机翼三维变形测量方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种机翼三维变形测量方法及装置，其中，方法包括：采集获取机翼的参考条纹图像和变形条纹图像；对所述变形条纹图像进行被测区域的区域识别处理，获得二值化模板；对所述二值化模板进行条纹延拓处理，获得连续条纹图像；对所述连续条纹图像和所述参考条纹图像进行相位求解处理，获得所述连续条纹图像的连续相位；对所述连续条纹图像的像素坐标值和所述连续相位进行空间坐标重构，获得机翼变形后的三维数据。本申请提供的机翼三维变形测量方法，解决了机翼三维变形无法非接触、高精度测量的问题，实现了对机翼三维变形和振动的非接触、实时高精度测量，为飞行器的研制提供了重要技术手段。重要技术手段。重要技术手段。

【技术实现步骤摘要】
机翼三维变形测量方法及装置


[0001]本申请涉及飞行器技术，尤其涉及一种机翼三维变形测量方法及装置。

技术介绍

[0002]机翼作为飞行器的重要部件，对飞行器气动性能起到决定性的作用。在实际飞行中，机翼会产生变形与振动，显著影响飞行器的操纵性、稳定性与安全性。有效测量机翼三维变形对飞行器的研制至关重要。
[0003]目前成熟的机翼变形测量技术是单点测量技术和二维线变形测量技术。单点测量技术主要为基于光学多普勒效应的激光测振技术。二维线变形测量技术为形状拍摄技术。针对三维变形测量，现有技术主要有数字图像相关技术(英文：Digital Image Correlation,简称：DIC)和传统傅里叶变换轮廓术(英文：Fourier Transform Profilometry，简称：FTP)。DIC通过在被测物表面喷涂散斑涂层，比对材料或者结构表面在变形前后的散斑图像，运用相关算法得到全场变形。FTP是基于光栅投影的单目视觉形貌测量技术，首先通过相机拍摄被测物表面条纹图样，进而求得携带形变信息的条纹相位，最终经过相位
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高度映射得到三维形貌。
[0004]现有成熟的机翼变形测量技术中，单点测量技术和二维线变形测量技术无法获得机翼三维瞬时变形数据。而现有的三维变形测量技术DIC和传统FTP测量精度不足，无法满足机翼变形的测量需求，且DIC的喷涂散斑涂层容易改变机翼表面材料特性、影响结果的真实性和可靠性。因此，亟需研发一种高精度、非接触、瞬时场测量的机翼三维变形测量方法。
专利技术内容
[0005]本申请提供一种机翼三维变形测量方法及装置，以解决无法进行机翼三维变形非接触、高精度测量的问题。
[0006]第一方面，本申请提供一种机翼三维变形测量方法，包括：
[0007]采集获取机翼的参考条纹图像和变形条纹图像；
[0008]对所述变形条纹图像进行被测区域的区域识别处理，获得二值化模板；
[0009]对所述二值化模板进行条纹延拓处理，获得连续条纹图像；
[0010]对所述连续条纹图像和所述参考条纹图像进行相位求解处理，获得所述连续条纹图像的连续相位；
[0011]对所述连续条纹图像的像素坐标值和所述连续相位进行空间坐标重构，获得机翼变形后的三维数据。
[0012]第二方面，本申请提供一种机翼三维变形测量装置，包括：
[0013]处理器和存储器；
[0014]所述存储器存储所述处理器可执行指令；
[0015]其中，所述处理器执行所述存储器存储的可执行指令，使得所述处理器执行如上所述的机翼三维变形测量方法。
[0016]第三方面，本申请提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如上所述的机翼三维变形测量方法。
[0017]第四方面，本申请提供一种程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法。
[0018]本申请提供的机翼三维变形测量方法及装置，通过对机翼变形条纹图像依次进行区域识别处理、条纹延拓处理、相位求解处理以及空间坐标重构，获得机翼变形三维数据。本申请在区域识别过程中对变形条纹图像进行了被测区域和背景区域的区域识别处理，以及通过对区域识别后提取的被测区域进行了条纹延拓处理。本申请提供的测量方法有效消除了由背景区域引入至被测区域的条纹相位计算误差，获得了精度更高的连续相位，进而获得了精度更高的机翼变形三维数据。本申请解决了现有技术无法进行非接触、高精度的机翼三维变形测量问题，实现了机翼三维变形的高精度、非接触和实时测量。本申请提供的测量方法可以实时、精准掌控机翼在试验过程中的三维变形和振动，为飞行器的研制提供了重要技术手段。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本申请实施例提供的机翼三维变形测量系统示意图；
[0021]图2为本申请实施例提供的机翼三维变形测量方法流程示意图一；
[0022]图3为本申请实施例提供的机翼三维变形测量方法流程示意图二；
[0023]图4为本申请实施例提供的结构光在不透明平面上的条纹示意图；
[0024]图5为本申请实施例提供的频域滤波光场强度变化示意图；
[0025]图6为本申请实施例提供的条纹延拓流程示意图；
[0026]图7为本申请实施例提供的弹性机翼三维变形测量实例；
[0027]图8为本申请实施例提供的薄膜机翼三维变形测量实例。
具体实施方式
[0028]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029]图1为本申请实施例提供的机翼三维变形测量系统示意图。如图1所示，本实施例提供的机翼三维变形测量系统包括：投影仪11、相机12、控制主机13、参考平面14、机翼三维翼面15以及结构光16。进一步地，控制主机13包括存储器131和处理器132。其中，投影仪11和相机12分别与处理器132连接。存储器131与处理器132连接。
[0030]具体地，处理器132向投影仪11发出生成结构光指令，投影仪11生成结构光16。图4为本申请实施例提供的结构光在不透明平面上的条纹示意图。如图4所示，进一步地，结构
光16为正弦光栅结构光。投影仪11将结构光16投影到参考平面14上。相机12对投影到参考平面14上的结构光16的反射光进行采样得到参考条纹图像。类似地，投影仪11将结构光16投影到机翼三维翼面15上。相机12对投影到机翼三维翼面15上的结构光16的反射光进行采样得到变形条纹图像。进一步地，参考平面14为表面光滑的不透明平面。可选地，投影仪11可以是数字光处理(英文：Digital Light Processing，简称：DLP)投影仪或液晶(英文：Liquid Crystal Display，简称：LCD)投影仪，相机12可以是互补金属氧化物半导体(英文：Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称：CMOS)高速相机或电荷耦合器件(英文：Charge Coupled Device，简称：CCD)相机，本实施例不作具体限定。随后，处理器132对变形条纹图像依次进行被测区域和背景区域的区域识别处理以及被测区域的条纹延拓处理。接着，处理器132对参考条纹图像和条纹延拓处理后的图像进行条纹相位求解和空间坐标重构，获得机翼三维翼面15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机翼三维变形测量方法，其特征在于，包括：采集获取机翼的参考条纹图像和变形条纹图像；对所述变形条纹图像进行被测区域的区域识别处理，获得二值化模板；对所述二值化模板进行条纹延拓处理，获得连续条纹图像；对所述连续条纹图像和所述参考条纹图像进行相位求解处理，获得所述连续条纹图像的连续相位；对所述连续条纹图像的像素坐标值和所述连续相位进行空间坐标重构，获得机翼变形后的三维数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述变形条纹图像进行被测区域的区域识别处理，获得二值化模板，包括：对所述变形条纹图像进行频域滤波，得到第一变换结果；基于所述第一变换结果的幅值，选取出幅值阈值；基于所述幅值阈值，从第一变换结果中识别出所述被测区域；基于所述被测区域，获得二值化模板。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述二值化模板进行条纹延拓处理，获得连续条纹图像，包括：对所述二值化模板进行平滑处理，获得被测区域条纹平滑的二值化模板；对所述被测区域条纹平滑的二值化模板进行边界提取，获得提取边界；对所述提取边界进行凸包运算，获得目标凸包；基于所述目标凸包边界的灰度值，进行灰度条纹外插，获得连续条纹图像。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述连续条纹图像和所述参考条纹图像进行相位求解处理，获得所述连续条纹图像的连续相位，包括：对所述连续条纹图像和所述参考条纹图像分别进行频域滤波，获得所述连续条纹图像对应的第二变换结果和所述参考条纹图像对应的参考变换结果；对所述第二变换结果和参考变换结果进行相位计算，获得所述连续条纹图像的包裹相位；对所述包裹相位进行相位展开处理，获得所述连续条纹图像的连续相位。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晋军，郭沁峰，冯思源，徐杨，潘翀，冯立好，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：