[发明专利]一种基于振动修正的直升机旋翼桨叶运动参数测量方法

说明书

本发明公开一种基于振动修正的直升机旋翼桨叶运动参数测量方法，属于视觉测量技术领域。包括以下步骤：在直升机旋翼的桨毂和桨叶上布置一定数量的编码标记点；构建双目立体视觉系统，获取直升机旋翼图像数据；计算编码标记点的三维坐标，并构建旋翼坐标系；计算旋翼高速旋转状态下的瞬态振动位移向量，对编码标记点三维坐标进行修正；基于修正后的编码标记点三维信息，根据旋翼桨叶运动参数的定义，计算当前瞬态下旋翼桨叶运动参数。本发明所提供的方法通过修正旋翼高速旋转造成的振动位移偏差，能够实现旋翼桨叶运动参数的精确测量，具有操作简单、非接触式、精度高、安全性好等优点。

技术领域

本发明涉及视觉测量技术领域，具体指一种基于振动修正的直升机旋翼桨叶运动参数测量方法。

背景技术

旋翼是直升机最为核心的组件，直升机的飞行性能和飞行寿命都依赖于其结构设计、空气动力特性以及制造、试验与测试水平。在众多直升机故障中，旋翼系统故障最为常见，所占比例最高。因此，国内外均将优化直升机旋翼结构、提高旋翼空气动力特性作为直升机核心技术进行研究。旋翼桨叶运动参数是反映整个直升机旋翼系统运行性能的综合参数，故而对其进行精确测量成为了关键。

经检索，专利201310038100.9介绍了一种基于双目立体视觉的直升机旋翼桨叶运动参数测量方法，该方法采用两个双目立体视觉系统构建桨叶运动图像获取装置，通过计算旋翼桨叶上标记点的三维信息，实现了旋翼桨叶运动参数的测量。专利201610602202.2介绍了一种基于四目立体视觉的直升机旋翼桨叶动态轨迹测量方法，该方法将四台摄像机两两配对，组成了四套双目立体视觉系统，同样地，通过计算旋翼桨叶上标记点的三维信息，并将之统一到全站仪坐标系下，实现了旋翼桨叶动态轨迹的测量。

然而，由于动力源和结构的特点，旋翼在高速旋转过程中会不可避免地发生振动，目前采用的振动控制方法也只能将振动减小到最小水平，无法实现完全消除。上述现有的旋翼桨叶运动参数测量方法在进行测量时都忽略了振动影响，没有对振动造成的位移偏差进行修正，这使得测量值与实际值之间存在误差，没有满足精确测量的现实需求，从而无法真实反映旋翼系统的运行状态。因此，如何精确测量直升机旋翼桨叶运动参数成为了一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种基于振动修正的直升机旋翼桨叶运动参数测量方法，旨在克服现有技术的不足，其能有效解决现有测量方法由于忽略了振动影响而导致的测量不精确的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：

一种基于振动修正的直升机旋翼桨叶运动参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在直升机旋翼的桨毂和桨叶上布置一定数量的编码标记点；

所述步骤1中桨毂上编码标记点布置于桨毂中心及其周围，桨毂编码标记点数量N₁≥4；

所述步骤1中桨叶上编码标记点成两排等距布置在桨叶的1/4翼弦线和3/4翼弦线上，桨叶编码标记点数量N₂≥4；

步骤2：构建双目立体视觉系统，获取直升机旋翼在静止状态和高速旋转状态下的图像数据；

所述步骤2中，双目立体视觉系统包含两台高速CCD相机和一台照明光源，双目立体视觉系统可布置于直升机旋翼的上方，也可布置于直升机旋翼的下方；

步骤3：对步骤2中获取的两种状态下的图像数据分别进行编码标记点识别与匹配，计算编码标记点在摄像机坐标系中的三维坐标；

步骤4：基于静止状态下桨毂编码标记点的三维坐标，构建旋翼坐标系；

所述步骤4中，旋翼坐标系构建方法具体如下：

步骤4-1：对静止状态下桨毂编码标记点的三维坐标进行最小二乘平面拟合，得到拟合平面S；