[发明专利]基于散斑干涉和条纹投影测量航天器结构变形的装置及测量方法

权利要求书

1.基于散斑干涉和条纹投影测量航天器结构变形的装置，主要包括激光散斑投影装置、CCD相机、条纹投影装置、数据采集及控制单元、固定平台、隔振平台、加热控制器、精密转台、加热片、旋转台一和旋转台二，隔振平台两端分别设置有固定平台和精密转台，固定平台上设置有精密导轨，精密导轨两侧设置有转动台一和转动台二，转动台一上设置有集成为一体的激光散斑投影装置和CCD相机，转动台二上设置有条纹投影装置，激光散斑投影装置及条纹投影装置分别与数据采集及控制单元电通信，数据采集及控制单元同时对转动台一和转动台二进行转动控制，精密转台用于固定背部均匀设置有若干加热片的被测结构板，加热控制器设置在精密转台侧面对加热片进行加热控制，激光散斑投影装置利用激光散斑干涉测量方法，对被测结构板的局部变形进行测量，条纹投影测量装置通过条纹投影测量及多次测量数据拼接，对大范围的变形进行测量。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，被测结构板通过两个固定角板固定在精密转台上。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，加热片以阵列的形式设置在被测结构板上。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，加热片的数量足够多以便能够布置在被测结构板的整个面积上。

5.根据权利要求3所述的装置，其中，隔振平台的台面上有足够数量的螺纹孔阵列，以方便固定平台和精密转台通过底部的安装孔和螺钉在隔振平台上的安装和调整。

6.一种利用权利要求1-5任一项所述的装置测量航天器结构变形量的方法，包括如下步骤：

1)将被测结构板通过固定角板固定于精密转台上，紧固精密转台与隔振平台的连接；将加热片均匀粘贴于被测结构板的背面；

2)使被测结构板的正面朝向精密导轨，通过旋转台一、旋转台二和精密导轨调整CCD相机和条纹投影装置的角度和位置，使投影的条纹覆盖被测结构板；

3)通过若干加热片和温度控制器将被测结构板加热到初始温度，并用条纹投影装置投影四副相位差π/2的条纹图，并用CCD相机采集图像；同时，利用激光散斑投影装置投射四副相位差π/2的激光散斑干涉图，并用CCD相机采集图像；

4)通过加热片和温度控制器将被测结构板加热到预定温度，并保持稳定10-30分钟，用条纹投影装置投影四副相位差π/2的条纹图，并用CCD相机采集图像；同时，利用激光散斑投影装置投射四副相位差π/2的激光散斑干涉图，并用CCD相机采集图像；

5)利用四步相移法对CCD相机采集的八幅条纹投影装置图像提取相位，并进行解包裹计算，再由投影条纹图和拍摄条纹图共同生成绝对相位图，再结合测量系统经标定得到的内外部参数，即可恢复出被测结构板整体的三维变形量；

6)利用四步相移算法对CCD相机采集的八幅激光散斑投影装置干涉图像，求出包裹相位图；再对包裹相位图进行解包裹运算，得到解包裹相位图；最后，通过物体离面位移三维显示函数，恢复出被测结构板局部的高精度三维变形量。