一种运动模糊抑制试验系统及其工作方法与流程

1.本发明属于摄影测量学领域，空气动力学试验领域，具体涉及一种运动模糊抑制试验系统及其工作方法。


背景技术：

2.psp测压及tsp测温技术是一种具有广阔发展前景的非接触式光学气动特性参数测量技术，其具有对流场干扰小，高空间分辨率等特点，在国外被广泛应用于各种风洞测压试验中。
3.但psp/tsp试验主要用于风洞试验，试验对象一般不做高速运动，不存在图像拍摄时的运动模糊问题，但由于psp/tsp技术自身在空气动力学试验方面的优良特性，在航空发动机、燃气轮机、直升机旋翼等试验件高速旋转叶片表面测压/测温重也存在强烈需求。
4.在该应用场景中常规测压/测温一般需要在叶片上安装传感器，这种试验方法存在诸多缺陷，其一，改变了旋转结构的动平衡，存在一定的风险；其二，叶片通常很薄，传感器安装及线路敷设困难；其三，试验数据需要自高速旋转机构引出，成本高、干扰大。psp/tsp技术通过在叶片表面喷涂特种功能涂层，不需要在叶片上布设传感器，也不需要自旋转机构导出数据，而是利用相机拍照方式获取试验数据，从而具有巨大的优势。但由于相机拍摄图像需要一定的曝光时间，利用相机拍摄航空发动机、燃气轮机、直升机旋翼等高速旋转叶片，高速旋转通常会导致拍摄的图像产生严重的运动模糊，无法用于psp/tsp数据处理，或严重影响实验数据精准度。


技术实现要素：

5.本发明要解决的问题是高速旋转运动场景中的psp/tsp图像拍摄中存在的运动模糊问题，本发明提供了一种适用于旋转运动图像拍摄的运动模糊抑制试验系统及其工作方法。
6.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种运动模糊抑制试验系统，包括连续式激光器、光电二极管、脉冲信号发生器、成像相机、振镜、激励光源、上位机；连续式激光器的激光照射到高速旋转运动样件的反光贴上，反光贴的反射光投射到光电二极管的输入端，光电二极管输出端与脉冲信号发生器输入端连接，脉冲信号发生器输出端分别与振镜控制信号输入端、成像相机控制信号输入端连接；振镜控制信号输出端、成像相机控制信号输出端分别与上位机连接；激励光源照射高速旋转运动样件的psp/tsp涂层，振镜的平面镜照射psp/tsp涂层，成像相机拍摄振镜的平面镜内图像。
7.进一步的，通过振镜的旋转运动，使成像相机曝光期间，高速旋转运动的psp/tsp涂层的图像在成像相机中保持稳定。
8.进一步的，振镜通过上位机进行旋转运动控制，通过振镜的旋转运动实现高速旋
转运动样件的psp/tsp涂层的追踪。
9.进一步的，反光贴贴在高速旋转运动样件的非测量样件上，psp/tsp涂层喷涂到高速旋转运动样件的测量样件上。
10.进一步的，上位机用于振镜的参数设定、成像相机的数据采集。
11.进一步的，脉冲信号发生器在接收到光电二极管的输出信号后，延迟一定时间向振镜及成像相机发出启动信号，使振镜及成像相机开始工作。
12.进一步的，高速旋转运动样件为航空发动机、燃气轮机或直升机旋翼试验件。
13.一种运动模糊抑制试验系统的工作方法，打开激励光源照明被psp/tsp涂层，启动高速旋转运动样件，使处于设定的高速旋转状态，打开连续式激光器，当反光贴反射的激光投射到光电二极管后，光电二极管发出一个触发信号，输入至脉冲信号发生器，脉冲信号发生器发出ttl电平信号至成像相机和振镜，根据高速旋转运动样件的转速、psp/tsp涂层的位置以及试验前调试，确定振镜及成像相机接收到脉冲信号发生器ttl电平信号后，延迟脉冲信号发生器的启动时间，开始工作。
14.进一步的，当在接收到脉冲信号发生器ttl电平信号后，即时启动成像相机和振镜，此时处于初始状态的振镜中的平面镜应恰好将转动到某一位置的高速旋转运动样件的psp/tsp涂层图像反射至成像相机。
15.进一步的，当在接收到脉冲信号发生器ttl电平信号后，延迟一定时间再启动成像相机和振镜，延迟时间根据高速旋转运动样件转速、接到脉冲信号发生器ttl电平信号时成像相机拍摄的叶片位置与喷涂有psp/tsp涂层叶片的距离进行初步计算，并经试验前调试最终确定；根据成像相机拍摄旋转叶片psp/tsp图像时积分时间，试验件运动速度，确定该时间内旋转叶片的运动角度。
16.本发明的有益效果：本发明所述的一种运动模糊抑制试验系统，利用振镜的微幅旋转运动，通过运动追踪模式，在成像相机拍摄图像期间，成像相机不是直接拍摄高速旋转运动的被拍摄对象，而是对着振镜上的平面镜拍摄，利用平面镜微幅旋转，实现被拍摄高速旋转对象的追踪，使被拍摄对象在相机中的成像保持基本不动，从而抑制所拍摄图像的运动模糊问题，使成像相机获得清晰的图像。
附图说明
17.图1为本发明一种运动模糊抑制试验系统的结构示意图；图2为本发明一种运动模糊抑制试验系统的光学原理图；图1中：1-连续式激光器、2-光电二极管板、3-脉冲信号发生器、4-成像相机、5-振镜、6-激励光源、7-上位机、8-高速旋转运动样件、9-反光贴、10-psp/tsp涂层。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的具体实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的具体实施方式。通常在此处附图中描述和展示的本发明具体实施方式的组件可以
以各种不同的配置来布置和设计，本发明还可以具有其他实施方式。
19.因此，以下对在附图中提供的本发明的具体实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定具体实施方式。基于本发明的具体实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。
20.为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下具体实施方式，并配合附图详细说明如下 ：具体实施方式一：参照附图1和附图2，一种运动模糊抑制试验系统，包括连续式激光器1、光电二极管2、脉冲信号发生器3、成像相机4、振镜5、激励光源6、上位机7；连续式激光器1的激光照射到高速旋转运动样件8的反光贴9上，反光贴9的反射光投射到光电二极管2的输入端，光电二极管2输出端与脉冲信号发生器3输入端连接，脉冲信号发生器3输出端分别与振镜5控制信号输入端、成像相机4控制信号输入端连接；振镜5控制信号输出端、成像相机4控制信号输出端分别与上位机7连接；激励光源6照射高速旋转运动样件8的psp/tsp涂层10，振镜5的平面镜照射psp/tsp涂层10，成像相机4拍摄振镜5的平面镜内图像。
21.进一步的，通过振镜5的旋转运动，使成像相机4曝光期间，高速旋转运动的psp/tsp涂层10的图像在成像相机4中保持稳定。
22.进一步的，振镜5通过上位机7进行旋转运动控制，通过振镜5的旋转运动实现高速旋转运动样件8的psp/tsp涂层10的追踪。
23.进一步的，反光贴9贴在高速旋转运动样件8的非测量样件上，psp/tsp涂层10喷涂到高速旋转运动样件8的测量样件上。
24.进一步的，上位机7通过振镜5的控制软件设定运动参数、通过成像相机4的图像采集软件进行数据采集。
25.进一步的，脉冲信号发生器3在接收到光电二极管2的输出信号后，延迟一定时间向振镜5及成像相机4发出启动信号，使振镜5及成像相机4开始工作。
26.进一步的，高速旋转运动样件8为航空发动机、燃气轮机或直升机旋翼试验件，包括叶片。
27.进一步的，连续式激光器为小型连续式激光器。
28.进一步的，振镜为激光振镜。
29.进一步的，通常成像相机需要直接对着被拍摄对象拍摄，形成图像，对于高速旋转运动样件进行拍摄，采用这种方式将导致所获得的图像产生严重的运动模糊，无法用于psp/tsp试验数据处理；本实施方式通过激励光源直接照明被拍摄对象，被拍摄对象为直接照射高速旋转运动样件8的测量样件的psp/tsp涂层10，成像相机不是直接对着被拍摄对象拍摄图像，而是对着振镜上的平面镜拍摄，利用振镜的旋转运动，通过振镜的微幅旋转，利用振镜上的平面镜追踪高速旋转的被拍摄对象，使成像相机中的被拍摄对象在成像相机拍摄期间的位置保持基本不动，从而避免了被拍摄对象由于高速旋转运动而导致的图像运动模糊问题，从而获得清晰的图像，用于psp/tsp试验数据处理。
30.具体实施方式二：
根据具体实施方式一所述的一种运动模糊抑制试验系统的工作方法，包括如下步骤：打开激励光源照明被拍摄对象，启动高速旋转运动样件，使处于设定的高速旋转状态，打开连续式激光器，当反光贴反射的激光投射到光电二极管后，光电二极管发出一个触发信号，输入至脉冲信号发生器，脉冲信号发生器发出ttl电平信号至成像相机和振镜，根据高速旋转运动样件的转速、拍摄对象的位置以及试验前调试，确定振镜及成像相机接收到脉冲信号发生器ttl电平信号后，延迟脉冲信号发生器的启动时间，开始工作。
31.进一步的，当在接收到脉冲信号发生器ttl电平信号后，即时启动成像相机和振镜，此时处于初始状态的振镜中的平面镜应恰好将转动到某一位置的高速旋转运动样件的psp/tsp涂层图像反射至成像相机。
32.进一步的，当在接收到脉冲信号发生器ttl电平信号后，延迟一定时间再启动成像相机和振镜，延迟时间t根据高速旋转运动样件转速，如psp/tsp涂层区中心线速度v、接到脉冲信号发生器ttl电平信号时成像相机拍摄的叶片位置与喷涂有psp/tsp涂层叶片的圆周距离s，根据t=s/v进行初步计算，并经试验前调试最终确定；根据成像相机拍摄旋转叶片psp/tsp图像时积分时间t'，试验件旋转角速度ω，确定该时间内旋转叶片的运动角度 α= ωt。
33.进一步的，从图2能够看出，确定振镜应转过的角度应为旋转叶片转动角度的1/2，结合相机拍摄图像时的积分时间，确定振镜的转动速度，通过控制算计设定振镜的运动速度，使成像相机拍摄期间，被拍摄对象在成像相机中的位置保持基本不动，并完成图像拍摄。
34.进一步的，高速旋转运动样件，比如高速旋转工况下的航空发动机、燃气轮机及直升机旋翼试验件，进行叶片表面psp/tsp测量试验时，调试阶段，在未喷涂psp/tsp涂层的旋转叶片上粘贴一个反光贴，利用光电开关中的小型连续式激光器照射到反光贴上，并使反光贴的反射光投射到光电二极管。将光电二极管输出信号接入脉冲信号发生器输入端，并将脉冲信号发生器输出端分别连接到振镜控制信号输入端以及成像相机控制信号输入端。将上位机通过网线连接到振镜上，并调整振镜参数，使振镜能够通过其上平面镜的旋转运动追踪被拍摄对象。调整成像相机及激励光源位置，使激励光源能够照亮被拍摄对象，且成像相机能够拍摄到振镜上平面镜中的被拍摄对象。
35.进一步的，本实施方式利用振镜的微幅旋转运动，通过运动追踪模式，在成像相机拍摄图像期间，成像相机不是直接拍摄高速旋转运动的被拍摄对象，而是对着振镜上的平面镜拍摄，利用平面镜微幅旋转，实现被拍摄高速旋转对象的追踪，使被拍摄对象在相机中的成像保持基本不动，从而抑制所拍摄图像的运动模糊问题，使成像相机获得清晰的图像。
36.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
37.虽然在上文中已经参考具体实施方式对本技术进行了描述，然而在不脱离本技术
的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本技术所披露的具体实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合 起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节 约资源的考虑。因此，本技术并不局限于文中公开的特定具体实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。