[发明专利]基于三维数字散斑相关方法的机翼振动检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于三维数字散斑相关方法的机翼振动检测装置，其特征在于：包括机翼本体部分、振动检测部分、振动激励部分和计算机，所述机翼本体部分包括机翼和涂画有密集斑点的薄膜，薄膜紧密贴合在机翼表面，使得机翼上表面显示有连续均匀分布的斑点，机翼一端与金属支座通过夹板机械连接，金属支座垂直安装在水平放置的实验台座上，机翼的另一端为自由端，安装完成后机翼表面处于水平状态，且与实验台座表面平行，粘贴有密集斑点薄膜的一端为自由端；所述振动检测部分包括两个高速相机和相机支架，所述相机支架由型材连接搭建而成，两个高速相机分别通过两个连接块安装在相机支架上，安装块在相机支架上的位置能够根据需要来做调整，使得两个高速相机拍摄的视场范围完全包含显示有密集斑点的机翼表面范围；所述振动激励部分包括激振器、功率放大器和信号发生器，激振器固定在水平实验台座上，位于机翼的下方，激振器顶杆竖直方向向上连接到机翼的骨架上，以使得激振器产生的激励作用能够有效地传递；信号发生器产生的振动激励信号经功率放大器放大后传递给激振器，激振器对机翼本体部分进行振动激励，在机翼自由端附近施加不同形式和程度的载荷，使机翼表面产生相应的形变，振动检测部分的两个高速相机对显示有密集斑点的机翼表面范围进行同步连续的图像采集，采集到的图像传输至计算机，在图像上划分并选择具有独立斑点特征的子区域，经过相应的图像匹配及三维数字散斑相关算法，得到子区域的位移场，其代表了机翼表面各点处的三维位移信息，将获得的位移信息数据导入至相关处理软件，通过三维曲面拟合操作，将机翼振动或变形时表面的形态显示出来，实现可视化操作；

所述机翼为大展弦比机翼模型，由上下两层蒙皮和机翼骨架构成，所述机翼骨架包括翼梁、翼肋、桁条和纵樯；

所述薄膜上的密集斑点包含“十”字标和圆点，大的“十”字标用来快速定位该区域，圆点则用来形成特征区域。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维数字散斑相关方法的机翼振动检测装置，其特征在于：所述涂画有密集斑点的薄膜贴合于机翼表面的位置和大小能够根据测量者的需要来自行设计。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维数字散斑相关方法的机翼振动检测装置，其特征在于：所述激振器的个数以及安装位置能够根据测量者想要获得的机翼的振动信息来自行设计。

4.一种基于权利要求1所述的机翼振动检测装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、信号发生器产生的振动激励信号经功率放大器放大后传递给激振器，激振器对机翼本体部分进行振动激励，在机翼自由端附近施加不同形式和程度的载荷，使机翼表面产生相应的形变；

步骤二、当机翼表面产生相应的形变后，振动检测部分的两个高速相机对显示有密集斑点的机翼表面范围进行同步连续的图像采集，采集到的图像传输至计算机，在图像上划分并选择具有独立斑点特征的子区域，经过相应的图像匹配及三维数字散斑相关算法，得到子区域的位移场，其代表了机翼表面各点处的三维位移信息；

步骤三、将步骤二获得的三维位移信息数据导入至相关处理软件，通过三维曲面拟合操作，将机翼振动或变形时表面的形态显示出来，实现可视化操作；

步骤四、通过改变激励信号的形式、频率、幅值参数和反复试验，获取多组数据点，可视化机翼的多阶振动模态并分析得到振动特性。