[发明专利]风洞模型冰形测量方法及装置

权利要求书

1.一种风洞模型冰形测量方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

（1）将激光片光投射到模型冰层的横截面上，在该截面形成冰形轮廓造影激光条带；

（2）用图像记录采集器采集冰形轮廓造影激光条带数据；

（3）将采集到的数据传送到图像处理系统；

（4）经数据处理获得所需的冰形测量数据；

（5）数据处理分析，获取冰形轮廓尺寸。

2.根据权利要求1所述风洞模型冰形测量方法，其特征在于：步骤（1）所述激光片光为两条以上，从不同角度投射到模型冰层同一横截面上，形成的各冰形轮廓造影激光条带连接成一整体。

3.根据权利要求1或2所述风洞模型冰形测量方法，其特征在于：该方法还包括步骤（6），所述激光片光沿模型冰层纵向扫描，获得连续的模型冰层表面轮廓数据。

4.根据权利要求1或2所述风洞模型冰形测量方法，其特征在于：该方法还包括步骤（6），所述激光片光在模型冰层同一位置不动，分时段采集数据，获得模型冰层生长轮廓数据。

5.根据权利要求1或2所述风洞模型冰形测量方法，其特征在于：还包括对摄像机进行标定的步骤，选取棋盘格平面标定靶，提供场景与图像之间的多个坐标对，场景上的坐标点从标定靶上获得，图像上的点从影像上获取。

6.一种使用权利要求1所述方法的风洞模型冰形测量装置，该测量装置包括： 

（1）安装在试验段顶部的摄像机箱，包括摄像机、俯仰调节机构、偏转调节机构；摄像机对结冰体上的激光条带进行记录并传送到图像采集系统进行处理；俯仰调节机构在30度范围内任意调节摄像机的俯仰角度；偏转调节机构在360度范围内任意调节摄像机的偏转角度，同俯仰调节机构配合保证摄像机对准被测目标；

（2）安装在风洞试验段侧面的激光器箱，包括片光激光器、二维调节机构、偏转调节机构；片光激光器产生激光片光，投射到模型上在被测位置形成激光条带；二维调节机构对激光器的俯仰角和滚转角进行精密调节，以确保多个角度出射的激光片光在一个测量平面上；偏转调节机构在30度范围内任意调节摄像机的偏转角度，同二维调节机构配合保证激光片光准确照射到结冰体的被测截面上；

（3）片光高度调节装置，由安装在结冰风洞驻室中的精密直线导轨实现；采用闭环控制保证各方向激光片光的升降同步，定位精确；

（4）图像采集系统，完成摄像机图像采集，测量系统以多个摄像机图像为基础，构造冰形轮廓，保证各摄像机获取图像以及图像的采集的一致性；在硬件上，采用一块多通道的图像采集卡，使摄像机过来的图像在硬件处理上具有一致性；在软件上，从硬件捕获的图像合成一幅图像进行处理，保证所有软件处理过程的一致性；

（5）图像处理系统，准确提取物体激光特征线，主要包括特征区域设定、复合增强、阈值分割、平滑去噪、直方图均衡、边界算法；

（6）数据处理分析显示系统，从计算机像素坐标系中的某一像素点，反向映射成世界坐标系中的空间点，获取物体轮廓尺寸，并进行图像显示。

7.根据权利要求6所述风洞模型冰形测量装置，其特征在于：还包括对摄像机进行标定的装置，为了避免非对称投影带来的标识点变形影响，采用棋盘格平面靶标作为标定靶，提取格点进行标定。

8.根据权利要求6所述风洞模型冰形测量装置，其特征在于：还包括设备的低温防冻保护装置，装置中采用保温套对测量设备进行低温防冻保护，该保温套采用耐低温保温材料；由内衬、中间保温层、外保护层三层组成，根据设备的具体形状设计，具有一定的表面强度，不易损坏；仪器箱内部采用加热板进行内部加热，温度控制仪控制加热板的加热；并将内部温度加热状况在控制箱面板上进行同步显示。