[发明专利]一种基于背光成像的高焓激波风洞发动机推阻测量系统方法

说明书

本发明提供了一种基于背光成像的高焓激波风洞发动机推阻测量系统及方法。包括：通过张正友标定法用黑白棋盘格对相机进行标定，获得相机参数；试验前，通过相机采集铅垂线示意图，得到铅垂线在图像坐标系的第一夹角；在模型表面搭载标记物，通过相机实时捕获模型的二维图像；通过服务器接收二维图像、第一夹角和相机参数，识别标记物的运动轨迹，获取标记物的二维运动轨迹，得到模型的运动轨迹，计算出模型轴向力大小，获得模型的推阻测量数据。该基于背光成像的高焓激波风洞发动机推阻测量系统改善了现有技术中无法在高焓激波风洞有效流场中进行动态测量的问题。

技术领域

本发明涉及风洞发动机模型推阻测量方法技术领域，尤其是涉及一种基于背光成像的高焓激波风洞发动机推阻测量系统及方法。

背景技术

高焓激波风洞的有效流场持续时间往往较短，因此在其中进行动态测量一直以来都是一件充满挑战的事情。极短的试验时间里，传统的基于力平衡的方法由于响应时间问题并不适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于背光成像的高焓激波风洞发动机推阻测量系统及方法，该传动装置能够解决现有技术中无法在高焓激波风洞有效流场中进行动态测量的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于背光成像的高焓激波风洞发动机推阻测量方法，包括：

S101，通过张正友标定法用黑白棋盘格对相机进行标定，获得相机参数；

S102，试验前，通过相机采集铅垂线示意图，得到所述铅垂线在图像坐标系的第一夹角；

S103，在模型表面搭载标记物，通过相机实时捕获所述模型的二维图像；

S104，通过服务器接收所述二维图像、所述第一夹角和所述相机参数，识别所述标记物的运动轨迹，获取所述标记物的二维运动轨迹，得到所述模型的运动轨迹，计算出所述模型轴向力大小，获得所述模型的推阻测量数据。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地，所述模型通过电永磁铁悬挂在风洞试验段中，试验过程中通过控制模块控制所述模型。

进一步地，试验前，在所述模型的试验位置悬挂铅垂线，待所述铅垂线稳定后，通过所述相机拍摄所述铅垂线得到铅垂线图像；

以重力方向为竖直方向的基准轴，通过Hough直线检测的方法，得到所述铅垂线图像中铅垂线的解析式，通过所述解析式得到所述铅垂线与图像坐标系的第一夹角。

进一步地，所述服务器根据所述相机参数对所述二维图像进行畸变矫正；将所述二维图像旋转第一夹角的角度，使图像坐标系中的OY轴和重力加速度方向重合；

通过所述服务器对所述标记物上特征圆的边界提取，获取边界上的像素坐标，通过非线性拟合，确定所述标记物上各个特征圆的圆心精确位置和直径尺度，提取精度可达亚像素级，得到各个特征圆的圆心的运动轨迹。

进一步地，通过服务器将所述特征圆根据所述特征圆的直径排序，所述特征圆的每一个圆孔生成一个对应的编号1～N，所述特征圆的每一个圆心的运动轨迹为X₁～X_N和Y₁～Y_N，所述特征圆每一个直径对应为d₁～d_N。

进一步地，通过服务器将将圆孔特征根据排列组合原理两两组队，得到一个组合；将所述组合的每组的圆心距与实物的实际设计尺寸尺度换算，得到第一换算因子；将所述第一换算因子算数平均，得到最终像素到实际尺寸的第二换算因子。

进一步地，通过服务器取所述标记物中直径最大的特征圆的运动轨迹，代表所述模型的整体运动轨迹，加入所述第一换算因子，得到实际尺度的模型运动轨迹。