一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉徑測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械加工制造以及光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉徑測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉部面積的測(cè)量是采用游標(biāo)卡尺、卡鉗等量具從幾個(gè)不同方向測(cè)量噴管喉部直徑，得到喉部平均直徑，經(jīng)圓面積公式計(jì)算得到喉部面積。而此方法存在諸多問(wèn)題，首先發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)后，喉襯截面成為一個(gè)不規(guī)則的圓，測(cè)量人員難以用量具采集數(shù)量足夠多的喉部直徑，使得喉部面積計(jì)算不準(zhǔn)確；其次由于噴管喉部有一定縱深，增加了測(cè)量難度，測(cè)量人員難以確定采集的圓直徑就是所需測(cè)量的最小的截面直徑，即喉截面直徑；另外由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)溫度超過(guò)3000K，試車(chē)前后噴管喉襯熱應(yīng)力大，如果將喉襯取下測(cè)量，會(huì)破壞喉襯的完整性，難以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型的目的在于描述一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉徑測(cè)量系統(tǒng)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉徑測(cè)量系統(tǒng)，包括激光器、攝像機(jī)、支撐臂、轉(zhuǎn)盤(pán)、電機(jī)和計(jì)算機(jī)，所述攝像機(jī)數(shù)量為兩臺(tái)，分布在所述激光器的左右兩側(cè)，用來(lái)攝取測(cè)線(xiàn)光條圖像；所述攝像機(jī)與所述計(jì)算機(jī)相連接；所述激光器與所述攝像機(jī)固定在所述支撐臂的頭部位置；所述的支撐臂頭部為圓盤(pán)形結(jié)構(gòu)，測(cè)量時(shí)其頭部一側(cè)放置到固體發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管的噴喉位置，另外一側(cè)固定到所述轉(zhuǎn)盤(pán)中心；所述轉(zhuǎn)盤(pán)由所述電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；所述電機(jī)由所述計(jì)算機(jī)控制啟停、轉(zhuǎn)速。
[0006]所述激光器是功率為I?1mW的半導(dǎo)體砷化鎵激光器。
[0007]所述的轉(zhuǎn)盤(pán)豎直放置。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0009]利用該測(cè)量系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)后的噴管喉部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，利用具有特殊結(jié)構(gòu)形狀的激光光源投射到待測(cè)物體上，形成光條紋，然后用左右兩側(cè)的攝像機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)的方式拍攝的圖像提取激光條紋的三維信息，從而快速獲取被測(cè)物體表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。利用該測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量噴管喉面積相對(duì)于現(xiàn)有的測(cè)量方法在測(cè)量速度、準(zhǔn)確性以及方便性上都有了很大的提高。為測(cè)量人員減輕了負(fù)擔(dān)，達(dá)到快速測(cè)量的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0010]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0011]圖1為本實(shí)用新型的固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉徑測(cè)量狀態(tài)示意圖。
[0012]圖2為本實(shí)用新型的固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉徑測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0013]其中所示標(biāo)記如下:1、固體發(fā)動(dòng)機(jī)；2、噴喉；3、激光器；4、攝像頭；5、噴管；6、支撐臂；7、轉(zhuǎn)盤(pán)；8、電機(jī)；9、電機(jī)支撐臺(tái)；10、發(fā)動(dòng)機(jī)支撐弧座；11、計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本實(shí)用新型的基本思想是用具有特殊結(jié)構(gòu)形狀的激光光源投射到待測(cè)物體上，形成光條紋，然后用左右兩側(cè)的攝像機(jī)4拍攝的圖像提取激光條紋的三維信息，激光器3和左右攝像機(jī)4隨轉(zhuǎn)盤(pán)同步旋轉(zhuǎn)，從而快速獲取被測(cè)物體表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0015]如圖1和2所示一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉徑測(cè)量系統(tǒng)包括激光器3、攝像機(jī)4、支撐臂6、轉(zhuǎn)盤(pán)7、電機(jī)8和計(jì)算機(jī)11。該測(cè)量系統(tǒng)采用一套快速采集物體表面數(shù)據(jù)的硬件系統(tǒng)電路，與計(jì)算機(jī)11相連即可實(shí)時(shí)處理來(lái)自左右攝像機(jī)4輸出的視頻信號(hào)，獲取被測(cè)物體的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。工作時(shí)先確定掃描速度，根據(jù)噴管5大小確定掃描的輪廓等參數(shù)，然后在計(jì)算機(jī)11控制下按照環(huán)形路徑進(jìn)行掃描，由攝像機(jī)4獲取的圖片在計(jì)算機(jī)11中經(jīng)過(guò)細(xì)化、離散等處理得到空間的三維坐標(biāo)點(diǎn)，最后對(duì)這些數(shù)據(jù)點(diǎn)云過(guò)濾、擬合生成三維圖形。在電機(jī)8上固定一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)與支撐臂6連接。在支撐臂6頭部圓盤(pán)上固定攝像機(jī)4和激光器3，激光器3固定于中央，半導(dǎo)體激光器直接投射出線(xiàn)結(jié)構(gòu)光到物體表面，與物體表面相交成一光條，激光器3左右固定兩臺(tái)攝像機(jī)4用來(lái)攝取光條圖像。掃描時(shí)，將支撐臂6頭部位置放在噴管5噴喉2位置，計(jì)算機(jī)11通過(guò)串口發(fā)送信號(hào)至控制箱，從而控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)按照一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，形成光平面相對(duì)于物體的掃描運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到測(cè)量物體表面3D輪廓的目的。最后，該測(cè)量系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)采集器送來(lái)的物體外型輪廓線(xiàn)的原始數(shù)據(jù)和方位角數(shù)據(jù)，計(jì)算出物體輪廓線(xiàn)的三維坐標(biāo)，達(dá)到測(cè)量的目的。轉(zhuǎn)盤(pán)豎直放置，由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；電機(jī)由計(jì)算機(jī)控制其啟停、轉(zhuǎn)速。
[0016]該固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉徑測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，由以下步驟完成:
[0017]首先，將所述激光器3和攝像機(jī)4固定在所述支撐臂6，并將所述支撐臂6的頭部一側(cè)放置于固體發(fā)動(dòng)機(jī)I的噴管5的噴喉2的位置，同時(shí)將所述支撐臂的另一側(cè)固定于所述轉(zhuǎn)盤(pán)7的中心處；
[0018]其次，由電機(jī)8帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)盤(pán)7旋轉(zhuǎn)，并開(kāi)啟所述激光器3以高30cm、寬度1mm、長(zhǎng)度10?10cm的激光面掃描所述噴喉2的位置，所述激光器3和左右兩個(gè)攝像機(jī)4隨所述轉(zhuǎn)盤(pán)同步旋轉(zhuǎn)，獲取噴喉表面每個(gè)采樣點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)；
[0019]最后，通過(guò)計(jì)算機(jī)11進(jìn)行處理，用點(diǎn)、線(xiàn)、曲線(xiàn)、曲面形式將立體模型描述出來(lái)，重建試后噴喉的表面模型。
[0020]綜上所述，通過(guò)本實(shí)用新型可快速獲取被測(cè)物體表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，重建試后噴喉的表面模型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉徑測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括激光器(3)、攝像機(jī)(4)、支撐臂￠)、轉(zhuǎn)盤(pán)(7)、電機(jī)(8)和計(jì)算機(jī)(11)，所述攝像機(jī)(4)數(shù)量為兩臺(tái)，分布在所述激光器⑶的左右兩側(cè)，用來(lái)攝取測(cè)線(xiàn)光條圖像；所述攝像機(jī)⑷與所述計(jì)算機(jī)(11)相連接；所述激光器(3)與所述攝像機(jī)(4)固定在所述支撐臂￠)的頭部位置；所述的支撐臂(6)頭部為圓盤(pán)形結(jié)構(gòu)，測(cè)量時(shí)其頭部一側(cè)放置到固體發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的噴管(5)的噴喉(2)位置，另外一側(cè)固定到所述轉(zhuǎn)盤(pán)(7)中心；所述轉(zhuǎn)盤(pán)由所述電機(jī)(8)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；所述電機(jī)(8)由所述計(jì)算機(jī)(11)控制啟停、轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉徑測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述激光器(3)是功率為I?1mW的半導(dǎo)體砷化鎵激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉徑測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)盤(pán)(7)豎直放置。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種固體發(fā)動(dòng)機(jī)試后噴管喉徑測(cè)量系統(tǒng)，涉及機(jī)械加工制造以及光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括激光器(3)、攝像機(jī)(4)、支撐臂(6)、轉(zhuǎn)盤(pán)(7)、電機(jī)(8)和計(jì)算機(jī)(11)，所述攝像機(jī)(4)數(shù)量為兩臺(tái)，分布在所述激光器(3)的左右兩側(cè)，用來(lái)攝取測(cè)線(xiàn)光條圖像；所述攝像機(jī)(4)與所述計(jì)算機(jī)(11)相連接；所述激光器(3)與所述攝像機(jī)(4)固定在所述支撐臂(6)的頭部位置；所述的支撐臂(6)頭部為圓盤(pán)形結(jié)構(gòu)，測(cè)量時(shí)其頭部一側(cè)放置到固體發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的噴管(5)的噴喉(2)位置。利用本實(shí)用新型測(cè)量噴喉面積相對(duì)于現(xiàn)有的測(cè)量方法在測(cè)量速度、準(zhǔn)確性以及方便性上都有了很大的提高，為測(cè)量人員減輕了負(fù)擔(dān)，達(dá)到快速測(cè)量的目的。
【IPC分類(lèi)】G01B11-08
【公開(kāi)號(hào)】CN204461359
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520169411
【發(fā)明人】郭東升, 江曉瑞, 郭暢, 李英俊
【申請(qǐng)人】?jī)?nèi)蒙航天動(dòng)力機(jī)械測(cè)試所
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月21日