一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法技术

本发明专利技术公开了一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，包括步骤：一、将飞机耐高温构件固定在振动疲劳试验平台上，在振动疲劳试验平台周侧设置多个用于采集飞机耐高温构件多角度图像的图像数据的相机；二、收集飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据；三、计算飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据与图像数据之间的映射关系；四、构建飞机耐高温构件的全表面三维损伤模型，获取飞机耐高温构件三维表面损伤位置和损伤量。本发明专利技术建立在严格的数学映射关系上，能够实现良好的检测精度，所建立的全表面三维损伤模型是基于实物图像，是对实际情况的直接反应，能够提高受损部件损伤的辨识精度，对细节的展示更加丰富，建模速度更快。建模速度更快。建模速度更快。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法


[0001]本专利技术属于振动疲劳损伤测量
，具体涉及一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法。

技术介绍

[0002]结构振动疲劳是指由振动或噪声等激励导致结构发生疲劳破坏的一种现象。振动疲劳试验作为验证结构动强度的一种重要方式被广泛应用于航空航天和轨道交通等领域，而如何在振动疲劳试验过程中准确快速地测量损伤信息会直接影响试验判据，是振动疲劳试验领域的重点研究问题。
[0003]目前主流的飞机耐高温构件振动疲劳损伤测量方法是通过加速度传感器、激光位移传感器或激光测振仪等对运动信号进行监测，同时通过应变片对试验件的应力水平进行分析，综合二者的信息进行损伤信息的判断与获取。这种方法虽然能够在试验件发生损伤后发现信号的变化，但是其灵敏度不高，损伤测量精度低，传感器接触式安装在飞机耐高温构件表面，还会受其他因素的干扰。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，是建立在严格的数学映射关系上的，能够实现良好的检测精度，自动化模型建立，根据射影变换、坐标系转换确定的逐像素建模具有较高的精度，对系统和零件要求低，不需要额外配备扫描零件，实现非接触式测量，所建立的全表面三维损伤模型是基于实物图像的，是对实际情况的直接反应，因此能够提高受损部件损伤的辨识精度，对细节的展示更加丰富，建模时间更短，建模速度更快，便于推广使用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将飞机耐高温构件固定在振动疲劳试验平台上，在振动疲劳试验平台周侧设置多个用于采集飞机耐高温构件多角度图像的图像数据的相机；步骤二、按照设计的振动疲劳试验参数启动振动疲劳试验平台，收集飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据，所述模型数据包括三角面元、面元顶点坐标、面坐标和面法向量；所述振动疲劳试验参数包括振动强度和振动时间；步骤三、计算飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据与图像数据之间的映射关系；步骤四、根据所述映射关系构建飞机耐高温构件的全表面三维损伤模型，将构建的飞机耐高温构件的全表面三维损伤模型与飞机耐高温构件的全表面三维标准模型进行比较，获取飞机耐高温构件三维表面损伤位置和损伤量。
[0006]上述的一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，其特征在于：步骤三中的计算飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据与图像数据之间的映射关系，包括
以下步骤：步骤301、求解相机的内参矩阵；步骤302、求解相机位姿及外参矩阵，获取飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据与图像数据之间的映射关系。
[0007]上述的一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，其特征在于：步骤301中的求解相机的内参矩阵，包括以下步骤：步骤3001、求解相机标定时，相机坐标系到棋盘格坐标系的坐标系旋转矩阵；步骤3002、根据相机坐标系到棋盘格坐标系的坐标系旋转矩阵求解相机的内参矩阵。
[0008]上述的一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，其特征在于：根据公式，求解相机标定时，相机坐标系到棋盘格坐标系的坐标系旋转矩阵，其中，表示坐标系旋转矩阵中第一行第一列元素；表示坐标系旋转矩阵中第一行第二列元素；表示坐标系旋转矩阵中第一行第三列元素；表示坐标系旋转矩阵中第二行第一列元素；表示坐标系旋转矩阵中第二行第二列元素；表示坐标系旋转矩阵中第二行第三列元素；表示坐标系旋转矩阵中第三行第一列元素；表示坐标系旋转矩阵中第三行第二列元素；表示坐标系旋转矩阵中第三行第三列元素；表示飞机耐高温构件在模型坐标系中的位置矩阵中第一个元素；表示飞机耐高温构件在模型坐标系中的位置矩阵中第二个元素；表示图像的像素横坐标；表示图像的像素纵坐标。
[0009]上述的一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，其特征在于：根据公式，求解相机的内参矩阵，其中，表示坐标系旋转矩阵中第一列数据，表示坐标系旋转矩阵中第二列数据，表示转置运算，表示单位矩阵。
[0010]上述的一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，其特征在于：根据公式，求解相机位姿及外参矩阵，其中，表示飞机耐高温构件在模型坐标系中的位置矩阵，表示图像的像素坐标矩阵；相机位姿表示相机在模型坐标系中的位置矩阵；根据飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据与图像数据之间的映射关系，对所采集的飞机耐高温构件的每张图像进行表面三维损伤模型构建；获取飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据与多张图像数据之间的各个映
射关系；根据飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据与多张图像数据之间的各个映射关系，完成所采集的飞机耐高温构件的所有图像的全表面三维损伤模型构建。
[0011]本专利技术的有益效果是，是建立在严格的数学映射关系上的，能够实现良好的检测精度，自动化模型建立，根据射影变换、坐标系转换确定的逐像素建模具有较高的精度，对系统和零件要求低，不需要额外配备扫描零件，实现非接触式测量，所建立的全表面三维损伤模型是基于实物图像的，是对实际情况的直接反应，因此能够提高受损部件损伤的辨识精度，对细节的展示更加丰富，建模时间更短，建模速度更快，一键式、批量化构建飞机耐高温构件损伤模型，操作简单，预览方便，便于推广使用。
[0012]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的方法流程框图。
具体实施方式
[0014]如图1所示，本专利技术的一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，包括以下步骤：步骤一、将飞机耐高温构件固定在振动疲劳试验平台上，在振动疲劳试验平台周侧设置多个用于采集飞机耐高温构件多角度图像的图像数据的相机；步骤二、按照设计的振动疲劳试验参数启动振动疲劳试验平台，收集飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据，所述模型数据包括三角面元、面元顶点坐标、面坐标和面法向量；所述振动疲劳试验参数包括振动强度和振动时间；步骤三、计算飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据与图像数据之间的映射关系；步骤四、根据所述映射关系构建飞机耐高温构件的全表面三维损伤模型，将构建的飞机耐高温构件的全表面三维损伤模型与飞机耐高温构件的全表面三维标准模型进行比较，获取飞机耐高温构件三维表面损伤位置和损伤量。
[0015]需要说明的是，本实施例公开的完整技术方案具有以下优点：1、可以实现一键化、快速的建立损伤模型；2、模型的展示、交互效果使得相较于传统手段具有更好的可识别性；3、展示模型可以实现储存、再展示。本方案是建立在严格的数学映射关系上的，相较于人工贴图或人眼检测标记（由模型的某些特征（如棱角等）大致匹配损伤位置）的方法，能够实现良好的检测精度。与依托现有建模类商业软件进行损伤模型贴图的方法相比具有以下优点：1、自动化模型建立，不需要人工逐张贴图；2、根据射影变换、坐标系转换确定的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将飞机耐高温构件固定在振动疲劳试验平台上，在振动疲劳试验平台周侧设置多个用于采集飞机耐高温构件多角度图像的图像数据的相机；步骤二、按照设计的振动疲劳试验参数启动振动疲劳试验平台，收集飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据，所述模型数据包括三角面元、面元顶点坐标、面坐标和面法向量；所述振动疲劳试验参数包括振动强度和振动时间；步骤三、计算飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据与图像数据之间的映射关系；步骤四、根据所述映射关系构建飞机耐高温构件的全表面三维损伤模型，将构建的飞机耐高温构件的全表面三维损伤模型与飞机耐高温构件的全表面三维标准模型进行比较，获取飞机耐高温构件三维表面损伤位置和损伤量。2.按照权利要求1所述的一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，其特征在于：步骤三中的计算飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据与图像数据之间的映射关系，包括以下步骤：步骤301、求解相机的内参矩阵；步骤302、求解相机位姿及外参矩阵，获取飞机耐高温构件的三维物理模型的模型数据与图像数据之间的映射关系。3.按照权利要求2所述的一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，其特征在于：步骤301中的求解相机的内参矩阵，包括以下步骤：步骤3001、求解相机标定时，相机坐标系到棋盘格坐标系的坐标系旋转矩阵；步骤3002、根据相机坐标系到棋盘格坐标系的坐标系旋转矩阵求解相机的内参矩阵。4.按照权利要求3所述的一种飞机耐高温构件三维表面振动疲劳损伤测量方法，其特征在于：根据公式，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铁军，乔壮，李鸿宇，江鹏，王彬文，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：