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双目视频模型变形测量系统设计及实现

杨振华  
【摘要】:在风洞试验的过程中,一些大飞机的试验模型的机翼将会不可避免的发生弹性变形,这种弹性变形将会严重地影响试验模型的气动特性,导致风洞试验得不到预期的试验结果,进而影响到飞行器的设计和性能评价。因此,针对这种情况,本学位论文的主要研究目的,就是要测量风洞试验过程中试验模型机翼的弹性变形情况,用于修正该试验模型的风洞试验数据。 本文针对国内某跨声速风洞全模试验段的具体应用环境,设计了一个双目视频模型变形测量系统(简称双目VMD测量系统)。该系统在试验模型的机身和机翼上表面布置特定样式的标记点,用两台高分辨率摄像机在风洞试验段顶部的观测窗口拍摄试验图像;利用双目立体视觉的原理,测量试验模型上标记点的三维坐标值;再通过对比试验前后特征标记点的三维坐标位置来计算试验模型机翼在气动载荷下的变形量。 本文在设计和实现双目VMD测量系统的过程中,主要完成了以下几个方面的工作: 1)根据某跨声速风洞的具体试验环境,完成了双目VMD测量系统的硬件结构、软件结构以及风洞测试流程设计; 2)实现了双目VMD测量中的关键技术,包括特征标记点的识别及定位、标记点的跟踪、立体匹配、现场标定及三维重建; 3)设计并实现了双目VMD测量系统的地面试验平台,通过在试验平台上的测量实验,结果表明:该系统测量精度高,计算速度快,可达到风洞试验中实时在线测量的要求。


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