[发明专利]一种发动机推力线测量方法

权利要求书

1.一种发动机推力线测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)获得全局坐标系下的发动机喷管内表面点云数据；

2)通过最小二乘法拟合点云数据中各点处的切平面，计算各点处切平面拟合过程中的平面拟合残差的中误差，设定中误差阈值，比较所述中误差与中误差阈值，提取发动机喷管口端面边线的点数据；

3)基于步骤2)中提取的点数据，进行发动机喷管口端面的平面拟合，将拟合得到的发动机喷管口端面的法矢n＝(a,b,c)作为推力线的方向矢量；

4)基于步骤2)中提取的点数据，进行最小二乘球面拟合，并将所要拟合球面的球心约束在步骤3)所拟合的发动机喷管口端面上，得到拟合球面的球心(x₀,y₀,z₀)，根据球心(x₀,y₀,z₀)和法矢n＝(a,b,c)得到发动机推力线；

对得到的发动机推力线进行修正，具体修正方法为：根据步骤2)中点云数据中各点处的切平面，计算各点处表面法矢，通过使各点处表面法矢与初始推力线构成的异面直线之间距离的平方相加，构造关于(x₀,y₀,z₀,a,b,c)的目标函数，求解使目标函数值最小的变量改正系数(δx₀,δy₀,δz₀,δa,δb,δc)，实现对发动机推力线的方向矢量n＝(a,b,c)及球心(x₀,y₀,z₀)进行平差修正，得到修正后的发动机推力线。

2.根据权利要求1所述发动机推力线测量方法，其特征在于，所述步骤4)中球心(x₀,y₀,z₀)的求解过程如下：

1)根据球面方程(x-x₀)²+(y-y₀)²+(z-z₀)²＝r²，列出误差方程V＝-2x₀X-2y₀Y-2z₀Z+R+(X^TX+Y_TY+Z^TZ)，其中，r为球半径；R＝x₀²+y₀²+z₀²-r²；

2)根据具有约束条件ax₀+by₀+cz₀+d＝0的参数平差原理，解得：进而得到球心坐标(x₀,y₀,z₀)和半径r；

其中，为待求解参数；A＝[-2X -2Y -2Z I]，其中B＝[a b c 0]，为端面平面方程aX+bY+cZ+d＝0的系数矩阵；L＝(-X^TX-Y^TY-Z^TZ)，W＝d；X＝[x₁ x₂ … x_k]^T，Y＝[y₁ y₂ … y_k]^T，Z＝[z₁ z₂ … z_k]^T为点数据中各点的坐标分量。