[发明专利]一种飞行器壳体振动视觉测量装置及方法

说明书

本发明属于飞行器状态非接触测量领域，常规振动传感器无法实现飞行器壳体整体测量，普通视觉相机进行飞行器壳体振动测量时无法克服抖动造成的影响；本发明提供一种飞行器壳体振动视觉测量装置及方法，采集飞行器主体和视觉相机的三轴振动信息及飞行器壳体图像信息，计算飞行器主体与视觉相机的三轴振动差分位移，根据所得三轴振动差分位移，计算视觉相机采集飞行器壳体图像信息的二维偏移量，根据偏移量重新平移校准飞行器壳体图像信息，根据校准后飞行器壳体图像信息中特定像素位置变化，计算得到飞行器壳体振动信息；本发明使用双振动传感器模式，构建振动差分模型，解决非同频共振条件下的基于视觉相机的飞行器壳体振动测量难题。

技术领域

本发明一种飞行器壳体振动视觉测量装置及方法，属于飞行器状态非接触测量领域。

背景技术

飞行器在上升过程中由于大气湍流、发动机振动、气压等影响，飞行器外壳会发生振动(俗称“壳体呼吸”)，对飞行器外壳振动的精准测量对壳体厚度设计、材料选型、材料分布设计以及飞行器运行安全等具有非常重要意义。

常规振动测量方法主要为接触式测量，通过固定安装振动传感器，检测固定点位的振动量。而飞行器由于其自身特性，壳体表面积大、振动点不确定、内部线路足够复杂，很难通过安装振动传感器实现全壳体的振动测量。基于图像的飞行器振动测量是当前研究热点，具有测量范围广、精度高、非接触和可同时进行多点检测的优点。然而由于飞行器上升过程中抖动大，为了保护用于图像采集的视觉相机，视觉相机与飞行器主体之间通常使用阻尼柔性连接，使得飞行器主体和相机处于非同频共振状态，使用普通视觉相机进行飞行器壳体振动测量时，无法克服飞行器和相机抖动造成的影响，检测稳定性、准确性较低。运动相机使用光学防抖和电子防抖技术，在飞行器上使用运动相机可以一定程度上克服相机自身抖动造成的视觉图像模糊影响，却无法有效解决飞行器抖动(如POGO抖动等)对壳体振动的影响。因此，在飞行器状态测量方面，亟需一种既可以使用阻尼柔性连接以保护视觉相机，又能实现非同频共振状态下的飞行器壳体振动视觉测量技术方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供了一种飞行器壳体振动视觉测量方法，有效应对非同频共振条件下飞行器壳体振动测量。

为实现上述目的，本方法采用如下技术方案：

一种飞行器壳体振动视觉测量装置，飞行器壳体振动视觉测量装置安装于飞行器主体上，包括振动检测部件，以及用于连接振动检测部件和飞行器主体的连接组件，其中：

振动检测部件包括视觉相机、用于测量视觉相机三轴振动信息的第一振动传感器和用于测量飞行器主体三轴振动信息的第二振动传感器，视觉相机通过连接组件固定连接在飞行器主体的侧面，第一振动传感器固定于视觉相机外壁，第二振动传感器固定安装在飞行器主体内部。

进一步，连接组件包括连接飞行器主体的第一连接杆和连接视觉相机的第二连接杆，第一连接杆和第二连接杆固定连接，第一连接杆与飞行器主体的夹角α的范围为10°～60°，第一连接杆与第二连接杆的夹角β的范围为120°～170°，且α+β180°。

一种飞行器壳体振动视觉测量方法，基于上述的飞行器壳体振动视觉测量装置进行测量，通过使用双振动传感器构建振动差分模型，获得飞行器主体和视觉相机的三轴振动差分位移，计算视觉相机采集飞行器壳体图像信息的二维偏移量，根据偏移量重新校准飞行器壳体图像信息，最终计算获得飞行器壳体振动的视觉测量结果，包括如下步骤：

S1：使用第一振动传感器和第二振动传感器分别采集飞行器主体的三轴振动信息和视觉相机的三轴振动信息，视觉相机同时采集飞行器主体的壳体图像信息；

S2：计算飞行器主体三轴振动信息与视觉相机三轴振动信息的三轴振动差分位移；

S3：根据步骤S2中所得三轴振动差分位移，计算视觉相机采集飞行器壳体图像信息的二维偏移量，根据偏移量重新校准飞行器壳体图像信息；