高速摄像系统在高速飞机设计领域中的应用收藏

　　如今，尽管计算机辅助设计（CAD）、数值分析以及仿真软件技术日趋成熟，在飞机试航前，飞机设计师仍需要进行实体测试他们按照CAD模型等比例建立航空器的模型，并在风隧道中利用高速相机进行性能测试，在受控条件下，通过高速摄像系统研究飞机设计在不同风速下的飞行效果。

　　FIBUS 研究院院长 (德国汉堡)穆勒表示：“单纯通过计算机数字计算模拟出的升力、阻力、声学和压力分布数值难以全面且准确地获得飞机的信息相反，通过风洞模拟实验可以捕捉风湍流漩涡，通过现实模型创建的流体模型可以提供飞机行为的更精确的信息。

”　　为了分析这种高速运动，DNW，德国-荷兰风洞应征参加的FIBUS研究所合作开发一个系统，可以捕捉到飞机结构的运动（图1）同时，DNW配备一个高速摄像系统，该系统能够动态监测湍流漩涡效果以及实时测量相关参数。

图1飞行运动　　“为了对飞机结构进行分析”穆勒说，“首先必须在高速下捕捉和确认飞机结构在三维（3D）空间中的任何形变该方案为巴西航空工业公司KC-390，一个中等大小的，双引擎喷气飞机的下一步设计提供数据依据，以便进行性能分析。

作为军用运输机，KC-390任务可以专为运输货物和部队，同时也能够空中加油执行加油任务时，该机装有一个可扩展的燃料管系统，该系统从飞机在飞行过程中（图2）伸出“除了研究飞机本身的性能，还需分析燃油软管系统部署在飞机飞行过程中造成的影响”。

图2　　“在实验中，采用黄色信号彩色油墨作为标记物，之后，采用UV光照射航空器，并用带有黄色滤光片的摄像头进行拍摄和捕捉该方法可以降低图像处理难度”　3D数据采集　　从上面的标记物中捕获三维（3D）位置数据，FIBUS采用两个德国optronis cl600x2（德国optronis公司 湖南科天健光电技术有限公司为中国总代理）cameralink高速相机的采集系统。

　　DNW公司开发了2kW的高功率LED UV光源，能够提供大约的10 x10米照明区域。照明源设计成5毫秒的曝光时间，用于产生200fps的图像捕捉速度。

图三计算位置　　立体摄像系统被校准后，拍摄的图像被传输到PC主机进行处理在每一幅图像中，在机翼和上燃油管设置兴趣区域ROI在测试过程中，燃油管会出现延伸现象，标记物位置也随之移动变化，通过程序可自动判定ROI中的标记物是否有效。

程序对每个ROI内的图像进行阈值化处理，然后计算每个标记物的重心（COG），根据这些二维COG数据重建燃油管运动的3D数据

图4　　如果燃油管迅速移动（如上下抖动），标记物会超出ROI的监测范围，如果发生这种情况，该标记在软件中被标识为不确定性COG（显示为红色，如图4）“为了避免这种情况，”米勒说，“需要使ROI足够小，使程序能够迅速计算出标记物的重心COG。

”为了加快处理，FIBUS采用四核Intel的CPU对两个高速摄像系统所拍摄的图形进行三维坐标重建在该方案中，燃油管的任何运动可以被高速摄像系统实时捕获

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