光滑洞壁風(fēng)洞用雙視角光路裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光滑洞壁風(fēng)洞用雙視角光路裝置，其包括：側(cè)視光路單元，布置在所述光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段側(cè)觀察窗處，用于產(chǎn)生側(cè)視光路以正對(duì)所述光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型成像；和仰視光路單元，布置在所述光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段下駐室內(nèi)，用于產(chǎn)生仰視光路以對(duì)所述光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型的正下方成像。本發(fā)明通過上述技術(shù)方案克服了空間和安裝條件的限制，解決了現(xiàn)有的多臺(tái)高速攝像機(jī)不能安裝在風(fēng)洞中，以及攝像光路無法布置的技術(shù)問題，為模型投放試驗(yàn)采用多視角攝影測(cè)量技術(shù)提供了技術(shù)手段。
【專利說明】光滑洞壁風(fēng)洞用雙視角光路裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光滑洞壁風(fēng)洞用雙視角光路裝置，尤其涉及一種在光滑洞壁風(fēng)洞中，能夠應(yīng)用于模型投放試驗(yàn)的雙視角光路裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前風(fēng)洞中模型姿態(tài)測(cè)量的技術(shù)手段很多，但是針對(duì)小型快速運(yùn)動(dòng)的物體，特別是針對(duì)風(fēng)洞內(nèi)的縮比模型投放試驗(yàn)中的模型姿態(tài)測(cè)量的成熟技術(shù)非常少。主要是由于風(fēng)洞試驗(yàn)的環(huán)境特殊，被測(cè)物體的形體小，并且大多是回轉(zhuǎn)體，以及被測(cè)物體在試驗(yàn)過程中運(yùn)動(dòng)速度快等因素造成的。現(xiàn)有的慣性測(cè)量設(shè)備、激光跟蹤測(cè)量設(shè)備等必須在模型上加裝裝置，破壞模型的固有特性，其他已知的測(cè)量方法也存在著測(cè)量參數(shù)少、測(cè)量范圍小、測(cè)量速度慢等問題。在風(fēng)洞模型投放試驗(yàn)中采用多光路高速攝像方法，具有高靈活性、非接觸、精度高等特點(diǎn)，但是多臺(tái)高速攝像設(shè)備如何在光滑洞壁風(fēng)洞中安裝布置，是試驗(yàn)技術(shù)中的一個(gè)難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光滑洞壁風(fēng)洞用雙視角光路裝置，其包括:側(cè)視光路單元，布置在所述光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段側(cè)觀察窗外，用于產(chǎn)生側(cè)視光路以正對(duì)所述光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型成像；和仰視光路單元，布置在所述光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段下駐室內(nèi)，用于產(chǎn)生仰視光路以對(duì)所述光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型的正下方成像。
[0004]根據(jù)如上所述的雙視角光路裝置，優(yōu)選，所述側(cè)視光路和所述仰視光路正交。
[0005]根據(jù)如上所述的雙視角光路裝置，優(yōu)選，所述側(cè)視光路單元包括:側(cè)視相機(jī)，用于對(duì)所述光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型成像；和三腳架，所述三腳架上固定有所述側(cè)視相機(jī)。
[0006]根據(jù)如上所述的雙視角光路裝置，優(yōu)選，所述三腳架為攝影三腳架，所述攝影三腳架用于調(diào)節(jié)所述側(cè)視相機(jī)成像的高度和角度。
[0007]根據(jù)如上所述的雙視角光路裝置，優(yōu)選，所述側(cè)視相機(jī)為高速相機(jī)。
[0008]根據(jù)如上所述的雙視角光路裝置，優(yōu)選，所述仰視光路單元包括:反射鏡，位于所述光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型的正下方，以傾斜方式設(shè)置；高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的一側(cè)固定有所述反射鏡，用于調(diào)整所述反射鏡的高度和反射角度；固定架，所述固定架的一側(cè)固定有所述高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述固定架的另一側(cè)固定在所述光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段下駐室的壁板上；仰視相機(jī)，對(duì)準(zhǔn)所述反射鏡的反射面，用于通過所述反射面對(duì)所述光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型的正下方成像；和俯仰角度調(diào)整平臺(tái)，用于調(diào)整所述仰視相機(jī)的俯仰角度以使所述仰視相機(jī)對(duì)準(zhǔn)所述反射鏡的反射面。
[0009]根據(jù)如上所述的雙視角光路裝置，優(yōu)選，所述俯仰角度調(diào)整平臺(tái)包括:角度活動(dòng)板，所述角度活動(dòng)板上安裝有所述仰視相機(jī)，用于旋轉(zhuǎn)改變角度活動(dòng)板的俯仰角從而改變所述仰視相機(jī)的俯仰角度；和支撐架，用于支撐所述角度活動(dòng)板。
[0010]根據(jù)如上所述的雙視角光路裝置，優(yōu)選，所述固定架為彎刀槽；所述彎刀槽具有豎直段和水平段，所述豎直段上固定有所述高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述水平段呈U型，所述呈U型的水平段的底部與所述豎直段連接，所述呈U型的水平段的兩側(cè)部的外表面設(shè)置有凹槽，所述水平段通過所述凹槽固定在所述光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段下駐室的壁板上。
[0011]根據(jù)如上所述的雙視角光路裝置，優(yōu)選，所述仰視相機(jī)為高速相機(jī)。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例帶來的有益效果如下:
[0013]一、實(shí)現(xiàn)雙視角光路正交，同時(shí)完成攻角、偏航角、滾轉(zhuǎn)角的測(cè)量。采用本發(fā)明的雙視角光路，可以保證盡可能精確的獲得風(fēng)洞模型三個(gè)姿態(tài)角的測(cè)量數(shù)據(jù)。同時(shí)，這種光路的后期圖像和數(shù)據(jù)處理的算法簡(jiǎn)單、計(jì)算量小，保證了快速準(zhǔn)確的獲得試驗(yàn)結(jié)果。另外，本發(fā)明的雙視角光路標(biāo)定方法也比較簡(jiǎn)單，在中小型試驗(yàn)段中應(yīng)用非常方便。
[0014]二、兩個(gè)光路相互之間沒有干擾，空間利用率高。采用其他的光路布置方法，一種是共用觀察窗，使觀察窗的有效利用率大大降低，測(cè)量范圍減小，甚至導(dǎo)致測(cè)量精度降低；另一種是使用兩個(gè)觀察窗，這給風(fēng)洞試驗(yàn)段提出了嚴(yán)格的要求，大多數(shù)中小型風(fēng)洞的試驗(yàn)段都不能滿足這種要求。
[0015]三、采用了反射光路，既避免了投放的模型砸壞高速相機(jī)，又實(shí)現(xiàn)了成像光路的方便快速調(diào)節(jié)。采用本發(fā)明中的反射鏡裝置，可以將高速相機(jī)安全的安裝在風(fēng)洞下駐室內(nèi)，避免試驗(yàn)中投放的模型砸壞價(jià)格昂貴的測(cè)量設(shè)備，同時(shí)通過調(diào)節(jié)反射鏡的俯仰和偏轉(zhuǎn)角，可以很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)指定測(cè)量區(qū)域的成像。
[0016]四、克服了空間和安裝條件的限制，解決了現(xiàn)有的多臺(tái)高速攝像機(jī)不能安裝在風(fēng)洞中，以及攝像光路無法布置的技術(shù)問題，為模型投放試驗(yàn)采用多視角攝影測(cè)量技術(shù)提供了技術(shù)手段。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光滑洞壁風(fēng)洞用雙視角光路裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種反射鏡、彎刀槽和高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0020]參見圖1和圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光滑洞壁風(fēng)洞用雙視角光路裝置，其包括:側(cè)視光路單元和仰視光路單元，側(cè)視光路單元布置在光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段側(cè)觀察窗處，用于產(chǎn)生側(cè)視光路以正對(duì)光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型成像。仰視光路單元布置在光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段下駐室內(nèi)，用于產(chǎn)生仰視光路以對(duì)光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型的正下方成像。優(yōu)選側(cè)視光路和仰視光路正交。
[0021]具體地，側(cè)視光路單元包括:側(cè)視相機(jī)5和三腳架6，側(cè)視相機(jī)5用于對(duì)光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型成像。三腳架6用于為側(cè)視相機(jī)5提供支撐，其上固定有側(cè)視相機(jī)5。優(yōu)選三角架6為攝影三腳架，如此可以方便地調(diào)節(jié)側(cè)視相機(jī)5成像的高度和角度。側(cè)視相機(jī)5優(yōu)選為高速相機(jī)。即本發(fā)明實(shí)施例提供的側(cè)視光路由安裝在風(fēng)洞試驗(yàn)段側(cè)觀察窗外的高速相機(jī)實(shí)現(xiàn)，側(cè)視光路中的高速相機(jī)通過三腳架固定，可以方便的調(diào)節(jié)成像高度和角度，從而實(shí)現(xiàn)正對(duì)模型成像。
[0022]仰視光路單元包括:反射鏡41、高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)42、固定架3、仰視相機(jī)7和俯仰角度調(diào)整平臺(tái)8，其中反射鏡41與高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)42可以統(tǒng)稱為反射鏡裝置4。其中，反射鏡41位于光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型的正下方，以傾斜方式設(shè)置；高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)42的一側(cè)固定有反射鏡，用于調(diào)整反射鏡41的高度和反射角度；固定架3的一側(cè)固定有高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)42，固定架3的另一側(cè)固定在光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段下駐室的壁板上；仰視相機(jī)7對(duì)準(zhǔn)反射鏡41的反射面，用于通過反射鏡的反射面對(duì)光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型的正下方成像；俯仰角度調(diào)整平臺(tái)8用于調(diào)整仰視相機(jī)7的俯仰角度以使仰視相機(jī)7對(duì)準(zhǔn)反射鏡41的反射面。仰視相機(jī)為高速相機(jī)。即本發(fā)明實(shí)施例提供的仰視光路由安裝在風(fēng)洞試驗(yàn)段下駐室內(nèi)的高速相機(jī)和安裝在固定架中的反射鏡裝置組成。仰視光路中的高速相機(jī)安裝在俯仰角度調(diào)整平臺(tái)上，可以快速對(duì)準(zhǔn)固定架中的反射鏡裝置；反射鏡裝置固定在固定架中，通過反射鏡裝置的高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)反射鏡的反射面的高度和反射角度，通過反射光路(或稱為仰視光路)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的正下方指定區(qū)域成像。高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還可以稱為三維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，即采用二維光學(xué)調(diào)節(jié)架對(duì)反射鏡進(jìn)行二維調(diào)節(jié)，然后再調(diào)整二維光學(xué)調(diào)節(jié)架在固定架上的安裝高度，即可實(shí)現(xiàn)三維調(diào)節(jié)，該二維光學(xué)調(diào)節(jié)架具有兩個(gè)螺桿。
[0023]俯仰角度調(diào)整平臺(tái)包括:角度活動(dòng)板和支撐架。角度活動(dòng)板上安裝有仰視相機(jī)，用于旋轉(zhuǎn)改變角度活動(dòng)板的俯仰角從而改變仰視相機(jī)的俯仰角度。支撐架用于為角度活動(dòng)板提供支撐，其上固定有角度活動(dòng)板。應(yīng)用時(shí)，當(dāng)角度活動(dòng)板旋轉(zhuǎn)到合適的俯仰角時(shí)，可以鎖死并保持角度，從而調(diào)整完仰視相機(jī)的俯仰角。
[0024]固定架3為彎刀槽；彎刀槽具有豎直段31和水平段32，豎直段上固定有高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，水平段呈U型，呈U型的水平段的底部33與豎直段31連接，呈U型的水平段的兩側(cè)部34的外表面設(shè)置有凹槽35，水平段通過凹槽固定在光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段下駐室的壁板上。應(yīng)用時(shí)，彎刀槽上部U型的兩邊分別插入并夾緊在彎刀槽的兩側(cè)的壁板邊緣，可以用螺釘進(jìn)行固定。
[0025]在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，某風(fēng)洞為光滑洞壁，洞內(nèi)不能設(shè)置任何設(shè)備。試驗(yàn)中在風(fēng)洞側(cè)觀察窗外布置一個(gè)高速相機(jī)光路，試驗(yàn)段下駐室內(nèi)安裝一臺(tái)高速相機(jī)，彎刀槽中安裝反射鏡裝置，實(shí)現(xiàn)了雙視角光路成像。在模型投放試驗(yàn)中，通過對(duì)兩臺(tái)高速相機(jī)成像結(jié)果的圖像和數(shù)據(jù)處理，獲得了投放模型的攻角、偏航角和滾轉(zhuǎn)角測(cè)量結(jié)果。
[0026]需要說明的是本發(fā)明實(shí)施例中涉及的光滑洞壁是指風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)表面無任何附作物凸起，沒有裝置安裝條件的試驗(yàn)段內(nèi)壁。
[0027]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例帶來的有益效果如下:
[0028]一、實(shí)現(xiàn)雙視角光路正交，同時(shí)完成攻角、偏航角、滾轉(zhuǎn)角的測(cè)量。采用本發(fā)明的雙視角光路，可以保證盡可能精確的獲得風(fēng)洞模型三個(gè)姿態(tài)角的測(cè)量數(shù)據(jù)。同時(shí)，這種光路的后期圖像和數(shù)據(jù)處理的算法簡(jiǎn)單、計(jì)算量小，保證了快速準(zhǔn)確的獲得試驗(yàn)結(jié)果。另外，本發(fā)明的雙視角光路標(biāo)定方法也比較簡(jiǎn)單，在中小型試驗(yàn)段中應(yīng)用非常方便。
[0029]二、兩個(gè)光路相互之間沒有干擾，空間利用率高。采用其他的光路布置方法，一種可能是共用觀察窗，使觀察窗的有效利用率大大降低，測(cè)量范圍減小，甚至導(dǎo)致測(cè)量精度降低；另一種可能是使用兩個(gè)觀察窗，這給風(fēng)洞試驗(yàn)段提出了嚴(yán)格的要求，大多數(shù)中小型風(fēng)洞的試驗(yàn)段都不能滿足這種要求。
[0030]三、采用了反射光路，既避免了投放的模型砸壞高速相機(jī)，又實(shí)現(xiàn)了成像光路的方便快速調(diào)節(jié)。采用本發(fā)明中的反射鏡裝置，可以將高速相機(jī)安全的安裝在風(fēng)洞下駐室內(nèi)，避免試驗(yàn)中投放的模型砸壞價(jià)格昂貴的測(cè)量設(shè)備，同時(shí)通過調(diào)節(jié)反射鏡的俯仰和偏轉(zhuǎn)角，可以很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)指定測(cè)量區(qū)域的成像。
[0031]四、克服了空間和安裝條件的限制，解決了現(xiàn)有的多臺(tái)高速攝像機(jī)不能安裝在風(fēng)洞中，以及攝像光路無法布置的技術(shù)問題，為模型投放試驗(yàn)采用多視角攝影測(cè)量技術(shù)提供了技術(shù)手段。
[0032]本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
【權(quán)利要求】
1.一種光滑洞壁風(fēng)洞用雙視角光路裝置，其特征在于，所述雙視角光路裝置包括: 側(cè)視光路單元，布置在所述光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段側(cè)觀察窗外，用于產(chǎn)生側(cè)視光路以正對(duì)所述光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型成像；和 仰視光路單元，布置在所述光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段下駐室內(nèi)，用于產(chǎn)生仰視光路以對(duì)所述光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型的正下方成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙視角光路裝置，其特征在于，所述側(cè)視光路和所述仰視光路正交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙視角光路裝置，其特征在于，所述側(cè)視光路單元包括: 側(cè)視相機(jī)，用于對(duì)所述光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型成像；和 三腳架，所述三腳架上固定有所述側(cè)視相機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙視角光路裝置，其特征在于，所述三腳架為攝影三腳架，所述攝影三腳架用于調(diào)節(jié)所述側(cè)視相機(jī)成像的高度和角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙視角光路裝置，其特征在于，所述側(cè)視相機(jī)為高速相機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙視角光路裝置，其特征在于，所述仰視光路單元包括: 反射鏡，位于所述光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型的正下方，以傾斜方式設(shè)置； 高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的一側(cè)固定有所述反射鏡，用于調(diào)整所述反射鏡的高度和反射角度； 固定架，所述固定架的一側(cè)固定有所述高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述固定架的另一側(cè)固定在所述光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段下駐室的壁板上； 仰視相機(jī)，對(duì)準(zhǔn)所述反射鏡的反射面，用于通過所述反射面對(duì)所述光滑洞壁風(fēng)洞中投放的模型的正下方成像；和 俯仰角度調(diào)整平臺(tái)，用于調(diào)整所述仰視相機(jī)的俯仰角度以使所述仰視相機(jī)對(duì)準(zhǔn)所述反射鏡的反射面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙視角光路裝置，其特征在于，所述俯仰角度調(diào)整平臺(tái)包括: 角度活動(dòng)板，所述角度活動(dòng)板上安裝有所述仰視相機(jī)，用于旋轉(zhuǎn)改變角度活動(dòng)板的俯仰角從而改變所述仰視相機(jī)的俯仰角度；和支撐架，用于支撐所述角度活動(dòng)板。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙視角光路裝置，其特征在于，所述固定架為彎刀槽； 所述彎刀槽具有豎直段和水平段，所述豎直段上固定有所述高度和反射角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述水平段呈V型，所述呈V型的水平段的底部與所述豎直段連接，所述呈V型的水平段的兩側(cè)部的外表面設(shè)置有凹槽，所述水平段通過所述凹槽固定在所述光滑洞壁風(fēng)洞的試驗(yàn)段下駐室的壁板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙視角光路裝置，其特征在于，所述仰視相機(jī)為高速相機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01M9/04GK104458198SQ201410766625
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】楊益農(nóng), 楊建軍, 趙玲, 薛飛, 季辰, 蔡廣平 申請(qǐng)人:中國航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院