[发明专利]一种空间再入充气结构非线性模态光学测量系统及方法

权利要求书

1.一种空间再入充气结构非线性模态光学测量系统，其特征在于，包括：标定模块、成像模块、标定板、数据处理模块、同步触发模块；

成像模块：对空间再入充气结构模态振动过程进行成像，获得待测空间再入充气结构的模态振动过程成像结果，将待测空间再入充气结构的模态振动过程成像结果传输给数据处理模块；对标定板进行成像获得标定成像结果，将所述的标定成像结果传输给标定模块；

标定模块：接收标定成像结果，标定成像模块中高速成像仪的内方位元素、外方位元素和像差系数，将所述标定完成的内方位元素、外方位元素以及像差系数传输给数据处理模块；

数据处理模块：接收所述成像模块传输的待测空间再入充气结构的模态振动过程成像结果，以及接收的所述标定模块传输的所述标定完成的内方位元素、外方位元素和像差系数，解算空间再入充气结构在模态振动过程中的离面运动位移、速度；再对所述离面运动位移、速度进行傅里叶变换得到空间再入充气结构的非线性模态参数；

所述成像模块包括两台及以上用于对空间再入充气结构模态振动过程成像的高速成像仪；任意相邻两台高速成像仪的摆放位置满足使两台高速成像仪对待测空间再入充气结构的振动过程成像时，任意相邻两台高速成像仪光轴的夹角取值范围为15°—60°；

所述标定板在高速成像仪成像时占据像面的80％以上且成像清晰；

还包括LED光源；所述LED光源摆放在空间再入充气结构试验件周围，使成像时光线均匀，不会引起由于光线过暗，导致光圈增大，景深减小。

2.根据权利要求1所述的一种空间再入充气结构非线性模态光学测量系统，其特征在于，还包括同步触发模块；所述同步触发模块用于使所述高速成像仪对待测空间再入充气结构模态振动过程同步成像。

3.根据权利要求1所述的一种空间再入充气结构非线性模态光学测量系统，其特征在于，所述待测空间再入充气结构的非线性模态参数包括敲击模态、一阶模态、二阶模态、三阶模态。

4.一种利用权利要求3所述空间再入充气结构非线性模态光学测量系统进行空间再入充气结构非线性模态测量的方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)标定成像模块中的高速成像仪的内方位元素、外方位元素及像差系数；

2)使用成像模块对待测空间再入充气结构模态振动过程进行成像，获得待测空间再入充气结构的模态振动过程成像数据；

3)根据所述步骤1)确定的所述内方位元素、外方位元素和像差系数以及所述步骤2)确定的所述成像数据，解算所述空间再入充气结构的非线性模态参数；

所述步骤1)标定成像模块中的高速成像仪的内方位元素、外方位元素及像差系数的方法，具体为：

将参数已知的标定板放置在高速成像仪的视场内，控制标定板做微小晃动；利用高速成像仪对参数已知的标定板成30-50张图像，标定所述成像模块的内方位元素、外方位元素及像差系数；

所述步骤3)解算所述空间再入充气结构的非线性模态参数的方法具体为：

31)在待测空间探测器上布置散斑；

32)根据所述成像模块的内方位元素、外方位元素和所述成像数据，确定所述空间再入充气结构上散斑所在位置模态振动过程中的离面位移和速度值；

33)对步骤32)确定的所述空间再入充气结构上散斑所在位置模态振动过程中的离面位移和速度值进行傅里叶变换，得到敲击频率、一阶频率、二阶频率、三阶频率，进而得到空间再入充气结构的非线性模态参数；

所述散斑密度为50％，散斑大小为5-10个像素。