一种测量航空发动机中介机匣内表面变形的方法及装置制造方法及图纸

本公开揭示了一种测量航空发动机机匣内表面变形的方法，包括如下步骤：对双目相机进行标定，以获得双目相机的内、外参数；在待测航空发动机中介机匣内表面的感兴趣区域喷制散斑作为标记；采集不同载荷下待测航空发动机中介机匣内表面发生变形时的散斑图像，其中，由左相机采集的散斑图像记为左图像，由右相机采集的散斑图像记为右图像，并对左图像和右图像进行匹配，获得不同的匹配图像点对；通过双目相机的内、外参数对匹配图像点对进行三维重建，以获得与匹配图像点相对应的不同三维坐标；将不同三维坐标进行比对，以获得待测航空发动机中介机匣内表面感兴趣区域的位移场和应变场。应变场。应变场。

【技术实现步骤摘要】
一种测量航空发动机中介机匣内表面变形的方法及装置


[0001]本公开属于航空发动机发动机监测及计算机视觉领域，尤其涉及一种测量航空发动机中介机匣内表面变形的方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着国家航空发动机工程及军事科学的快速发展，非接触式的计算机视觉测量技术逐渐在航空发动机材料检测、变形监测、故障诊断及包容性试验等方面获得了广泛的应用。相比于传统的应变片和千分尺测量效率低下、布设繁琐等问题，视觉测量具有不损伤试件、测量快速、环境适应性强等优点，非常适合航空发动机零部件如中介机匣、涡轮叶片等的动态变形测量。
[0003]中介机匣是航空发动机上非常重要的承力构件，处于低压与高压压气机中间，联系着涡扇发动机内、外涵道。中介机匣结构比较复杂，负担着分配内、外涵道比的任务，许多通气、通油管路以及传动附件也常置于其上，所以中介机匣在强度、刚度方面有较高要求。此外，中介机匣上承受的载荷多达二、三十个，如承受轴向力、径向力和弯矩，且方向大小各不相同，是典型的多轴载荷，一旦出现强度破坏，往往会引发灾难性后果。尤其对于其内部的肋板、加强筋等容易引起应力集中的部位，出现失效或破断的概率更高。因此，通过测量机匣的变形来评估其强度及健康状态，成为发动机结构强度与可靠性试验领域的重要组成部分。然而，中介机匣加载试验台非常狭窄，且限于机匣本身的结构，存在外部遮挡和自遮挡问题，机匣内表面的图像采集非常困难，若仍采用常规的双目测量装置，难以获得兴趣部位的图像，且可能因视角倾斜造成图像失焦模糊、散斑预变形等问题，严重的阻碍了图像的进一步匹配和变形计算。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种测量航空发动机中介机匣内表面变形的方法，
[0005]为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
[0006]一种测量航空发动机中介机匣内表面变形信息的方法，包括如下步骤：
[0007]S100：对双目相机进行标定，以获得双目相机的内、外参数；
[0008]S200：在待测航空发动机中介机匣内表面的感兴趣区域喷制散斑作为标记；
[0009]S300：在第一载荷作用下，采集待测航空发动机中介机匣内表面发生变形时的第一散斑图像，其中，由左相机采集的第一散斑图像记为第一左图像，由右相机采集的第一散斑图像记为第一右图像；在第二载荷作用下，采集待测航空发动机中介机匣内表面发生变形时的第二散斑图像，其中，由左相机采集的第二散斑图像记为第二左图像，由右相机采集的第二散斑图像记为第二右图像；对所述第一左图像和第一右图像进行匹配，获得第一匹配图像点对；对所述第二左图像和第二右图像进行匹配，获得第二匹配图像点对；
[0010]S400：通过双目相机的内、外参数对所述第一匹配图像点对进行三维重建，以获得
与所述第一匹配图像点相对应的第一三维坐标；通过双目相机的内、外参数对所述第二匹配图像点对进行三维重建，以获得与所述第二匹配图像点相对应的第二三维坐标；
[0011]S500：将所述第一三维坐标和第二三维坐标进行比对，以获得待测航空发动机中介机匣内表面感兴趣区域的位移场和应变场。
[0012]优选的，步骤S100包括如下步骤：
[0013]S101：从八个不同方位拍摄带有编码点和非编码点的标定板，获得第一至第八幅标定板图像；
[0014]S102：对所述第一至第八幅标定板图像进行校正，获得校正后的第一至第八幅标定板图像；
[0015]S103：以相机的理论内参数作为内方位参数初值，对校正后的第一幅和第二幅标定板图像进行相对定向并重建编码点的三维坐标；
[0016]S104：利用后方交会计算第三至第八幅标定板图像的外方位参数；
[0017]S105：根据相机的内方位参数和步骤S104中获得的外方位参数，利用双目重建的最小二乘算法计算所有非编码点的三维坐标；
[0018]S106：利用光束平差迭代对校正后的第一至第八幅标定板图像的内、外方位参数以及所有编码点和非编码点的三维坐标进行优化；
[0019]S106：通过比例尺获得优化后的所有编码点和非编码点的真实三维坐标；
[0020]S107：利用步骤S104中获得的外方位参数获取左、右相机的内参数矩阵Kl、Kr以及右相机相对于左相机的外参数矩阵[R|T]，其中，R为旋转矩阵，T为平移矩阵。
[0021]优选的，步骤S300中，对所述第一左图像和第一右图像以及对所述第二左图像和第二右图像进行匹配包括粗匹配和精匹配。
[0022]优选的，所述粗匹配包括如下步骤：
[0023]S301：在第一左图像上选定待匹配区域，并将该区域划分为一定数量和尺寸的方形网格，每个网格的尺寸记为(2m+1)*(2m+1)，同时，第二左图像上的待匹配区域默认为与第一左图像上的待匹配区域一致；
[0024]S302：利用相关匹配准则在第一右图像以及第二右图像内进行搜索，计算第一左图像与第一右图像以及第二左图像与第二右图像计算区域内的各网格之间的相似度，根据相似度的极值处的坐标获得第一右图像和第二右图像上相匹配的子区位置。
[0025]优选的，采用距离平方和系数对所述第一左图像和第一右图像以及对所述第二左图像和第二右图像进行精匹配，所述距离平方和系数表示为：
[0026][0027]其中，r0和r1两个参数用于补偿由于光照引起的灰度线性变化，
[0028]优选的，步骤S400中，所述通过双目相机的内、外参数对第一匹配图像点对和第二匹配点对进行三维重建通过下式进行：
[0029]M＝(A
T
*A)
‑1*A
T
*B
[0030][0031][0032]其中，M表示三维重建结果，M
L
＝A
L
[I|0]和M
R
＝A
R
[R|T]表示由相机标定参数组成的左相机和右相机的投影矩阵，(u
L
，v
L
)和(u
R
，v
R
)表示同一匹配在左图像和右图像的像素坐标。
[0033]优选的，步骤S500中，所述将第一三维坐标和第二三维坐标进行对比包括如下步骤：
[0034]S501：计算机匣内表面兴趣位置处完成匹配和三维重建的每个三维点的位移值；
[0035]S502：通过三角网格的顶点移动和边长变化计算机匣内表面兴趣位置处完成匹配和三维重建的每个三维点的应变值。
[0036]本公开还提供一种测量航空发动机中介机匣内表面变形信息的装置，包括：
[0037]图像反射模块，用于对待测航空发动机中介机匣内表面的散斑图像进行反射；
[0038]图像采集模块，用于采集由图像反射模块反射至其采集区域内的散斑图像。
[0039]优选的，所述图像采集模块包括双目相机和频闪光源。
[0040]优选的，所述图像反射模块包括：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量航空发动机中介机匣内表面变形信息的方法，包括如下步骤：S100：对双目相机进行标定，以获得双目相机的内、外参数；S200：在待测航空发动机中介机匣内表面的感兴趣区域喷制散斑作为标记；S300：在第一载荷作用下，采集待测航空发动机中介机匣内表面发生变形时的第一散斑图像，其中，由左相机采集的第一散斑图像记为第一左图像，由右相机采集的第一散斑图像记为第一右图像；在第二载荷作用下，采集待测航空发动机中介机匣内表面发生变形时的第二散斑图像，其中，由左相机采集的第二散斑图像记为第二左图像，由右相机采集的第二散斑图像记为第二右图像；对所述第一左图像和第一右图像进行匹配，获得第一匹配图像点对；对所述第二左图像和第二右图像进行匹配，获得第二匹配图像点对；S400：通过双目相机的内、外参数对所述第一匹配图像点对进行三维重建，以获得与所述第一匹配图像点相对应的第一三维坐标；通过双目相机的内、外参数对所述第二匹配图像点对进行三维重建，以获得与所述第二匹配图像点相对应的第二三维坐标；S500：将所述第一三维坐标和第二三维坐标进行比对，以获得待测航空发动机中介机匣内表面感兴趣区域的位移场和应变场。2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，步骤S100包括如下步骤：S101：从八个不同方位拍摄带有编码点和非编码点的标定板，获得第一至第八幅标定板图像；S102：对所述第一至第八幅标定板图像进行校正，获得校正后的第一至第八幅标定板图像；S103：以相机的理论内参数作为内方位参数初值，对校正后的第一幅和第二幅标定板图像进行相对定向并重建编码点的三维坐标；S104：利用后方交会计算第三至第八幅标定板图像的外方位参数；S105：根据相机的内方位参数和步骤S104中获得的外方位参数，利用双目重建的最小二乘算法计算所有非编码点的三维坐标；S106：利用光束平差迭代对校正后的第一至第八幅标定板图像的内、外方位参数以及所有编码点和非编码点的三维坐标进行优化；S106：通过比例尺获得优化后的所有编码点和非编码点的真实三维坐标；S107：利用步骤S104中获得的外方位参数获取左、右相机的内参数矩阵Kl、Kr以及右相机相对于左相机的外参数矩阵[R|T]，其中，R为旋转矩阵，T为平移矩阵。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S300中，对所述第一左图像和第一右图像以及对所述第二左图像和第二右图像进行匹配包括粗匹配和精匹配。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述粗匹配包括如下步骤：S301：在第一左图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晋，叶美图，郭建英，石炜，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：