基于数字散斑的多边形板变形、振动检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于数字散斑的多边形板变形、振动检测装置及方法，所述变形检测装置包括多边形板、驱动施力机构和变形检测机构，所述多边形板上喷涂有随机散斑，所述驱动施力机构与多边形板连接，用于驱动多边形板做直线往复运动，所述变形检测机构包括双目视觉系统和处理设备，所述双目视觉系统用于检测多边形板上的随机散斑，所述处理设备与双目视觉系统连接。本发明专利技术利用在多边形板上喷涂随机散斑作为标志点，并利用视觉检测多边形板的变形，具有非接触的优点，且无需引入电路噪声的干扰，测量精度高，可以实现对多边形板及类似结构的全面、快速、高精度的变形检测，另外也可以通过利用视觉检测多边形板及类似结构的振动特性。

Deformation and Vibration Detection Device and Method of Polygonal Plate Based on Digital Speckle

The invention discloses a polygon plate deformation and vibration detection device and method based on digital speckle. The deformation detection device comprises a polygon plate, a driving force mechanism and a deformation detection mechanism. The polygon plate is sprayed with random speckles, and the driving force mechanism is connected with the polygon plate for driving the polygon plate to move in a straight line and reciprocating motion. The binocular vision system includes a binocular vision system and a processing device for detecting random speckles on a polygon plate, and the processing device is connected with the binocular vision system. The invention uses spraying random speckles on polygonal plates as marking points, and uses vision to detect the deformation of polygonal plates, which has the advantages of non-contact, no interference of circuit noise and high measurement accuracy. It can realize comprehensive, fast and high-precision deformation detection of polygonal plates and similar structures. In addition, it can also detect polygonal plates and similar structures by using vision. Vibration characteristics of structures.

【技术实现步骤摘要】
基于数字散斑的多边形板变形、振动检测装置及方法
本专利技术涉及一种变形检测装置及振动检测装置，尤其是一种基于数字散斑的多边形板变形检测装置、振动检测装置及方法，属于柔性结构的变形检测领域。
技术介绍
板是太阳能发电系统中的核心部分，运载卫星通常采用大型的矩形板来产生电能。近来，多边形板由于其折叠伸展便利的优势出现在航空领域研究视野中，而板在发射卫星或正常运作时，经常受到变化的驱动力或阻力，由于幅面大、刚性低，会导致受力周围大面积面板产生变形。当变形过大时，会导致板失效或影响卫星的运行姿态，因此，对多边形板类结构的变形性能研究具有重要意义。现有技术中，检测材料变形的主要方式有采用电阻应变片、压电陶瓷片、超声波探头、激光干涉仪将变形量转化为其他物理量来测量。电阻应变片感知物体表面的变形并转化为电阻阻值的变化，进而通过电路转为电流或电压的变化从而测量，压电陶瓷将变形转化为电荷量或电压量变化放大后获取，超声波探头则采用超声波测距的原理，利用变形后与探头间距离的不同来实现检测。激光干涉仪则是将发射到被测物体表面折返的激光束将光信号转换为电路脉冲信号，结合光线波长测量变形量。上述方法基本只能实现单点变形检测，效率低，且引入了电路噪声。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种基于数字散斑的多边形板变形检测装置，该装置利用在多边形板上喷涂随机散斑作为标志点，利用视觉检测多边形板的变形，具有非接触的优点，且无需引入电路噪声的干扰，测量精度高，可以实现对多边形板及类似结构的全面、快速、高精度的变形检测。本专利技术的第二个目的在于提供一种基于数字散斑的多边形板振动检测装置，该装置可以利用视觉检测多边形板及类似结构的振动特性，具有非接触的优点。本专利技术的第三个目的在于提供一种基于数字散斑的多边形板变形检测方法。本专利技术的第四个目的在于提供一种基于数字散斑的多边形板振动检测方法。本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：基于数字散斑的多边形板变形检测装置，包括多边形板、驱动施力机构和变形检测机构，所述多边形板上喷涂有随机散斑，所述驱动施力机构与多边形板连接，用于驱动多边形板做直线往复运动，所述变形检测机构包括双目视觉系统和处理设备，所述双目视觉系统用于检测多边形板上的随机散斑，所述处理设备与双目视觉系统连接。进一步的，所述多边形板包括主肋板和若干块副肋板，所述主肋板分别与若干块副肋板连接，相邻的两块肋板之间设有一块板面，所述板面的正面区域喷涂有随机散斑。进一步的，所述多边形板还包括横向支杆，所述横向支杆平行于主肋板，横向支杆的第一侧面与主肋板固定连接，横向支杆的第二侧面与龙门钢架结构固定连接。进一步的，所述驱动施力机构包括电动推杆、推杆控制器和信号处理模块，所述信号处理模块、推杆控制器、电动推杆和多边形板依次连接。进一步的，所述信号处理模块包括信号发生器和功率放大器，所述括信号发生器、功率放大器、推杆控制器、电动推杆和多边形板依次连接。进一步的，所述装置还包括支撑平台，所述电动推杆安装在一底座上，所述底座固定在支撑平台上，所述推杆控制器放置在支撑平台上。进一步的，所述双目视觉系统包括两台高速相机、一条滑轨、两个滑块和两个液压云台，所述两个滑块滑动设置在滑轨上，所述两台高速相机、两个滑块和两个液压云台均为一一对应，每台高速相机设置在对应的液压云台上，每个液压云台固定在对应的滑块上，两台高速相机的镜头对准多边形板上的随机散斑。进一步的，所述装置还包括工作平台，所述滑轨固定在工作平台上。本专利技术的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：基于数字散斑的多边形板振动检测装置，包括多边形板、振动驱动机构和振动检测机构，所述多边形板上喷涂有随机散斑，所述振动驱动机构与多边形板，用于驱动多边形板产生振动，所述振动检测机构包括双目视觉系统和处理设备，所述双目视觉系统用于检测多边形板上的随机散斑，所述处理设备与双目视觉系统连接。进一步的，所述振动驱动机构包括激振器和信号处理模块，所述信号处理模块、激振器和多边形板依次连接。本专利技术的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：基于数字散斑的多边形板变形检测方法，所述方法包括：驱动施力机构的信号发生器发出激励信号，经驱动施力机构的功率放大器放大后发送给驱动施力机构的推杆控制器，使所述推杆控制器打开；所述推杆控制器以恒定电流驱动驱动施力机构的电动推杆连续缓慢伸长，到一定程度后再调节所述推杆控制器将电流反向，驱动所述电动推杆连续缓慢收缩，并且双目视觉系统的两台高速相机同步采集多边形板的变形图像，并发送给处理设备；处理设备利用散斑灰度相关的方法对板面各区域的连续变形图像进行二维匹配，结合标定数据进行立体匹配，得到变形过程中各时刻区域点三维位置；处理设备将变形过程中各时刻区域点三维位置与不受力平衡时刻三维位置进行对比，得到位移场与时间的关系，计算变形过程中各时刻区域点的三维变形量；改变所述电动推杆的安装位置，反复实验，得到多边形板受力位置与最大变形的关系。本专利技术的第四个目的可以通过采取如下技术方案达到：基于数字散斑的多边形板振动检测方法，所述方法包括：振动驱动机构的信号发生器发出激励信号，经振动驱动机构的功率放大器放大后发送给振动驱动机构的激振器；所述激振器接收信号激励多边形板振动持续一段时间，双目视觉系统的两台高速相机以一定的频率采集多边形板的振动图像，保存后发送给处理设备；处理设备逐帧提取图像的散斑特征，根据散斑特征，处理分析多边形板的振动参数；利用振动形态变化的连续性，根据连续采集的多边形板振动图像，得到多边形板的形态变化。本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本专利技术利用在多边形板上喷涂随机散斑作为视觉检测的标志点，一方面利用随机散斑区域灰度的独特性，提高了匹配精度，另一方面，制作简易，无需其他辅助光学设备，降低检测成本，并且利用双目视觉系统来检测变形，具有非接触的优点，且无需引入电路噪声的干扰，测量精度高。2、本专利技术的双目视觉系统设有两台高速相机，通过移动滑轨上的两个滑块，可以调节两台高速相机的水平位置，从而改变两台高速相机之间的位置关系，确保多边形板上的随机散斑均在两台高速相机的视觉检测的视野范围内，通过两个液压云台的俯仰阻尼旋钮和全景旋转旋钮，可以调整两台高速相机的俯仰角度和水平角度，并且采用高速相机结合数字散斑相关的检测方法，具有全场测量、高精度、连续快速检测的优点。3、本专利技术可获取较多信息，不仅可检测已知载荷下的变形量，还可用于获取载荷-变形曲线，寻找变形强度最大点等，为研究多边形板面结构的材料性能提供了良好的基础；此外，本专利技术还可以用于大型幅面物体的表面测量。4、本专利技术的多边形板主肋板和若干块副肋板，相邻的两块肋板之间设有板面，采用肋板连接的支承方式，多点激励，更加能够真实模拟多边形板在实际运作中的复杂受力情况，对多边形板的变形检测与控制具有指导意义。附图说明图1为本专利技术实施例1的基于数字散斑的多边形板变形检测装置总体结构示意图。图2为本专利技术实施例1的基于数字散斑的多边形板变形检测装置的主视图。图3为本专利技术实施例1的基于数字散斑的多边形板变形检测装置的俯视图。图4为本专利技术实施例1的基于数字散斑的多边形板变形检测装置的左视图。图5为本专利技术实施例1的双目视觉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于数字散斑的多边形板变形检测装置，其特征在于：包括多边形板、驱动施力机构和变形检测机构，所述多边形板上喷涂有随机散斑，所述驱动施力机构与多边形板连接，用于驱动多边形板做直线往复运动，所述变形检测机构包括双目视觉系统和处理设备，所述双目视觉系统用于检测多边形板上的随机散斑，所述处理设备与双目视觉系统连接。

【技术特征摘要】
1.基于数字散斑的多边形板变形检测装置，其特征在于：包括多边形板、驱动施力机构和变形检测机构，所述多边形板上喷涂有随机散斑，所述驱动施力机构与多边形板连接，用于驱动多边形板做直线往复运动，所述变形检测机构包括双目视觉系统和处理设备，所述双目视觉系统用于检测多边形板上的随机散斑，所述处理设备与双目视觉系统连接。2.根据权利要求1所述的基于数字散斑的多边形板变形检测装置，其特征在于：所述多边形板包括主肋板和若干块副肋板，所述主肋板分别与若干块副肋板连接，相邻的两块肋板之间设有一块板面，所述板面的正面区域喷涂有随机散斑。3.根据权利要求2所述的基于数字散斑的多边形板变形检测装置，其特征在于：所述多边形板还包括横向支杆，所述横向支杆平行于主肋板，横向支杆的第一侧面与主肋板固定连接，横向支杆的第二侧面与龙门钢架结构固定连接。4.根据权利要求1所述的基于数字散斑的多边形板变形检测装置，其特征在于：所述驱动施力机构包括电动推杆、推杆控制器和信号处理模块，所述信号处理模块、推杆控制器、电动推杆和多边形板依次连接。5.根据权利要求4所述的基于数字散斑的多边形板变形检测装置，其特征在于：所述装置还包括支撑平台，所述电动推杆安装在一底座上，所述底座固定在支撑平台上，所述推杆控制器放置在支撑平台上。6.根据权利要求1-5任一项所述的基于数字散斑的多边形板变形检测装置，其特征在于：所述双目视觉系统包括两台高速相机、一条滑轨、两个滑块和两个液压云台，所述两个滑块滑动设置在滑轨上，所述两台高速相机、两个滑块和两个液压云台均为一一对应，每台高速相机设置在对应的液压云台上，每个液压云台固定在对应的滑块上，两台高速相机的镜头对准多边形板上的随机散斑。7.基于数字散斑的多边形板振动检测装置，其特征在于：包括多边形板、振动驱动机构和振动检测机构，所述多边形板上喷涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志成，张文政，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44