一种基于光场相机的多参数三维测量装置、系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于光场相机的多参数三维测量装置、系统及方法，所述装置包括：脉冲激光组件、滤光组件、光场相机以及处理单元；其中，所述脉冲激光组件发出脉冲光束以对待测目标进行周期性的照明，且所述待测目标能够在脉冲激光组件发出脉冲光束时，根据脉冲光束形成反射光；滤光组件用于根据脉冲光束对反射光进行滤光，以及对待测目标的自发光进行滤光；光场相机基于滤光后的反射光以及自发光采集待测目标的图像以分别获得速度光场图像以及温度光场图像；处理单元用于根据所述速度光场图像获取待测目标的速度，以及根据温度光场图像获取待测目标的温度。上述装置既可以获取温度，也可以获取速度，适用于发动机试车试验中开展多参数测量工作。开展多参数测量工作。开展多参数测量工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光场相机的多参数三维测量装置、系统及方法


[0001]本专利技术涉及多参数测量领域，具体设计一种基于光场相机的多参数三维测量装置、系统及方法。

技术介绍

[0002]在发动机热试验中，充分获取发动机尾焰速度场及三维温度场等参数的定量信息对于发动机研制中的性能预测、理论分析具有重要的工程实用价值。基于发动机尾焰速度场及三维温度场还可以进一步处理得到湍流脉动、雷诺应力、耗散、涡量和流线等流场特性的参数分布，这对发动机设计研制，提高其技术水平具有极为重要的意义。
[0003]目前，发动机尾焰三维温度场测量方法主要包括：可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)、平面激光诱导荧光(PLIF)、相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)等激光诊断测量方法及光场相机测量方法，但目前尚无发动机尾焰速度场及三维温度场同时测量的方法及装置。而且，上述可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)、平面激光诱导荧光(PLIF)、相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)等激光诊断测量方法中使用的测量装置体积庞大，成本较高，不利于发动机研制过程中频繁使用测量进行参数迭代优化。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术中无法同时测量发动机尾焰速度场及三维温度场的技术问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于光场相机的多参数三维测量装置、系统及方法。
[0005]依据本专利技术的一个方面，提供一种基于光场相机的多参数三维测量装置，用于获取待测目标的速度及温度，所述装置包括：
[0006]脉冲激光组件、滤光组件、光场相机以及处理单元；其中，
[0007]所述脉冲激光组件发出脉冲光束以对待测目标进行周期性的照明，且所述待测目标能够在所述脉冲激光组件发出脉冲光束时，根据所述脉冲光束形成反射光；
[0008]所述滤光组件用于根据所述脉冲光束对所述反射光进行滤光，以及对所述待测目标的自发光进行滤光；
[0009]所述光场相机基于滤光后的反射光以及自发光采集所述待测目标的图像以分别获得速度光场图像以及温度光场图像；
[0010]所述处理单元用于根据所述速度光场图像获取待测目标的速度，以及根据温度光场图像获取待测目标的温度。
[0011]优选的，所述装置还包括：时序控制器，所述时序控制器用于控制所述脉冲激光组件、滤光组件以及光场相机依时序工作，以及控制所述脉冲激光组件间隔第一时间发出两束脉冲光束。
[0012]优选的，所述脉冲激光组件还包括：第一激光光源、第二激光光源、激光控制器、光束合束器以及光学透镜组；所述光束合束器将所述第一激光光源以及第二激光光源发出的
激光光束进行合束，并通过一个光路出口输出至所述光学透镜组以产生脉冲光束，所述激光控制器用于控制所述第一激光光源以及第二激光光源开启以发出激光光束，以及控制所述第一激光光源以及第二激光光源关闭。
[0013]优选的，所述滤光组件包含：三个滤光片以及切换机构，所述切换机构用于将所述滤光片分别切入所述光场相机的成像光路中，三个所述滤光片用于对所述反射光以及自发光进行滤光。
[0014]优选的，所述切换机构包括：电机、蜗轮蜗杆组件以及旋转轮，三个所述滤光片设置于所述旋转轮上，所述电机通过所述蜗轮蜗杆组件带动所述旋转轮转动以将三个所述滤光片分别切入所述成像光路中。
[0015]优选的，所述光场相机还包括：衰减组件，所述衰减组件用于对所述反射光以及自发光进行衰减以分别获得速度光场图像以及温度光场图像。
[0016]依据本专利技术的另一个方面，提供一种基于光场相机的多参数三维测量系统，所述系统包含：待测目标，以及如上任意一项所述的多参数三维测量装置，所述测量装置用于获取待测目标的温度及速度。
[0017]依据本专利技术的另一个方面，提供一种基于光场相机的多参数三维测量方法，用于获取待测目标的速度及温度，所述方法包括：
[0018]脉冲激光组件发出脉冲光束以对待测目标进行周期性的照明，且所述待测目标能够在所述脉冲激光组件发出脉冲光束时，根据所述脉冲光束形成反射光；
[0019]滤光组件根据所述脉冲光束对所述反射光进行滤光，以及对待测目标的自发光进行滤光；
[0020]光场相机基于滤光后的反射光以及自发光采集所述待测目标的图像以分别获得速度光场图像以及温度光场图像；
[0021]处理单元根据所述速度光场图像获取待测目标的速度，以及根据温度光场图像获得待测目标的温度。
[0022]优选的，当所述脉冲激光组件对待测目标进行照明时，所述光场相机采集两幅速度光场图像，其中，两次采集间隔第一时间；
[0023]所述处理单元根据所述第一时间以及两幅速度光场图像获得待测目标的速度。
[0024]优选的，所述方法具体包括：所述温度光场图像包含RGB三波长的灰度信息，所述处理单元根据所述RGB三波长的灰度信息获取待测目标的温度。
[0025]本专利技术基于光场相机的多参数三维测量装置基于光场相机建立了可同时测量被测区域的三维温度及速度，解决了无法同时获取温度及速度等参数的装置，适用于发动机试车试验中开展多参数测量工作。
[0026]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例中一种基于光场相机的多参数三维测量装置的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术另一实施例中一种基于光场相机的多参数三维测量装置的结构示意图；
[0030]图3为本专利技术实施例中一种基于光场相机的多参数三维测量系统的结构示意图；
[0031]图4为本专利技术实施例中一种基于光场相机的多参数三维测量方法的流程图。
[0032]【附图标记说明】
[0033]1、脉冲激光组件；2、滤光组件；3、光场相机；4、时序控制器。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]实施例概括：
[0036]本专利技术实施例提供一种基于光场相机的多参数三维测量装置，该装置用以获取发动机尾焰的多种参数，例如温度参数和速度参数，即让发动机尾焰处于被测区域所在的范围内，通过光场相机采集该被测区域中发动机尾焰的速度光场图像以及温度光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光场相机的多参数三维测量装置，用于获取待测目标的速度及温度，其特征在于，包括：脉冲激光组件、滤光组件、光场相机以及处理单元；其中，所述脉冲激光组件发出脉冲光束以对待测目标进行周期性的照明，且所述待测目标能够在所述脉冲激光组件发出脉冲光束时，根据所述脉冲光束形成反射光；所述滤光组件用于根据所述脉冲光束对所述反射光进行滤光，以及对所述待测目标的自发光进行滤光；所述光场相机基于滤光后的反射光以及自发光采集所述待测目标的图像以分别获得速度光场图像以及温度光场图像；所述处理单元用于根据所述速度光场图像获取待测目标的速度，以及根据温度光场图像获取待测目标的温度。2.根据权利要求1所述的一种基于光场相机的多参数三维测量装置，其特征在于，所述装置还包括：时序控制器，所述时序控制器用于控制所述脉冲激光组件、滤光组件以及光场相机依时序工作，以及控制所述脉冲激光组件间隔第一时间发出两束脉冲光束。3.根据权利要求1所述的一种基于光场相机的多参数三维测量装置，其特征在于，所述脉冲激光组件还包括：第一激光光源、第二激光光源、激光控制器、光束合束器以及光学透镜组；所述光束合束器将所述第一激光光源以及第二激光光源发出的激光光束进行合束，并通过一个光路出口输出至所述光学透镜组以产生脉冲光束，所述激光控制器用于控制所述第一激光光源以及第二激光光源开启以发出激光光束，以及控制所述第一激光光源以及第二激光光源关闭。4.根据权利要求1所述的一种基于光场相机的多参数三维测量装置，其特征在于，所述滤光组件包含：三个滤光片以及切换机构，所述切换机构用于将所述滤光片分别切入所述光场相机的成像光路中，三个所述滤光片用于对所述反射光以及自发光进行滤光。5.根据权利要求4所述的一种基于光场相机的多参数三维测量装置，其特征在于，所述切换机...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱超，杜继东，王加朋，孙红胜，张玉国，郭靖，李建亮，王志，
申请(专利权)人：北京振兴计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：