[发明专利]基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法

权利要求书

1.一种基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，其特征在于，包括：

将合作靶标贴附于螺旋桨的桨叶表面；

采用补光装置对螺旋桨所在测量场景进行补光；

通过位置固定的高速相机按照设定采样帧率对高速旋转的螺旋桨进行图像采集；

对采集的图像进行处理，提取所述合作标靶在图像中的位置点二维坐标，得到多个测量点；

基于获得的多个所述测量点，采用离线振动检测算法判断螺旋桨是否存在异常频率的振动以及螺旋桨旋转平面的一致性。

2.根据权利要求1所述的基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，其特征在于，所述离线振动检测算法包括：

计算相机相对于合作标靶的旋转矩阵和平移矩阵；

标定静止坐标系，获得所述螺旋桨绝对坐标系；

根据所述旋转矩阵、所述平移矩阵将所述测量点换算到所述螺旋桨坐标系中；

通过螺旋桨坐标系中各测量点的三维坐标中Z数据的波动，判断螺旋桨在旋转工作过程中是否存在异常频率的振动以及螺旋桨旋转平面的一致性。

3.根据权利要求2所述的基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，其特征在于，所述计算相机相对于合作标靶的旋转矩阵和平移矩阵包括：

根据测所述量点的坐标、所述合作标靶的尺寸以及相机内参，采用迭代的PNP算法求取相机相对于合作标靶的旋转矩阵和平移矩阵。

4.根据权利要求2所述的基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，其特征在于，所述标定静止坐标系，获得所述螺旋桨坐标系，包括：

手动转动所述螺旋桨，待其停止时，通过所述高速相机对螺旋桨进行图像采集，至少重复该步骤3次；

获取采集图像中所述合作标靶的坐标，形成至少三个测量点；

根据获得的测量点计算出此时相机相对于合作标靶的平移矩阵和旋转矩阵；

将多个测量点转换为以螺旋桨为中心的，螺旋桨旋转平面为xoy平面的螺旋桨坐标系中，得到所述螺旋桨坐标系。

5.根据权利要求1所述的基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，其特征在于，所述离线振动检测算法包括：

根据所述合作标靶在图像中的多个测量点的坐标，通过最小二乘法拟合出在螺旋桨无振动情况下对应的合作标靶圆形运动轨迹，所述圆形运动轨迹为标准圆；

获取不同测量点与所述圆形轨迹之间的垂直距离；

对获取的距离数据进行FFT变换，基于变换结果判断螺旋桨旋转平面上是否存在异常频率的振动。

6.根据权利要求1所述的基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，其特征在于，所述合作标靶为arucomarker靶标。

7.根据权利要求6所述的基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，其特征在于，所述合作标靶的尺寸小于或等于1cm²，所述合作标靶的尺寸到图像尺寸的映射小于0.04cm/pixel。

8.根据权利要求1所述的基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，其特征在于，所述高速相机的采样帧率通过以下公式计算：

其中，Δθ为量点在圆周中的分辨率，单位：°，f_r为采样帧率，单位：pfs，ω为螺旋桨的旋转速度，单位：rpm。

9.根据权利要求1所述的基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，其特征在于，所述对采集的图像进行处理包括：

采用opencv对采集图像进行处理，提取靶标在图像上的位置坐标。

10.根据权利要求1所述的基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，其特征在于，在采用补光装置对螺旋桨所在测量场景进行补光的同时还包括：

采用冷却装置对所述补光装置进行降温。