基于双目立体视觉技术的旋翼共锥度测量装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供基于双目立体视觉技术的旋翼共锥度测量装置及其方法。本发明专利技术的基于双目立体视觉技术的旋翼共锥度测量装置包括光源、电感式接近开关、直升机旋翼机构、摄像机、导轨和图形工作站，光源位于直升机旋翼上方，电感式接近开关安装在直升机旋翼上，左右两台摄像机安装在导轨上、面向直升机旋翼并分布在直升机旋翼的两侧，两台摄像机与图形工作站相连。本发明专利技术结构简单、调节方便、安装维修简捷、工作稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种光学测量装置，本专利技术还涉及一种光学测量方法，具体地说是应用于共锥度测量的光学测量装置及其测量方法。
技术介绍
当旋翼直升机飞行时，桨叶会微微往上翘，形成一个倒置的圆锥体，若升力一致，则各桨叶运动在同一个椎体上，通常称为共锥面。若升力不一致，那么各桨叶运动的轨迹不共锥，此时桨叶高度就不等高。直升机旋翼的共锥度是旋翼动平衡测量的一个主要指标，它直接关系到直升机的安全和其他各项重要性能的优劣，是直升机生产、维护中的重要检查项目。由于共锥度的测量往往是在桨叶高速旋转的动态下进行的，所以过去一直存在着测量难度较大、测量精度较差的问题。 双目立体视觉是对人双眼的模拟，人的双眼从位置不同的2个角度去观察世界的景物，必须要有两幅不同的错位图片，这种错位叫做视差，它反映了客观景物的深度，没有视差就没有深度知觉。双目立体视觉理论建立在对人类视觉系统研究的基础上，通过双目立体图像的处理，获取场景的三维信息，再经过进一步处理就可得到三维空间中的景物，实现二维图像到三维空间的重构。由于双目视觉把物体的三维信息同视差联系起来，即视差中隐含着三维的深度信息及物体的几何形状信息。所以双目视觉理论成功应用于工业测量、机械加工、车牌识别、资源分析、医疗诊断、人脸识别等许多领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供结构简单、使用方便的一种基于双目立体视觉技术的旋翼共锥度测量装置，本专利技术的目的还在于提供测量精度较高的基于双目立体视觉技术的旋翼共锥度测方法。 本专利技术的目的是这样实现的 本专利技术的基于双目立体视觉技术的旋翼共锥度测量装置包括光源、电感式接近开关、直升机旋翼机构、摄像机、导轨和图形工作站，光源位于直升机旋翼上方，电感式接近开关安装在直升机旋翼上，左右两台摄像机安装在导轨上、面向直升机旋翼并分布在直升机旋翼的两侧，两台摄像机与图形工作站相连。 本专利技术的基于双目立体视觉技术的旋翼共锥度测量方法首先通过张正友法标定出两台摄像机的内部参数焦距fl、fr及外部参数旋转矩阵R和平移矢量T，再将旋翼信号图像传入图形工作站，得到旋翼在左右摄像机中的图像坐标，将得出的数据作为已知条件基于视差原理求解出旋翼点的空间三维坐标、从而得出共锥度。 本专利技术的还可以包括 1、所述的直升机旋翼机构包括旋翼头、螺栓孔和旋翼，旋翼包括标准旋翼和伴随旋翼，螺栓孔有三组、分别位于旋翼头的边缘，三组螺栓孔两两角度为120°，标准旋翼和伴随旋翼通过螺栓孔安装在旋翼头上。 2、所述的导轨上带有标尺。 3、所述的旋翼点的空间三维坐标求解方法为左摄像机olxlylzl位于世界坐标系的原点处且无旋转，图像坐标系为OlXlYl，有效焦距为fl；右摄像机坐标系为orxryrzr，图像坐标系为OrXrYr，有效焦距为fr，由摄像机透视变换模型有 而olxlylzl坐标系与orxryrzr坐标系之间的相互位置关系可通过空间转换矩阵Mlr表示为 其中， 分别为olxlylzl坐标系与orxryrzr坐标系之间的旋转矩阵和原点之间的平移变换矢量， olxlylzl坐标系与orxryrzr坐标系的变换，可以通过绕不同坐标轴的3次连续转动来实现，其中ψ为绕olxlylzl坐标系zl轴的转动角度，θ为绕orxryrzr坐标系yr轴转动的角度，φ为绕orxryrzr坐标系xr轴转动的角度，tx，ty，tz分别为olxlylzl坐标系到orxryrzr坐标系的x，y，z方向三维平移分量； 由(1)～(3)得可知 由于已知左摄像机坐标系olxlylzl与世界坐标系oxyz重合，则 即待测旋翼点的三维坐标为 本专利技术的优势在于结构简单、调节方便、安装维修简捷、工作稳定可靠。 附图说明 图1为本专利技术的基于双目立体视觉技术的旋翼共锥度测量装置示意图； 图2是本专利技术旋翼锥度计算流程图； 图3是本专利技术的双目立体视觉数学模型； 图4是本专利技术的二维中值滤波器常用窗口； 图5是拉普拉斯边缘检测原理图。 具体实施例方式 下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述 结合图1～5，本专利技术装置的目的是这样实现的基于双目立体视觉技术的旋翼共锥度测量装置，如图1所示，包括光源1、电感式接近开关2、直升机旋翼机构3、摄像机4和5、导轨7和图形工作站8，光源1位于直升机旋翼上方，电感式接近开关2安装在直升机旋翼上，左右两台摄像机4、5安装在导轨7上、面向直升机旋翼并分布在直升机旋翼的两侧，两台摄像机4、5与图形工作站相8连。摄像机标定采用的平面模板为2维靶面，其中靶面上的方格点即为标定点，再由图像采集模块将旋翼信号图像传入图形工作站存储器，图像采集模块要由光源、电感式接近开关、两台CCD摄像机、带有标尺的导轨、图形工作站等硬件设备组成，通过调整导轨上两台CCD摄像机可以获得不同的视场角，图像处理模块通过图像预处理、图像的边缘提取计算出旋翼在左右摄像机中的图像坐标，将摄像机标定模块及图像处理模块计算出的数据作为已知条件基于视差原理求解出旋翼点的空间三维坐标，达到旋翼共锥度测量的目的。 基于双目立体视觉技术的旋翼共锥度测量方法，如图2所示，首先通过张正友法完成双目摄像机的标定，再将旋翼信号图像传入图形工作站完成双目图像的获取，进行完成图像的预处理，将得出的数据作为已知条件基于视差原理完成旋翼边缘点的提取及三维坐标的解算，之后进行旋翼锥度的解算、从而得出共锥度。 建立双目立体视觉数学模型，如图3所示，设左摄像机olxlylzl位于世界坐标系的原点处且无旋转，图像坐标系为OlXlYl，有效焦距为fl；右摄像机坐标系为orxryrzr，图像坐标系为OrXrYr，有效焦距为fr，由摄像机透视变换模型有 而olxlylzl坐标系与orxryrzr坐标系之间的相互位置关系可通过空间转换矩阵Mlr表示为 其中， 分别为olxlylzl坐标系与orxryrzr坐标系之间的旋转矩阵和原点之间的平移变换矢量。 olxlylzl坐标系与orxryrzr坐标系的变换，可以通过绕不同坐标轴的3次连续转动来实现，其中ψ为绕olxlylzl坐标系zl轴的转动角度；θ为绕orxryrzr坐标系yr轴转动的角度；φ为绕orxryrzr坐标系xr轴转动的角度。tx，ty，tz分别为olxlylzl坐标系到orxryrzr坐标系的x，y，z方向三维平移分量。 由(1)～(3)可知 由于已知左摄像机坐标系olxlylzl与世界坐标系oxyz重合，则 即待测旋翼点的三维坐标可以表示为 因此已知焦距fl、fr和旋转矩阵R和平移矢量T，只要求出待测旋翼点在左右摄像机中的图像坐标(Xl，Yl)和(Xr，Yr)就可以得到被测物体点的三维空间坐标。 主要实施过程 1.fl、fr和旋转矩阵R和平移矢量T的计算方法 本方案采用张正友(基于2D靶面)法求解出两台摄像机的内外参数。其中平面靶标上的方格点即为标定点。 标定步骤 a.打印一张模板并贴在一个平面 b.从不同角度拍摄若干张模板图像(大于两张) c.检测出图像中的特征点 d本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于双目立体视觉技术的旋翼共锥度测量装置，其特征是：包括光源、电感式接近开关、直升机旋翼机构、摄像机、导轨和图形工作站，光源位于直升机旋翼上方，电感式接近开关安装在直升机旋翼上，左右两台摄像机安装在导轨上、面向直升机旋翼并分布在直升机旋翼的两侧，两台摄像机与图形工作站相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱齐丹，蔡成涛，夏桂华，王立辉，张智，姜迈，邓超，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]