[发明专利]基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法

说明书

本发明公开了一种基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，该方法包括：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。实现降低螺旋桨振动测量的复杂性和测试成本。

技术领域

本发明属于螺旋桨振动测量技术领域，更具体地，涉及一种基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法。

背景技术

目前，视觉测量技术以机器视觉为基础，将图像作为检测信息的手段，具有高效、高精度、非接触式、远距离测量的特点，是传统测量方式的重要补充，被广泛应用于工业、军事、医学等领域。

振动测量是现代制造业发展的关键技术之一，在军事、工业、农业等方面具有重要的应用意义。

在螺旋桨振动检测中，对气动的影响非常高，需要一种无接触的测量方法，而机器视觉测量正好能够满足要求。为了实现大视场、高效率的非接触式测量，现有的基于双目视觉原理的振动测量系统，需要在待测物体表面粘贴多个标志点，对左右相机图像上的标志点进行多点同步准确匹配计算得到其空间三维坐标，实现三维测振。

但采用双目视觉技术对螺旋桨进行振动测量存在方法复杂，设备成本高的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，降低螺旋桨振动测量的复杂性和测试成本。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于单目视觉的螺旋桨振动测量方法，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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；

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。