[发明专利]用于旋转叶片全场动态变形的随动实时测量装置及其方法

权利要求书

1.一种用于旋转叶片全场动态变形的随动实时测量装置，所涉及到的旋翼包括桨毂(5)和叶片(4)，所述叶片(4)作为待测对象，其特征在于，该测量装置包括标志点图像传感单元、光电计数单元、基于嵌入式的数据实时处理单元、基于无线传输的数据通讯单元和上位机人机交互单元；

所述的标志点图像传感单元包括多个标志点(1)、多个双目相机(2)和滤光暗室(3)；所述多个标记点(1)布置在每片叶片(4)的全场范围内，所述标志点(1)由荧光光源涂料构成；双目相机(2)的数量与叶片(4)的片数相同，多个双目相机(2)均布置在桨毂(5)上且与每片叶片(4)的位置一一对应；在叶片(4)旋转过程中，所述双目相机(2)与所述叶片(4)保持周向相对静止，所述双目相机(2)用以实时拍摄与之对应位置的叶片(4)全场范围内的标志点(1)图像；所述滤光暗室(3)由壳体(31)和滤光窗口(32)组成，用于减小外界气流和抗环境杂光干扰；

所述基于嵌入式的数据实时处理单元(6)包括设置在所述桨毂(4)内的嵌入式模块和蓄电池，所述蓄电池用于为所述双目相机(2)和所述嵌入式模块供电；

所述光电计数单元包括激光发生器(7)和光电计数器(8)，所述光电计数器(8)安装在所述桨毂(5)上，所述激光发生器(7)安装在所述桨毂(5)下方的机身(9)上，所述光电计数器(7)随所述桨毂(5)旋转至与所述激光发生器(7)正对位置时触发计数，用以确定旋转零相位；

所述基于无线传输的数据通讯单元包括设置在基于嵌入式的数据实时处理单元(6)一侧的无线通讯模块A和设置在上位机人机交互单元一侧的无线通讯模块B；所述无线通讯模块A和所述无线通讯模块B之间进行无线收发通讯；

所述上位机人机交互单元包括上位机。

2.根据权利要求1所述用于旋转叶片全场动态变形的随动实时测量装置，其特征在于，所述嵌入式模块是FPGA芯片、STM32芯片和C51芯片中的任何一种。

3.一种用于旋转叶片全场动态变形的随动实时测量方法，其特征在于，利用如权利要求1或2所述用于旋转叶片全场动态变形的随动实时测量装置，其中，所述基于嵌入式的数据实时处理单元为下位机，所述上位机内安装有上位机软件，所述下位机内安装有下位机软件，所述上位机和所述下位机之间的通讯由所述的基于无线传输的数据通讯单元来实现；该测量方法包括以下过程：

步骤一、启动上位机软件，设置测量相位间隔，使上位机软件每隔一个相位间隔读取一次叶片(4)对应的变形量；打开双目相机(2)内外参数标定功能标定双目相机(2)内外参数，上位机向下位机发出指令，下位机软件开始工作，并完成参数标定；下位机完成参数标定后，测量装置处于测量预备状态；上位机向下位机发出启动测量指令；

步骤二、下位机实时读取所述双目相机(2)拍摄的图像，并且完成图像滤波和二值化处理，完成标志点(1)的提取，然后进行标志点图像匹配；

步骤三、如果匹配失败，则返回步骤二，进行下一帧标志点图像的读取、处理、提取和匹配，如果匹配成功，则解算出标志点的空间坐标，输出该帧标志点图像对应的标志点空间坐标数据；

步骤四、所述标志点坐标数据通过基于无线传输的数据通讯单元传输至上位机，并被实时存储，将未变形时的直升机标准桨叶的原始位置数据作为参考点坐标，当所述上位机软件接收到下位机软件发送的数据时，根据采样间隔读取所需数据，并与参考点坐标进行比较，得出三维变形量，通过该三维变形量绘制叶片的变形-时间曲线和变形-相位曲线，并显示和存储在上位机；

步骤五、返回步骤二，直至上位机软件下达停止测量命令为止，如果上位机发出停止测量命令，下位机随之关闭，至此结束整个测量过程。

4.根据权利要求3所述用于旋转叶片全场动态变形的随动实时测量方法，其特征在于，步骤四中，所述光电计数器(7)随所述桨毂(5)旋转至与所述激光发生器(7)正对位置时触发计数，以光电计数触发时刻的位置作为零相位处，由于直升机正常工作时采用定转速飞行，其角速度确定，因此，每个旋转周期内距计数时刻的时间间隔代表旋转过的角度，即相位，从而绘制出叶片的变形-相位曲线。