[发明专利]风洞水压试验洞体结构变形量及应变量测量方法及装置

说明书

本发明公开了风洞水压试验洞体结构变形量及应变量测量方法及装置，涉及风洞设计与测试技术领域，本方法采用立体视觉成像系统记录洞体结构变形过程中标识图案，通过图像块匹配方法，和立体视觉三维重建，可以一次性计算出洞体结构变形场，提高了风洞水压试验洞体结构变形量的测量效率。

技术领域

本发明涉及风洞设计与测试技术领域，具体地，涉及风洞水压试验洞体结构变形量及应变量测量方法及装置。

背景技术

在航空、航天器研制过程中，都需要在风洞等基础试验设备中模拟测试。在风洞设计与建造过程中，为了测试洞体结构是否满足设计载荷强度要求，通常需要进行风洞水压试验。在水压试验过程中，需要在线测量洞体结构变形及应变。目前，我国在风洞水压试验过程中，主要采用经纬仪、激光跟踪仪等测量设备离散地测量洞体结构大变形，采用应变计监测洞体结构局部应变变形。这些离散测量方式，一次只能测量一个点的数据，对于大尺寸风洞而言，工作量非常大、效率非常低。采用应变计进行结构应变测量，需要预先估计存在应变极点的位置，如果估计失误，将会遗漏真实的应变极点位置。并且，一个应变计只能监测一个点的应变，针对大尺寸结构，通常需要粘贴大量的应变计，而带来试验准备时间和测试成本的大幅增加。

综上所述，发明人在研究现有技术中发现现有的洞水压试验洞体结构变形量及应变量测量方法至少存在以下技术问题：

(1)测量设备离散地测量洞体结构变形数据，测量效率低。

(2)采用应变计进行结构应变测量，容易测量不准确，以及应变测量时间大和测量成本高。

发明内容

为了提高风洞水压试验洞体结构变形量的测量效率，本发明提供了一种风洞水压试验洞体结构变形量测量方法。

具体方法包括：

在风洞水压试验前，在洞体结构表面绘制标识图案；

基于第一图像采集模块和第二图像采集模块构建立体视觉测量系统；

对所述立体视觉测量系统进行标定，建立立体视觉测量系统坐标系；

在风洞水压试验前，利用所述第一图像采集模块和所述第二图像采集模块分别采集所述标识图案的图像分别获得第一图像和第二图像；

在风洞水压试验中，利用所述第一图像采集模块和所述第二图像采集模块分别采集所述标识图案的图像分别获得第三图像和第四图像；

在所述第一图像中选择第一像素点，以所述第一像素点坐标为中心获得预设尺寸大小的参考图像；

基于所述参考图像进行图像匹配，分别在所述第二图像、所述第三图像和所述第四图像中匹配出与所述第一像素点对应的第二像素点、第三像素点和第四像素点；

基于所述立体视觉测量系统的标定结果，计算获得所述第一像素点和所述第二像素点对应的第一三维点坐标，以及计算获得所述第三像素点和所述第四像素点对应的第二三维点坐标；

基于所述第一三维点坐标和所述第二三维点坐标，获得所述第一像素点对应的三维空间位移数据；

以第一像素点为起点，预设步长，遍历所述第一图像中的像素点，获得被遍历像素点对应的三维空间位移数据；

基于所述第一像素点对应的三维空间位移数据和所述被遍历像素点对应的三维空间位移数据，获得所述洞体结构的变形量。

本方法采用立体视觉成像系统记录洞体结构变形过程中标识图案，通过图像块匹配方法，和立体视觉三维重建，可以一次性计算出洞体结构变形场，提高了风洞水压试验洞体结构变形量的测量效率。

其中，在洞体结构表面绘制标识图案可以便于图像采集模块拍摄图像，然后对图像中的标识进行识别和匹配，进而计算出图像中的像素对应的三维坐标，通过三维坐标位移量计算出洞体结构变形量。