[发明专利]测量大型结构件表面变形应变的视觉测量系统

说明书

本发明提供了一种视觉测量系统，包括大型结构件、用于变形测量的视觉检测图样、散斑干涉传感模块、多组双目视觉传感器及数据处理模块；其中，所述大型结构件上布置用于变形测量的视觉检测图样；所述多组双目视觉传感器用于测量所述视觉检测图样中特征点三维空间位置；所述散斑干涉传感模块用于采集关键测量区域数字散斑干涉图像。

技术领域

本发明涉及计算机视觉检测领域，特别涉及一种测量大型结构件表面变形应变的视觉测量系统。

背景技术

航空发动机是各类军用、民用飞机的“心脏”，其运行状态参数直接影响整个飞机的工作性能及运行安全。机匣作为航空发动机的主要承力部件，承担着固定静子叶片、附件、以及构成气流通道和传递发动机推力的重要作用。机匣属于大型薄壁类零件，在工作中承受着高温高压、高机械载荷的综合作用，这些载荷会导致机匣在径向、轴向以及周向产生形变。仿真数据表明，在一定的气动载荷和温度载荷条件下，外层机匣与支承环安装边位置的应力幅值达193.9MPa，径向形变达2.16mm。机匣受力与形变情况对叶尖间隙、发动机转子的临界转速以及发动机的整机固有频率、振型等都有重要影响。航空发动机机匣变形的研究，目前集中于加工过程中对机匣加工变形的研究以及对机匣兴趣点通过粘贴应变片方式的接触式测量研究。在台架实验中机匣的整体变形以及应变场的非接触式在线测量研究，国内外文献鲜有涉及。为满足工作状态下机匣整体变形缺乏有效的非接触全场测量手段的迫切需求，需探究有效的机匣整体变形、应变场测量方法。

计算机立体视觉技术作为一种非接触测量手段，可以通过双目传感器利用视差原理得到重叠视场内对应点的三维坐标信息，通过不同时刻对“同名点”位置的记录得到测量构件表面变形和应变信息。而寻找两幅图像的“同名点”的过程就是需要通过特定的数字图像处理算法根据局部图像的特征点、线、灰度、纹理等特性找出两幅图像的对应的世界坐标中的同一点，这些图像特征可以是天然的，也可以是人工特殊设计的图样，在近景摄影测量中常将人工设计的特征图样喷涂或转印到被测表面上，通过检测特征图样的位置信息反演出被测构件的三维信息。

数字散斑相关方法通过摄像机采集喷涂黑白散斑的被测试样变形过程中散斑图像序列，对采集的图像序列进行数字图像相关(DIC)计算，进而通过互相关函数峰值来导出物体的位移。数字散斑相关法可实现对大型被测物的全场形变位移测量，同时数字散斑相关法的测量速度仅取决于所用相机的速度，因此测量速度大大提升。通过双目视觉立体匹配算法，数字散斑相关法可取得较高的测量精度。

数字散斑干涉技术所记录的是两束相干光波相互干涉而形成的干涉条纹图，而被测物体的形变都与干涉条纹图的相位分布直接相关，因此根据相位信息可提取出被测物位移、变形、振动、三维形貌等物理量。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种测量大型结构件表面变形应变的视觉测量系统，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种视觉测量系统，包括大型结构件、用于变形测量的视觉检测图样、散斑干涉传感模块、多组双目视觉传感器及数据处理模块；其中，

所述大型结构件上布置用于变形测量的视觉检测图样；

所述多组双目视觉传感器用于测量所述视觉检测图样中特征点三维空间位置；

所述散斑干涉传感模块用于采集关键测量区域数字散斑干涉图像。

其中，所述用于变形测量的视觉检测图样包括融合编码标志点、网格线和数字散斑特征图样。

其中，所述散斑干涉传感模块通过采用电子散斑干涉的方法实现视场范围内变形的测量。

其中，所述数据处理模块包括数据综合主机、同步脉冲控制器、频闪光源、高速计算集群；其中，