用于風(fēng)洞視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定的柔性標(biāo)定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于風(fēng)洞環(huán)境下視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定的柔 性標(biāo)定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)防科技對(duì)于各類飛行器提出了越來(lái)越 高的技術(shù)要求。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)為預(yù)測(cè)飛行器的氣動(dòng)性能，獲取飛行器所需關(guān)鍵氣動(dòng)數(shù)據(jù)提供了 重要的路徑。風(fēng)洞環(huán)境復(fù)雜、氣流擾動(dòng)大，使用常規(guī)的測(cè)量手段很難完成物體變形量、位姿 參數(shù)、動(dòng)導(dǎo)數(shù)、振動(dòng)量等的測(cè)量。視覺(jué)測(cè)量技術(shù)以動(dòng)態(tài)測(cè)量、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、非接觸等特點(diǎn)在風(fēng)洞 實(shí)驗(yàn)中顯現(xiàn)出了明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。相機(jī)參數(shù)標(biāo)定時(shí)視覺(jué)測(cè)量過(guò)程中的第一步也是最重要的 一步。基于靶標(biāo)的標(biāo)定是相機(jī)標(biāo)定的主要方法。為滿足飛行器的研制要求，需要在不同尺 寸大小風(fēng)洞對(duì)各類飛行器采用視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研宄，而現(xiàn)有的靶標(biāo)都是專項(xiàng)專用， 當(dāng)更換不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，某些靶標(biāo)不能很好的應(yīng)用。因此，發(fā)明一種適用于風(fēng)洞的柔性標(biāo)定 裝置對(duì)于減少測(cè)量成本，提高我國(guó)飛行器設(shè)計(jì)制造水平具有重要意義。
[0003] 目前對(duì)于風(fēng)洞環(huán)境中相機(jī)標(biāo)定用靶標(biāo)研宄相對(duì)較少，美國(guó)宇航局Thomas W. Jones 在第45屆AIAA航空航天科學(xué)會(huì)議中發(fā)表的《A Photogrammetric System for Model Attitude Measurement in Hypersonic Wind Tunnels·》提出了基于雙目視覺(jué)的模型位 姿（俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)）測(cè)量方法。采用安裝于風(fēng)洞內(nèi)部模型支桿的三維臺(tái)階標(biāo)定塊充滿 整個(gè)測(cè)量視場(chǎng)進(jìn)行像機(jī)標(biāo)定。荷蘭代爾夫特大學(xué)的Dinesh Kalpoe在SPIE會(huì)議上發(fā)表的 ((Vibration measurement of a model wind turbine using high speed photo gramme try)) 利用雙目視覺(jué)結(jié)合標(biāo)志點(diǎn)測(cè)量風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的振動(dòng)量，標(biāo)定采用I. 5X1. 5m的十字型靶 標(biāo)進(jìn)行像機(jī)的標(biāo)定。這兩種方案都能很好的進(jìn)行風(fēng)洞環(huán)境下攝像機(jī)的標(biāo)定，但是三維標(biāo)定 塊尺寸小，在大視場(chǎng)測(cè)量時(shí)標(biāo)定的相機(jī)的精度比較低。十字形靶標(biāo)尺寸大，在小視場(chǎng)內(nèi)不易 安裝，并且相機(jī)標(biāo)定精度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)難題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，發(fā)明了一種用于風(fēng)洞視覺(jué)測(cè)量 系統(tǒng)標(biāo)定的柔性標(biāo)定裝置，根據(jù)不同尺寸風(fēng)洞環(huán)境下不同型號(hào)實(shí)驗(yàn)要求，采用四個(gè)標(biāo)定尺 與標(biāo)定板裝配組成的復(fù)合式柔性靶標(biāo)，解決了使用標(biāo)定板標(biāo)定加工精度低和標(biāo)定校準(zhǔn)精度 低的問(wèn)題。此外，標(biāo)定時(shí)靶標(biāo)安裝于支架上，并采用球鉸副控制靶標(biāo)運(yùn)動(dòng)，降低了手持晃動(dòng) 帶來(lái)的干擾。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于風(fēng)洞視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定的柔性標(biāo)定裝置，其特 征是，標(biāo)定裝置由柔性靶標(biāo)和靶標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制器組成；
[0006] 在柔性靶標(biāo)中，在標(biāo)定板1的四個(gè)側(cè)面分別加工有一個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽的側(cè)邊為 凸起的兩個(gè)矩形塊，兩個(gè)矩形塊關(guān)于側(cè)面中心對(duì)稱，矩形塊之間的間距與4根標(biāo)定尺2、3、 4、5的寬度相等；兩個(gè)矩形塊上開有螺紋孔和通孔，兩孔貫穿兩矩形塊；標(biāo)定板1正面為標(biāo) 定面，用于布置標(biāo)定相機(jī)的標(biāo)定控制點(diǎn)8 ;標(biāo)定板1背面開有方形槽，方形槽底面加工有四 個(gè)具有一定深度的螺紋孔；標(biāo)定尺有四根，分別為上、下、左、右標(biāo)定尺4、5、2、3,四根標(biāo)定 尺中每一根的一端側(cè)面都加工一個(gè)螺紋孔和一個(gè)通孔，通過(guò)定位銷6和螺栓7分別將上、 下、左、右標(biāo)定尺4、5、2、3安裝到標(biāo)定板1的上、下、左、右凹槽口中，用于標(biāo)定相機(jī)的標(biāo)定控 制點(diǎn)8分別均勻布置在標(biāo)定板1和上、下、左、右標(biāo)定尺4、5、2、3上；
[0007] 在靶標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制器中，圓柱桿11為兩端帶有螺紋的圓形桿件，將圓柱桿11 一端安 裝在圓形法蘭板10中心，圓柱桿11另一端安裝有金屬圓球12,金屬圓球12與轉(zhuǎn)接座14以 球鉸副連接，通過(guò)緊定螺釘13將金屬圓球12固定安裝在轉(zhuǎn)接座14上，轉(zhuǎn)接座14安裝在支 架15上；圓形法蘭板10上加工有四個(gè)圓孔，四個(gè)圓孔分布于同一圓周上，圓形法蘭板10中 心加工有螺紋通孔；圓形法蘭板10通過(guò)四個(gè)內(nèi)六角螺栓9固定在標(biāo)定板1上，即將靶標(biāo)運(yùn) 動(dòng)控制器與柔性靶標(biāo)裝配連接在一起。標(biāo)定時(shí)根據(jù)測(cè)量要求設(shè)計(jì)基于不同組合方式的柔性 靶標(biāo)，調(diào)節(jié)支架15的位置使整個(gè)靶標(biāo)充滿測(cè)量視場(chǎng)利用標(biāo)定控制點(diǎn)8之間的約束關(guān)系標(biāo)定 相機(jī)。
[0008] 本發(fā)明的有益結(jié)果是，利用柔性標(biāo)定裝置實(shí)現(xiàn)了風(fēng)洞中不同測(cè)量視場(chǎng)下視覺(jué)測(cè)量 系統(tǒng)高精度標(biāo)定。解決了大尺寸標(biāo)定板加工精度低、加工成本高以及十字標(biāo)定架標(biāo)定精度 低等問(wèn)題。本發(fā)明的柔性標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便攜、拆卸方便。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為風(fēng)洞視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖2為風(fēng)洞視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定裝 置后視圖，圖3為圖2中標(biāo)定裝置局部區(qū)域放大圖，圖4為風(fēng)洞模型變形測(cè)量用靶標(biāo)，圖5 為風(fēng)洞模型位姿測(cè)量用靶標(biāo)。
[0010] 其中，1-標(biāo)定板，2-左標(biāo)定尺，3-右標(biāo)定尺，4-上標(biāo)定尺，5-下標(biāo)定尺，6-定位銷， 7_鉸制孔螺栓，8-標(biāo)定控制點(diǎn)，9-內(nèi)六角螺栓，10-圓形法蘭板，11-圓柱桿，12-金屬圓球， 13-緊定螺釘，14-轉(zhuǎn)接座，15-支架。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。在風(fēng)洞視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng) 標(biāo)定時(shí)可根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合將上、下、左、右標(biāo)定尺4、5、2、3與標(biāo)定板1任意組裝以滿足標(biāo) 定精度要求，通過(guò)在標(biāo)定尺4、5、2、3與標(biāo)定板1上布置標(biāo)定控制點(diǎn)8完成標(biāo)定。本發(fā)明結(jié) 合風(fēng)洞實(shí)際測(cè)量需求，采用視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)風(fēng)洞環(huán)境下飛行器模型變形以及運(yùn)動(dòng)位姿參數(shù)進(jìn)行 測(cè)量。利用本發(fā)明的柔性標(biāo)定裝置進(jìn)行視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定，在標(biāo)定風(fēng)洞測(cè)量系統(tǒng)相機(jī)時(shí)，首先根 據(jù)風(fēng)洞測(cè)量要求選取不同的柔性靶標(biāo)組件裝配組成柔性靶標(biāo)。然后將靶標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制器與柔 性靶標(biāo)裝配連接，調(diào)節(jié)靶標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制器中金屬圓球12與轉(zhuǎn)接座14之間的相對(duì)關(guān)系，使柔性 靶標(biāo)在空間中處于不同位置。調(diào)節(jié)好后利用緊定螺釘13將位置鎖死，以便相機(jī)采集柔性靶 標(biāo)圖片。最后利用相機(jī)采集的不同位置靶標(biāo)圖像完成內(nèi)外參數(shù)的標(biāo)定。本發(fā)明的柔性標(biāo)定 裝置在多種測(cè)量環(huán)境下可組合使用。以下結(jié)合兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的標(biāo)定裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō) 明。
[0012] 實(shí)施例一：
[0013] 利用本發(fā)明中心標(biāo)定板1對(duì)模型變形測(cè)量用視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。在進(jìn)行模型變形 量測(cè)量時(shí)，風(fēng)洞模型尺寸為300mmX250mm，標(biāo)定視場(chǎng)為300mmX250mm。視場(chǎng)大小適中，綜 合考慮成本與加工難度，本發(fā)明采用柔性靶標(biāo)內(nèi)標(biāo)定板1作為靶標(biāo)進(jìn)行視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo) 定，如附圖4所示，區(qū)域大小為300mmX 300mm。為了提高標(biāo)定精度使祀標(biāo)覆蓋整個(gè)視場(chǎng)，利 用四個(gè)內(nèi)六角螺栓9將柔性靶標(biāo)標(biāo)定板1與圓形法蘭板10緊固在一起，標(biāo)定時(shí)在標(biāo)定板1 上面設(shè)置標(biāo)定控制點(diǎn)8,將柔性靶標(biāo)在空間擺放多個(gè)位置。利用多幅靶標(biāo)圖像結(jié)合標(biāo)定算法 標(biāo)定視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)，標(biāo)定的相機(jī)內(nèi)外參數(shù)如下：
[0014] 表1變形測(cè)量祀標(biāo)標(biāo)定相機(jī)內(nèi)外參數(shù)
[0015]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于風(fēng)洞視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定的柔性標(biāo)定裝置，其特征是，標(biāo)定裝置由柔性靶標(biāo) 和靶標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制器組成； 在柔性靶標(biāo)中，在標(biāo)定板（1)的四個(gè)側(cè)面分別加工有一個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽的側(cè)邊為凸 起的兩個(gè)矩形塊，兩個(gè)矩形塊關(guān)于側(cè)面中心對(duì)稱，矩形塊之間的間距與（4)根標(biāo)定尺（2)、 (3)、（4)、（5)的寬度相等；兩個(gè)矩形塊上開有螺紋孔和通孔，兩孔貫穿兩矩形塊；標(biāo)定板 (1)正面為標(biāo)定面，用于布置標(biāo)定相機(jī)的標(biāo)定控制點(diǎn)（8);標(biāo)定板（1)背面開有方形槽，方形 槽底面加工有四個(gè)具有一定深度的螺紋孔；標(biāo)定尺有四根，分別為上、下、左、右標(biāo)定尺（4、 5、2、3)，四根標(biāo)定尺中每一根的一端側(cè)面都加工一個(gè)螺紋孔和一個(gè)通孔，通過(guò)定位銷（6) 和螺栓（7)分別將上、下、左、右標(biāo)定尺（4、5、2、3)安裝到標(biāo)定板（1)的上、下、左、右凹槽口 中，用于標(biāo)定相機(jī)的標(biāo)定控制點(diǎn)（8)分別均勻布置在標(biāo)定板（1)和上、下、左、右標(biāo)定尺（4、 5、2、3)上； 在靶標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制器中，圓柱桿（11)為兩端帶有螺紋的圓形桿件，將圓柱桿（11) 一端安 裝在圓形法蘭板（10)中心，圓柱桿（11)另一端安裝有金屬圓球（12)，金屬圓球（12)與轉(zhuǎn) 接座（14)以球鉸副連接，通過(guò)緊定螺釘（13)將金屬圓球（12)固定安裝在轉(zhuǎn)接座（14)上， 轉(zhuǎn)接座（14)安裝在支架（15)上；圓形法蘭板（10)上加工有四個(gè)圓孔，四個(gè)圓孔分布于同 一圓周上，圓形法蘭板（10)中心加工有螺紋通孔；圓形法蘭板（10)通過(guò)四個(gè)內(nèi)六角螺栓 (9)固定在標(biāo)定板（1)上，即將靶標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制器與柔性靶標(biāo)裝配連接在一起。
【專利摘要】本發(fā)明一種用于風(fēng)洞視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定的柔性標(biāo)定裝置屬于計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域，涉及一種風(fēng)洞環(huán)境下校準(zhǔn)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定裝置。該標(biāo)定裝置由柔性靶標(biāo)、靶標(biāo)位置控制器組成，在柔性靶標(biāo)中，在標(biāo)定板的4個(gè)側(cè)面分別加工有一個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽的側(cè)邊為凸起的兩個(gè)矩形塊，兩個(gè)矩形塊關(guān)于側(cè)面中心對(duì)稱，標(biāo)定尺有四根。靶標(biāo)位置控制器中，圓形法蘭板通過(guò)四個(gè)內(nèi)六角螺栓固定在標(biāo)定板上，即將靶標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制器與柔性靶標(biāo)裝配連接在一起。該柔性標(biāo)定裝置成本低、簡(jiǎn)單、便攜、易于拆卸，解決了大標(biāo)定板標(biāo)定加工精度低以及采用標(biāo)定十字架標(biāo)定校準(zhǔn)精度低等問(wèn)題。標(biāo)定時(shí)，靶標(biāo)安裝于支架上，并采用球鉸副控制靶標(biāo)運(yùn)動(dòng)，降低了手持晃動(dòng)帶來(lái)的干擾。
【IPC分類】G01C25-00
【公開號(hào)】CN104776861
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510176324
【發(fā)明人】劉巍, 李肖, 賈振元, 陳玲, 馬鑫, 劉惟肖
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日