[发明专利]一种运动态结构变形视觉测量方法

说明书

本发明涉及一种运动态结构变形视觉测量方法，属于运动态承载结构力学试验领域；提供了一种基于动态跟随、动态视觉测量技术的大视场、高精度、通用的运动态结构变形方法，适用于平移、升降、低速转动等运动工况条件下结构变形视觉测量，也适用于其他类似或静态条件下不同结构体变形视觉测量；主要解决航天、航空、船舶、重机等制造行业中大型复杂装备研制或者服役过程中运动态结构大视场变形困难的问题，有效解决了传统视觉测量无法与被测目标体随动，视场范围十分有限、对于大范围运动目标的捕获困难的难题。

技术领域

本发明属于运动态承载结构力学试验领域，涉及一种运动态结构变形视觉测量方法。

背景技术

随着大型化、复杂化、多功能的先进装备在航天、航空、船舶、重机等行业中的快速发展，各类复杂运动态承载结构机构得到了越来越广泛的应用，在各类复杂装备的运动态承载结构机构研制阶段，模拟其实际使用或服役状态的全方位力学考核验证显得尤为重要，直接关系到整个装备承载能力和全系统的可靠性。以空间装备为例，随着空间装备向空间攻防、在轨重构与服务、大容量通信的方向发展，大型空间展收机构、大跨度机械臂、可展开天线等大型空间运动机构在空间装备中得到了越来越广泛的应用。该类结构是空间捕捉、对接、展开等任务的关键执行端，为保证大型空间运动结构在空间复杂环境下这类关键作业的稳定、可靠，其结构必须具有足够的强度、刚度等力学性能，其力学性能直接决定关键作业任务的成败。力学试验验证考核是保障该类结构顺利完成复杂服役环境下关键作业任务的重要手段。变形作为表征力学性能的核心指标，地面力学试验验证中实时准确测量变形参量是该类结构性能评价的关键。

目前运动态结构变形方法主要有应变测量法、残余变形测量方法、常规的动态视觉测量方法。应变测量法通过在被测目标表面粘贴应变传感器及布设应变测量线路，采集被测动态结构机构的动态应变数据，通过变形-应变关系反推获得运动态结构变形情况，该方法由于其传输线路通常会妨碍结构运动、线缆存在附加载荷的影响，难以广泛适用于动态工况测量；残余变形测量方法主要受限于动态测量困难，在运动态结构力学试验验证考核完成前后，采用常规静态测量手段测量被测目标主要被测点的相对位姿关系，并通过对比试验前后的测量结果获得被测目标在经历动态力学试验后结构的残余变形情况，但该方法无法测量过程态变形情况，测量结果仅为残余变形；而常规的动态视觉测量方法通常采用动态视觉测量系统，依靠大视场图像获取测头直接捕获被测目标的标志点以获取结构动态变形，但该方法无法与被测目标体随动，视场范围十分有限、对于大范围运动目标的捕获困难，远不能满足运动态结构变形测量需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种运动态结构变形视觉测量方法，有效解决了传统视觉测量无法与被测目标体随动，视场范围十分有限、对于大范围运动目标的捕获困难的难题。

本发明解决技术的方案是：

一种运动态结构变形视觉测量方法，包括如下步骤：

步骤一、将作动机构与被测运动结构连接；通过作动机构实现带动被测运动结构运动；

步骤二、在被测运动结构的表面需要进行变形测量的位置粘贴视觉测量靶标；并在被测运动结构的中部安装实时标定尺；

步骤三、在被测运动结构的表面安装位姿跟踪靶标；

步骤四、将自适应视场调节机构的根部与移动平台连接；在自适应视场调节机构的顶部安装视觉测量高稳定基线结构；在视觉测量高稳定基线结构的一端安装第一视觉测量头，在视觉测量高稳定基线结构的另一端安装第二视觉测量头；第一视觉测量头和第二视觉测量头均通过视觉测量数传与控制模块与视觉测量控制与处理系统连接；第一视觉测量头和第二视觉测量头均对准被测运动结构；

步骤五、在视觉测量高稳定基线结构的中部安装位姿跟踪测量模块；位姿跟踪测量模块对准被测运动结构，且实现位姿跟踪测量模块实时捕获位姿跟踪靶标；