一種基于雙目立體視覺的槳葉剖面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)量系統(tǒng)，尤其設(shè)及一種基于雙目立體視覺的直升機(jī)獎(jiǎng) 葉剖面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)量系統(tǒng)，屬于測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 直升機(jī)是靠發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力和推進(jìn)力，能在大氣中垂直起降、懸停、 定點(diǎn)回轉(zhuǎn)、前飛、后飛和側(cè)飛等可控飛行的飛行器。直升機(jī)主要由機(jī)體、旋翼、動(dòng)力和傳動(dòng)系 統(tǒng)組成，其中旋翼系統(tǒng)是直升機(jī)最明顯的標(biāo)志，也是直升機(jī)能夠完成高機(jī)動(dòng)性飛行的根本。 旋翼系統(tǒng)由獎(jiǎng)葉和獎(jiǎng)穀構(gòu)成，獎(jiǎng)葉圍繞獎(jiǎng)穀中屯、做高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生升力、前進(jìn)力和操控力， 從而實(shí)現(xiàn)直升機(jī)的飛行。直升機(jī)獎(jiǎng)葉使用的材料經(jīng)歷了木質(zhì)、木質(zhì)金屬混合、金屬到復(fù)合材 料的變革，在使用復(fù)合材料W后，直升機(jī)獎(jiǎng)葉的氣動(dòng)外形、動(dòng)力學(xué)特性、疲勞壽命、耐撞性都 得到了極大的提高。
[0003] 復(fù)合材料獎(jiǎng)葉的剖面揮舞、擺振和扭轉(zhuǎn)剛度的分布規(guī)律比較復(fù)雜，而且是獎(jiǎng)葉調(diào) 頻的重要因素。由于復(fù)合材料獎(jiǎng)葉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料性能、內(nèi)部組件的剖面尺寸常常受工藝因 素影響難W準(zhǔn)確取得，加之計(jì)算模型中含有大量的簡(jiǎn)化和與實(shí)際情況不完全相符的假設(shè)， 所W復(fù)合材料獎(jiǎng)葉剖面剛度的計(jì)算一般很難做到十分準(zhǔn)確，該就需要通過實(shí)驗(yàn)手段測(cè)定獎(jiǎng) 葉各剖面在=個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上的剛度。
[0004] 在工程中，通過檢測(cè)直升機(jī)獎(jiǎng)葉在已知載荷作用下的變形，計(jì)算出獎(jiǎng)葉某指定剖 面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。目前對(duì)扭轉(zhuǎn)變形的測(cè)量使用激光=角測(cè)距法監(jiān)測(cè)待測(cè)剖面的變形。
[0005] 使用激光=角測(cè)距法測(cè)量獎(jiǎng)葉扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，通過4個(gè)激光=角測(cè)距傳感器檢測(cè)獎(jiǎng) 葉在給定載荷下的扭轉(zhuǎn)變形，如圖1所示，進(jìn)而得到獎(jiǎng)葉剖面剛度。激光=角測(cè)距的特點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、精度高，適合測(cè)量微小位移，但是由于激光器在被測(cè)面上的投射點(diǎn)在獎(jiǎng) 葉變形前后很難保證在同一位置，如圖1所示，粗實(shí)線翼型為變形前獎(jiǎng)葉剖面位置，細(xì)實(shí)線 翼型為變形后獎(jiǎng)葉剖面位置，變形前激光器在被測(cè)面上的投射點(diǎn)為A點(diǎn)，跟隨獎(jiǎng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)變 形后A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)到A'位置，但是變形后實(shí)際測(cè)量的為B點(diǎn)，所W使用激光=角測(cè)距法測(cè)量獎(jiǎng) 葉扭轉(zhuǎn)變形的結(jié)果精度較低。
[0006] 針對(duì)現(xiàn)有激光=角測(cè)距法測(cè)量直升機(jī)獎(jiǎng)葉剖面扭轉(zhuǎn)變形中存在的諸多缺陷，亟需 開發(fā)一種準(zhǔn)備工作少、靈活性好、測(cè)量精度高的基于雙目立體視覺的直升機(jī)獎(jiǎng)葉剖面扭轉(zhuǎn) 剛度測(cè)量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種基于雙目立體視覺的獎(jiǎng)葉 剖面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)量方法，本發(fā)明可W測(cè)量獎(jiǎng)葉翼型段的剛度，并大大簡(jiǎn)化了測(cè)量準(zhǔn)備工作、 增加測(cè)量靈活性和提高了測(cè)量精度。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種基于雙目立體視覺的獎(jiǎng)葉剖面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)量系統(tǒng)， 其設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于；包括雙目立體視覺測(cè)量裝置，所述雙目立體視覺測(cè)量裝置包括第一成像 裝置、第二成像裝置、同步控制器和控制主機(jī)，所述第一成像裝置、第二成像裝置和同步控 制器電連接，同步控制器和控制主機(jī)電連接；同步控制器根據(jù)所接收的來自控制主機(jī)的控 制電信號(hào)觸發(fā)第一成像裝置、第二成像裝置同步進(jìn)行圖像采集；
[0009]采用所述雙目立體視覺測(cè)量裝置測(cè)量獎(jiǎng)葉剖面扭轉(zhuǎn)剛度包括W下步驟：
[0010]S1，剛性固定待測(cè)獎(jiǎng)葉，把待測(cè)獎(jiǎng)葉的獎(jiǎng)根部剛性同定在剛性支架上，使其無運(yùn)動(dòng) 自由度，在待測(cè)獎(jiǎng)葉的另一端固定用于施加載荷的加載夾具；
[0011]S2,選擇兩測(cè)試截面，在所述待測(cè)獎(jiǎng)葉上選擇兩個(gè)與其長(zhǎng)度方向相垂直的第一測(cè) 試截面和第二測(cè)試截面，所述第一測(cè)試截面和第二測(cè)試截面分別位于待測(cè)獎(jiǎng)葉的待測(cè)剖 面的兩側(cè)，在第一測(cè)試截面上附著兩個(gè)相間的祀點(diǎn)，在第二測(cè)試截面上附著兩個(gè)相間的祀 占. '?、、，
[0012]S3,設(shè)置成像裝置，將雙目立體視覺測(cè)量裝置的第一成像裝置、第二成像裝置固定 在待測(cè)獎(jiǎng)葉的上方，第一成像裝置、第二成像裝置的光軸均貫穿于所述兩測(cè)試截面，標(biāo)定第 一成像裝置、第二成像裝置的內(nèi)部參數(shù)，W及第一成像裝置、第二成像裝置之間的外部參 數(shù)；
[0013]S4,圖像采集，在加載載荷前，控制第一成像裝置、第二成像裝置同步采集附著祀 點(diǎn)的第一測(cè)試截面和第二測(cè)試截面的空載圖像；
[0014]通過加載夾具施加載荷，在待測(cè)獎(jiǎng)葉穩(wěn)定后，控制第一成像裝置、第二成像裝置同 步采集附著祀點(diǎn)的第一測(cè)試截面和第二測(cè)試截面的加載圖像；
[0015]S5，=維重建，對(duì)所述第一成像裝置、第一成像裝置獲取的空載圖像和加載圖像分 別進(jìn)行特征提取，獲取祀點(diǎn)圖像坐標(biāo)，根據(jù)所標(biāo)定的第一成像裝置、第二成像裝置的內(nèi)部參 數(shù)W及第一成像裝置和第二成像裝置之間的外部參數(shù)，對(duì)第一成像裝置、第二成像裝置獲 取的空載圖像進(jìn)行匹配，并對(duì)所述空載圖像進(jìn)行=維重建，獲取祀點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系下空載 時(shí)的=維坐標(biāo)，對(duì)第一成像裝置、第二成像裝置獲取的加載圖像進(jìn)行匹配，并對(duì)所述加載圖 像進(jìn)行立維重建，獲取祀點(diǎn)在同一測(cè)量坐標(biāo)系下加載時(shí)的立維坐標(biāo)；
[0016]S6,剖面扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算，對(duì)上述加載前、加載后的同名點(diǎn)的=維坐標(biāo)進(jìn)行解析，計(jì) 算得出第一測(cè)試截面和第二測(cè)試截面之間的相對(duì)位置關(guān)系，進(jìn)而得到待測(cè)獎(jiǎng)葉的待測(cè)剖面 扭轉(zhuǎn)剛度。
[0017]本發(fā)明在應(yīng)用中，還有如下進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案。
[0018]進(jìn)一步地，所述施加載荷為力偶載荷，第一測(cè)試截面和第二測(cè)試截面之間的相對(duì) 位置關(guān)系為相對(duì)扭轉(zhuǎn)角，根據(jù)相對(duì)扭轉(zhuǎn)角計(jì)算獲取待測(cè)獎(jiǎng)葉的待測(cè)剖面扭轉(zhuǎn)剛度。
[0019]進(jìn)一步地，所述步驟S2中，第一測(cè)試截面上的兩個(gè)相間的祀點(diǎn)附著在第一測(cè)試截 面與待測(cè)獎(jiǎng)葉表面的交線上，第二測(cè)試截面上的兩個(gè)相間的祀點(diǎn)附著在第二測(cè)試截面與待 測(cè)獎(jiǎng)葉表面的交線上。
[0020] 進(jìn)一步地，所述第一成像裝置、第二成像裝置均為工業(yè)相機(jī)。
[0021] 進(jìn)一步地，所述第一測(cè)試截面、第二測(cè)試截面間距為100-200mm。
[0022]本發(fā)明方法與激光=角測(cè)距方法相比，準(zhǔn)備工作步、靈活性好，并且能夠更加精確 地捕捉到獎(jiǎng)葉的變形。
[002引有益效果
[0024]能夠更加精確地捕捉到獎(jiǎng)葉的變形，通過雙成像裝置采集圖像，并進(jìn)行=維重建， 可w精確獲取待測(cè)獎(jiǎng)葉的位形變化，提高測(cè)量精度。
【附圖說明】
[0025] 圖1激光測(cè)距儀測(cè)量獎(jiǎng)葉剖面扭轉(zhuǎn)剛度原理圖。
[0026] 圖2雙目立體視覺測(cè)量裝置布置圖。
[0027] 圖3待測(cè)獎(jiǎng)葉示意圖。
[002引圖4加載夾具結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為了闡明本發(fā)明的技術(shù)方案及技術(shù)目的，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明 做進(jìn)一步的介紹。
[0030] 現(xiàn)代新型直升機(jī)的獎(jiǎng)葉幾乎毫無例外使用復(fù)合材料，復(fù)合材料獎(jiǎng)葉鋪層結(jié)構(gòu)非常 復(fù)雜，獎(jiǎng)葉具有非均勻性和各向異性，不同位置剖面剛度差異較大，僅測(cè)量一個(gè)剖面的變形 無法準(zhǔn)確獲得獎(jiǎng)葉的剖面剛度。本發(fā)明通過測(cè)量具有相同鋪層結(jié)構(gòu)的獎(jiǎng)葉的兩個(gè)相近的第 一截面S1和第二截面S2 (如圖3所示）之間的相對(duì)變形，通過=維重建獲得該段內(nèi)的剖面 扭轉(zhuǎn)剛度。第一截面S1和第二截面S2之間的間距過大，測(cè)量獲得的剖面扭轉(zhuǎn)剛度可能會(huì) 偏離獎(jiǎng)葉的真實(shí)值，間距太小，則兩剖面之間的相對(duì)變形很小，視覺系統(tǒng)難W檢測(cè)，一般兩 剖面間距在100~200nm之間比較合適，具體測(cè)量時(shí)的兩剖面間距還要根據(jù)獎(jiǎng)葉鋪層的實(shí) 際情況和雙目立體測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度而定。
[0031] 在測(cè)量過程中直升機(jī)獎(jiǎng)葉盡可能只發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。加載載荷的大小和位置均已 知。獎(jiǎng)葉的加載載荷通過加載夾具（如圖4所示）進(jìn)行加載。
[0032] 在待測(cè)的兩個(gè)截面上各附著兩個(gè)祀點(diǎn)，可W直接附著在獎(jiǎng)葉表面或者附著在可夾 持于獎(jiǎng)葉表面的剛性機(jī)構(gòu)上，增加兩個(gè)祀點(diǎn)之間的跨度，在一定程度上可W提高系統(tǒng)的測(cè) 量精度。
[0033] 如圖2所示，本發(fā)明的一種基于雙目立體視覺的獎(jiǎng)葉剖面扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)量系統(tǒng)，包 括雙目立體視覺測(cè)量裝置，所述雙目立體視覺測(cè)量裝置包括第一成像裝置、第二成像裝置、 同步