜，很難通過安裝振動傳感器實現全殼體的振動測量。基于圖像的飛行器振動測量是當前研究熱點，具有測量范圍廣、精度高、非接觸和可同時進行多點檢測的優點。然而由于飛行器上升過程中抖動大，為了保護用于圖像采集的視覺相機，視覺相機與飛行器主體之間通常使用阻尼柔性連接，使得飛行器主體和相機處于非同頻共振狀態，使用普通視覺相機進行飛行器殼體振動測量時，無法克服飛行器和相機抖動造成的影響，檢測穩定性、準確性較低。運動相機使用光學防抖和電子防抖技術，在飛行器上使用運動相機可以一定程度上克服相機自身抖動造成的視覺圖像模糊影響，卻無法有效解決飛行器抖動(如POGO抖動等)對殼體振動的影響。因此，在飛行器狀態測量方面，亟需一種既可以使用阻尼柔性連接以保護視覺相機，又能實現非同頻共振狀態下的飛行器殼體振動視覺測量技術方法。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供了一種飛行器殼體振動視覺測量方法，有效應對非同頻共振條件下飛行器殼體振動測量。

為實現上述目的，本方法采用如下技術方案：

一種飛行器殼體振動視覺測量裝置，飛行器殼體振動視覺測量裝置安裝于飛行器主體上，包括振動檢測部件，以及用于連接振動檢測部件和飛行器主體的連接組件，其中：

振動檢測部件包括視覺相機、用于測量視覺相機三軸振動信息的第一振動傳感器和用于測量飛行器主體三軸振動信息的第二振動傳感器，視覺相機通過連接組件固定連接在飛行器主體的側面，第一振動傳感器固定于視覺相機外壁，第二振動傳感器固定安裝在飛行器主體內部。

進一步，連接組件包括連接飛行器主體的第一連接桿和連接視覺相機的第二連接桿，第一連接桿和第二連接桿固定連接，第一連接桿與飛行器主體的夾角α的范圍為10°～60°，第一連接桿與第二連接桿的夾角β的范圍為120°～170°，且α+β180°。

一種飛行器殼體振動視覺測量方法，基于上述的飛行器殼體振動視覺測量裝置進行測量，通過使用雙振動傳感器構建振動差分模型，獲得飛行器主體和視覺相機的三軸振動差分位移，計算視覺相機采集飛行器殼體圖像信息的二維偏移量，根據偏移量重新校準飛行器殼體圖像信息，最終計算獲得飛行器殼體振動的視覺測量結果，包括如下步驟：

S1：使用第一振動傳感器和第二振動傳感器分別采集飛行器主體的三軸振動信息和視覺相機的三軸振動信息，視覺相機同時采集飛行器主體的殼體圖像信息；

S2：計算飛行器主體三軸振動信息與視覺相機三軸振動信息的三軸振動差分位移；

S3：根據步驟S2中所得三軸振動差分位移，計算視覺相機采集飛行器殼體圖像信息的二維偏移量，根據偏移量重新校準飛行器殼體圖像信息；