热防护材料动态烧蚀形貌结构光视觉测量技术OA

测量热防护材料的烧蚀形貌对于飞行器热防护设计与预测至关重要,由于受到电弧风洞环境中高温、高亮等因素影响,目前尚缺乏行之有效的测量手段来获取气动热实验过程的动态烧蚀形貌数据。结合结构光技术和双目立体视觉技术,本文发展了一种多线结构光视觉测量技术,该技术可以获取热防护材料高温气动热实验过程中的动态烧蚀形貌。通过主动扫描投影短波多线结构光为热防护材料表面增添可辨识的图案,结合带通滤波完成清晰成像,利用景深约束和极线约束实现双目图像匹配,在电弧风洞中搭建了热防护材料烧蚀形貌动态测量系统并开展了测量研究。常温精度测试实验显示,形貌点云间隔约为1.1 mm,平面点云拟合标准差不超过0.12 mm,平面角度测量误差不超过0.3°,球面点云拟合标准差小于0.14 mm,直径测量相对偏差小于1%;利用该系统开展了玻璃钢材料球面凸起模型的高温测量实验,获取了模型在最大表温1 430℃下每隔8秒的三维点云数据,单幅点云测量时间不大于1 s。测量结果从常温测量精度、点云稠密度、动态速度和应用温度等多个维度证实了发展的结构光视觉技术在热防护材料高温动态烧蚀形貌测量中的有效性和应用潜力,可以为气动热防护设计与预测提供高温环境下的动态、稠密基础数据。