[发明专利]一种结冰风洞试验冰形几何轮廓线数字化方法

说明书

本发明适用于结冰风洞冰形测量技术领域，提供了一种结冰风洞试验冰形几何轮廓线数字化方法，利用标准化冰形绘制纸完成冰形绘制，扫描已经完成冰形绘制的标准化冰形绘制纸，输出扫描图片，扫描图片中包括冰形坐标系、比例尺线、冰形几何轮廓线，识别所述扫描图片中的冰形坐标系和比例尺线，提取扫描图片中的冰形几何轮廓线数字化离散点；本发明可以准确地识别扫描图片中的冰形坐标系和比例尺线，无需手动设置冰形坐标系，实现了冰形几何轮廓线的自动提取，且提取效率高、提取精度高，尤其适用于大规模的试验冰形几何轮廓线的数字化提取任务。

技术领域

本发明属于结冰风洞冰形测量技术领域，尤其涉及一种结冰风洞试验冰形几何轮廓线数字化方法。

背景技术

当飞机在云层中飞行时，云层中的过冷水滴（即温度低于冰点的液态水滴）会不断撞击飞机迎风面，导致其表面发生结冰现象。飞机结冰广泛存在于飞行实践中，并严重威胁飞行安全。结冰风洞是开展飞机结冰研究及飞机部件防除冰系统验证的重要地面试验设备，其在飞机结冰适航审定中扮演着重要角色。结冰风洞试验中，积冰外形几何轮廓是最重要的结冰试验结果，是临界冰形选取、防除冰系统性能评估、冰模研制等试验目标的关键参数。

结冰风洞普遍采用冰形绘制技术实现积冰二维几何轮廓的测量。该技术利用热刀切割积冰主体，使用铅笔在网格纸上描绘积冰切缝处的二维冰形轮廓，获得具有二维冰形几何轮廓线的网格纸。为了计算网格纸上的冰形几何轮廓线对应的冰形特征参数，需要提取冰形几何轮廓线的数字化离散点。

目前，现有技术中通常采用商业图像数字化软件（例如 GetData GraphDigiter），在图片内手动建立坐标系，然后沿冰形几何轮廓线，逐个点取冰形离散点。这种冰形几何轮廓线数字化方法尽管实现了冰形曲线数字化，但是整个数字化过程都需要人员操作，且离散点数据结果显著受人为主观因素的影响，因此该方法存在数字化效率低、提取速度慢、数据结果精度低的问题，尤其对于大量冰形试验结果，该方法处理效率较低，无法满足试验周期的要求。

现有技术中也出现了如专利CN105869212B中所述的冰形简化方法，但其仍不能实现冰形几何轮廓线的自动提取。

针对结冰风洞试验冰形几何轮廓线数字化问题，相关研究较少；近年来，随着大型结冰风洞-3米×2米结冰风洞的建成，在结冰试验的急迫需求牵引下，一些学者针对冰形相似度及简化问题开展了初步研究，发展了一些简化的量化评估方法，但是针对冰形几何轮廓线数字化问题仍未开展研究，仅仅采用商业软件进行简单处理，处理效率十分低下、数据精度难以保证，显著制约着结冰风洞冰形试验结果的处理效率，难以满足结冰试验大量冰形数据的处理需求。

综上所述，针对结冰风洞试验冰形几何轮廓线数字化问题，尚未形成自动化、高效、高精度的冰角几何轮廓线数字化方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结冰风洞试验冰形几何轮廓线数字化方法，旨在解决现有技术中无法自动提取冰形几何轮廓线的技术问题。

本发明提供了一种结冰风洞试验冰形几何轮廓线数字化方法，包括如下步骤：

步骤S10：利用标准化冰形绘制纸完成冰形绘制，在标准化冰形绘制纸上形成冰形几何轮廓线，所述冰形几何轮廓线具有第四颜色；其中，所述标准化冰形绘制纸包括冰形坐标系和比例尺线，所述冰形坐标系以测量翼型的前缘点为坐标原点，所述冰形坐标系以测量翼型的弦线为X轴，所述X轴指向测量翼型的尾部，所述冰形坐标系的Y轴穿过所述坐标原点，并与所述X轴垂直，所述Y轴从测量翼型的下翼面指向测量翼型的上翼面；

步骤S20：扫描已经完成冰形绘制的标准化冰形绘制纸，输出扫描图片，扫描图片中包括冰形坐标系、比例尺线、冰形几何轮廓线；