[发明专利]一种检测风洞收缩段内型面曲面误差的方法

说明书

本发明公开了一种检测风洞收缩段内型面曲面误差的方法，包括以下步骤：用三维激光扫描仪扫描风洞收缩段内型面获取点云数据；在计算机中将点云数据的坐标转换到收缩段内型面模型所在坐标系；对风洞收缩段内型面的点云数据和预先设计的收缩段内型面模型进行剖切，利用点云坐标和已知标准曲线拟合出风洞收缩段内型面点云与剖切面的相交线的曲线方程；计算风洞收缩段内型面点云与剖切面的相交线上的每个点到收缩段内型面模型与剖切面的相交线的最短距离，取其中最大值与最大允许偏差值进行比较。本发明可实现风洞收缩段内型面曲面误差的全范围检测，避免抽样检测方法中的漏检，且为后续对风洞收缩段内型面曲面的修补提供准确的依据。

技术领域

本发明涉及航空航天技术中的风洞技术领域，具体为一种检测风洞收缩段内型面曲面误差的方法。

背景技术

风洞，是指能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，物体的作用以及观察物理现象的一种管道实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具。实验时，常将模型或实物固定在风洞内反复地、经济地取得实验数据，为使实验结果准确，实验时的流动必须与实际流动状态相似，即必须满足相似律的要求，但由于风洞尺寸和动力的限制，在一个风洞中同时模拟所有的相似参数很困难。而收缩段是构成风洞的重要部段，截面形式沿曲线逐渐收缩，内部流场变化复杂，其内表面的质量和精度是影响风洞内模拟风场品质的重要因素，其内型面偏差过大会增加型面对风场气流的影响，影响空气流场的特性参数，导致风洞实验结果不准确，因此，在风洞工程建设中，对风洞内收缩段内型面曲面误差具有很高的要求。

根据国军标《常规风洞安装工程施工及验收规范》，对于风洞曲面的检测主要采用弦长不小于1.5m的样板对曲面进行检测，上述检测方法必须由检测人员用检测工具对被检测表面进行接触式检测，人力需求大，位置较高的被检测区域需要检测平台辅助检测，检测效率低。一般在风洞结构中存在较多的收缩段，传统的测量技术耗人耗时，且无法实现收缩段异形内型面的大范围高效精确地检测。

三维激光扫描能快速获取目标物体表面大量采样点的空间位置坐标，得到一个描述三维实体的点集合，即点云。对获取的点云数据进行处理，可得到物体的完整空间几何尺寸和特征参数，结合点云和标准模型信息，可实现相关技术分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测风洞收缩段内型面曲面误差的方法，其可实现风洞收缩段内型面曲面误差的全范围检测，避免抽样检测方法中可能漏检曲面误差过大部位的问题，而且可通过点云坐标准确定位检测位置，为后续对风洞收缩段内型面曲面误差不符合标准的区域进行修补提供准确的依据。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种检测风洞收缩段内型面曲面误差的方法，

包括如下步骤：

a.用三维激光扫描仪扫描风洞收缩段内型面，获取风洞收缩段内型面的点云数据；

b.在计算机中将风洞收缩段内型面的点云数据的坐标转换到预先设计的收缩段内型面模型所在坐标系；

c.顺风洞收缩段轴线方向，对风洞收缩段内型面的点云数据和预先设计的收缩段内型面模型进行剖切，剖切面垂直于预先设计的收缩段内型面曲面(收缩曲面模型)的准线，在剖切面上可获得风洞收缩段内型面点云与剖切面的相交线和预先设计的收缩段内型面模型与剖切面的相交线，利用点云坐标和预先设计的收缩段内型面的标准曲线（已知标准曲线）拟合出风洞收缩段内型面点云与剖切面的相交线的曲线方程；

d.计算风洞收缩段内型面点云与剖切面的相交线上的每个点到预先设计的收缩段内型面模型与剖切面的相交线的最短距离，比较各最短距离值，取其中最大值为该次剖切抽样检测的偏差值；

e.对比判断抽样检测的偏差值是否大于最大允许偏差值，如果抽样检测的偏差值不大于最大允许偏差值，则该次剖切抽样检测位置处的内型面成型精度合格，否则不合格。