[发明专利]叶片追光及摄像装置

说明书

本发明提供一种叶片追光及摄像装置，涉及仪器仪表技术领域。叶片追光及摄像装置包括依次设置的：光源模块、光斑整形及分光模块、叶片追踪模块、叶片驱动模块、追踪控制模块以及摄像模块，其中，光源模块用于发出光斑，光斑整形及分光模块用于调整光斑的大小，并实现叶片图像信息的分光；叶片追踪模块用于调整光斑的光路，叶片驱动模块包括叶片、电机和编码器，叶片用于接收光斑，并形成叶片图像信息，电机驱动叶片旋转，编码器用于获取叶片的角位移信息，追踪控制模块用于根据角位移信息、获得叶片转速信息，并控制叶片追踪模块使光斑与叶片的角位移同步，摄像模块用于接收叶片图像信息。该装置能够实现全周期地对叶片表面动态同步追光和摄像。

技术领域

本发明涉及仪器仪表技术领域，具体而言，涉及一种叶片追光及摄像装置。

背景技术

运动机械模型表面压力场分布测定是设计各种新型运动机械时选定材料的基础，光学压敏测压方法利用发光压敏涂料的光学特性，将压力大小转化为光度强弱后再进行数字化处理。光学压敏测压方法需强度高、稳定性好的激发光源，以持续照射并采集涂料发光强度，由于拍摄角度、拍摄距离的不同，以及光源、涂层厚度和发光探针浓度不同导致空间不均匀照射，得到的光强场不能直接转化为压力数据。特别的，在高速旋转叶片压力场分布测定场景中，叶片转数通常在1000rpm以上，激光光源与叶片的相对运动，造成光强周期性变化，对光学压敏测压方法的精度提出了很大的挑战。

现有技术中，一种测压方法是：在模型表面喷涂压力敏感材料，放置于待测流场中，通过相机采集发射光获得全流场压力分布情况。该方法适用于模型空间静止的被动压力测定场景，当模型高速运动时，激发光源和模型存在较大的相对运动，导致光强不稳定的问题。另一种测压方法是：基于相位锁定法的转子叶片表面全域动态压力测量装置及方法，激光光源固定于涂有光学压敏涂料的被测叶片前端并对准，编码器获取叶片角位移信息，使信号发生板卡与相机触发器相连并控制相机拍摄。该方法只有在激发光源照射叶片表面的特定相位进行拍摄，无法获取叶片全周期压力测定图像。

发明内容

本发明的目的包括提供一种叶片追光及摄像装置，其能够实现全周期地对叶片表面动态同步追光和摄像。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种叶片追光及摄像装置，叶片追光及摄像装置包括依次设置的：光源模块、光斑整形及分光模块、叶片追踪模块、叶片驱动模块、追踪控制模块以及摄像模块，其中，光源模块用于发出光斑，光斑整形及分光模块用于调整光斑的大小，叶片追踪模块用于调整光斑的光路，使光斑照向叶片驱动模块，叶片驱动模块包括叶片、电机和编码器，叶片用于接收光斑，并形成叶片图像信息，电机驱动叶片旋转，编码器用于获取叶片的角位移信息，追踪控制模块用于根据角位移信息、获得叶片转速信息，并控制叶片追踪模块使所述光斑与所述叶片的角位移同步，光斑整形及分光模块还用于实现叶片图像信息的分光、并传递叶片图像信息至摄像模块。

在可选的实施方式中，光斑整形及分光模块包括第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第一分光镜，其中，第一透镜组、第一分光镜和第二透镜组依次同轴设置，调整第一透镜组与第二透镜组之间的距离，以调整光斑的大小，第二透镜组、第一分光镜和第三透镜组沿光路依次设置，叶片图像信息依次经过第二透镜组、第一分光镜和第三透镜组，并传递至摄像模块。

在可选的实施方式中，第一分光镜位于第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组的光路交叉点。

在可选的实施方式中，光斑整形及分光模块包括第四透镜组、第五透镜组、第六透镜组、第七透镜组和第二分光镜，其中，第四透镜组、第五透镜组和第二分光镜依次同轴设置，调整第四透镜组与第五透镜组之间的距离，以调整光斑的大小，第二分光镜、第六透镜组和第七透镜组沿光路依次设置，叶片图像信息依次经过第二分光镜、第六透镜组和第七透镜组，并传递至摄像模块。

在可选的实施方式中，第二分光镜位于第四透镜组、第五透镜组、第六透镜组和第七透镜组的光路交叉点。