[发明专利]基于扫描振镜的高速运动目标形变模拟系统及测量方法

说明书

本发明公开的基于扫描振镜的高速运动目标形变模拟系统及测量方法，属于高速运动目标形变测量技术领域。本发明的系统包括菲涅尔匀光照明一级子系统、振镜扫描一级子系统、接收采集一级子系统、激光器、准直扩束模块、反射屏、激光测距仪、电源及高速运动目标。采用菲涅尔匀光照明一级子系统、振镜扫描一级子系统、准直扩束模块协同工作进行激光束的匀光扩束与二次放大，实现对高速运动目标的大视场匀光照明。本发明还公开基于所述系统实现的基于扫描振镜的高速运动目标形变测量方法。本发明能够模拟高速运动目标形变过程，并实现对高速运动目标微形变尺寸的准确测量。本发明能应用于高速磨损量测试、高温形变量测试、高压形态测试等领域。

技术领域

本发明属于高速运动目标形变测量技术领域，特别涉及基于扫描振镜的高速运动目标形变模拟系统及测量方法。

背景技术

形变是由于目标在特定或异常情况下，受外界温度、压力、摩擦、腐蚀等影响引起的物理变化，诸如：尺寸、形态等发生变化，它是目标与外界交互的直观体现。因此，形变测量是了解目标状态，判断目标是否可靠运行、是否达标等关键指标，是人们了解目标同环境作用关系的重要途径。静态目标形变测量，从宏观到微观都被人们通过诸如物理卡尺、光学相干、生物显微等方式实现，然而，动态目标微观形变测量却从目标特性、实时性、精度等方面提出了更高要求，简单的接触式测量或静态非接触式测量已不能满足实际需求，为了高效、准确、快速的实现动态目标微观形变测量，开发动态目标形变测量系统与方法势在必行。因此，基于扫描振镜的高速运动目标形变模拟系统及测量方法，实现高速运动目标微尺寸测量，对诸如：高速磨损测试、高温形变测试、高压形态测试等至关重要。

传统的静态或低速目标形变测量，往往依靠物理接触或光学长焦、大景深、短曝光等方式实现，以尽可能消除远距离、抖动、运动带来的测量误差，例如北京信息科技大学的CN104215193A号专利“物面形变测量方法和测量系统”提出一种光学三维形貌测量方法，通过采集物面的三维形貌数据与激光散斑干涉形变数据，实现对一定曲率物面形变数据的精密测量和校正，但需要长时间对目标周视数据采集，难以实现实时测量；如北京航天控制仪器研究所的 CN108317965A号专利“一种具有光纤光栅的测量形变结构和方法”提出了一种单根光纤多点刻制光栅的方式实现单根光纤多点检测，实现诸如桥梁、飞机机翼等梁式结构形变测量，难以实现高速目标微形变测量。因此，提出基于扫描振镜的高速运动目标形变模拟系统及测量方法，用于模拟目标的高速运动，同时通过调节扫描角度实现对目标尺寸的调节，为形变测量提供保障；在模拟形变过程中通过调节线阵CCD放置角度、采样频率、光圈口径等参数实现动态模拟目标轮廓尺寸测量；实现模拟动态目标尺寸测量后，固定光学系统结构与参数，实现速度匹配的高速运动目标微尺寸测量。

发明内容

本发明公开的基于扫描振镜的高速运动目标形变模拟系统及测量方法要解决的技术问题是：模拟高速运动目标形变过程，并在模拟或目标高速运动的条件下，实现对高速运动目标微形变尺寸的准确测量。本发明能应用于高速磨损量测试、高温形变量测试、高压形态测试等领域。

所述的高速运动目标是指目标运动速度为0.9马赫～1.1马赫。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。