航空发动机被誉为“皇冠上的明珠”,叶片是发动机关键零部件之一。长期工作在恶劣环境下,叶片受气动力、离心力及振动等共同作用会产生变形,甚至发生疲劳断裂失效或其他形式的损坏。掌握对航空发动机叶片变形的准确测量,是发动机安全运行的重要保障。针对基于双目视觉测量系统实现复杂叶片表面变形场测量时存在的视场受限问题,本课题提出利用多目视觉配合数字图像相关法对叶片表面进行三维变形测量的方法,该方法将数字图像相关法与多相机同步采集系统相配合,通过增加相机数量扩大视场,解决叶片表面存在的遮挡和阴影问题,最后实验模拟CFM56-7B型航空发动机N1转速,测量了6000RPM条件下叶片表面的三维变形。本课题主要研究内容如下:多目视觉数字图像相关法变形测量系统设计。提出将数字图像相关法与四相机同步采集系统相结合,通过增加相机数量,解决由遮挡及阴影导致的复杂叶片表面测量视场受限问题。提出多相机测量系统的立体标定方法,建立多相机间的几何成像模型,实现多相机的同时标定并对立体标定质量进行评估。研究数字图像相关法,配合相机立体标定技术实现图像检测点的匹配跟踪与三维重建。从影响数字图像相关法计算效率的因素出发,提出实现图像高精度快速匹配的方法。在亚像素匹配方面,提出时序匹配中采用IC-GN和立体匹配中采用ICGN2的匹配策略,并对FA-NR、IC-GN、FA-NR2和IC-GN2这四种亚像素迭代算法从匹配速度和计算精度两方面进行对比。在检测点匹配方面,提出利用种子点可靠性引导的方式,配合GPU并行算法实现检测点的快速匹配,并对串行逐点、可靠引导、GPU并行加可靠引导三种检测点匹配方式从匹配速度和计算精度两方面进行对比。基于多目视觉的叶片表面三维重建及三维变形场计算方法研究。首先基于点云配准技术实现变形前后所有检测点的三维重建。在三维位移场测量方面,利用棋盘格板坐标系转换方法进行位移校正。实验结果表明,当位移台步进1mm,校正后沿X,Y,Z方向的位移测量误差分别降低62.5%、86.7%及92.3%;在0.5m的测量条件下,位移台步进位移从0.1μm至1μm的连续十次测量中,四相机数字图像相关法测量系统计算得到的测量结果与位移台步进位移的最大相对误差不大于0.6%。在三维应变场测量方面,将网格技术中计算应变的方法与数字图像相关法相结合测量叶片表面的应变场。实验结果表明,在0.5m测量条件下,标准主应变值从11000μ?至20000μ?的连续十次测量中,四相机数字图像相关法测量系统计算得到的主应变测量结果与标准主应变值的最大相对误差不大于2%。多目视觉航空发动机叶片表面变形测量实验。首先,提出基于频闪法的叶片变形测量整体方案,并实现对高速旋转叶片图像的采集;其次,搭建旋转叶片变形测量整体实验装置,同时设计四相机数字图像相关法软件GUI界面;实验模拟CFM56-7B型航空发动机N1转速,对6000RPM条件下的叶片表面进行三维位移和应变的测量。实验结果表明,6000RPM状态下叶片的总位移量最大值为235μm,沿X、Y、和Z方向的位移量最大值分别为22μm、81μm和-143μm,所有检测点的最大主应变的最大值为820με。