[发明专利]一种调距桨桨叶重心测量方法

摘要

本发明公开了一种调距桨桨叶重心测量方法，包括步骤为：传感器坐标系建立；传感器坐标系中桨叶重心测量；激光距离传感器距离参数测量：寻找激光测量面边缘点、寻找激光测量面的圆心坐标、确定测量点位置和测定距离参数；倾角传感器参数测量；桨叶空间坐标系建立；桨叶空间姿态参数计算和桨叶重心位置计算等。本发明的调距桨桨叶重心测量方法在进行桨叶重心测量前，仅只需要将桨叶调整到一指定范围内即可，不需要进行精确空间姿态的调节，极大地减少了桨叶安装、调整的时间，提高了桨叶重心测量的效率。另外，通过对浆叶空间姿态进行补偿，更加精确的得出浆叶的重心坐标，能大大减小桨叶重心测量误差，也大大减小了调距桨桨叶重心修正的误差。

主权项

1.一种调距桨桨叶重心测量方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，传感器坐标系建立：当桨叶水平放置时，在浆叶的正下方取三个呈三角形的称重点，三个称重点分别为称重点A、称重点B和称重点C，每个称重点均设置一个称重传感器；其中称重点A布置在桨叶底盘的正下方，称重点B和称重点C均布置在桨叶叶片的下方；以三个称重点为基础建立XY面，且以称重点A为坐标原点O，沿浆叶叶片的延伸方向为X轴正方向，垂直于XY面向外为Z轴正方向，XY面内垂直于X轴向右为Y轴正方向；步骤2，传感器坐标系中桨叶重心测量：将桨叶放置到测量面上，采用三点测重心原理计算出重心位置(X，Y)；步骤3，激光距离传感器距离参数测量：具体包括步骤如下：步骤31，寻找激光测量面边缘点：浆叶底盘包括激光测量面和同轴位于激光测量面外周的浆叶安装面，激光测量面比浆叶安装面高出一个设定值a，浆叶安装面沿圆周方向均匀布置有若干个浆叶安装孔；激光距离传感器运动平面平行于YZ面，将激光距离传感器调整到桨叶底盘范围内，从左到右移动传感器并采集激光距离传感器到桨叶底盘表面的距离，同时对比相邻测量值，当存在两相邻测量值差值超出设定值a时，判定此处为激光测量面边缘点，记录下第一次测得的激光测量面边缘点为C1，则点C1坐标为(Y5,Z5)，从左至右第二次测得的激光测量面边缘点为C2，则点C2坐标为(Y6,Z6)；同理再次从上到下一次进行采样测量，记录下第一次测得的激光测量面边缘点为C3，则C3坐标为(Y7,Z7)，从上至下第二次为点C4坐标为(Y8,Z8)；步骤32，寻找激光测量面的圆心坐标：取C1、C2、C3三点，在C1、C2之间做连线并做该连线的中垂线，在C2、C3之间做连线并做该连线的中垂线，两中垂线的交点即为激光测量面的圆心，同时可以计算出激光测量面的圆心P5坐标为(Yo,Zo)，其中：步骤33，确定测量点位置：测量点包括位于激光测量面上的四个激光面测量点和位于激光传感器运动平面上的四个激光传感器移动测量点；四个激光面测量点和四个激光传感器移动测量点一一对应；步骤331，寻找激光距离传感器运动平面上的点P5′：将步骤32寻找的激光测量面圆心P5沿X轴投影到激光距离传感器运动平面上，则投影点为P5′，点P5′的横向和纵向坐标也为(Yo,Zo)；步骤332，计算激光测量面的半径：根据步骤32寻找的激光测量面圆心坐标和步骤31寻找的点C4坐标，计算出激光测量面的半径R；步骤333，确定四个激光传感器移动测量点：在激光距离传感器运动平面上，以步骤331寻找的点P5′为中心点，绘制边长为0.8R的正方形，并使正方形的上边和下边均为水平方向，则正方形的四个角点即为四个激光传感器移动测量点，四个激光传感器移动测量点从左上角开始按顺时针方向分别记为点P1′、点P2′、点P3′和点P4′；则点P1′坐标为(Yo+0.4R，Zo+0.4R)，点P2′坐标为(Yo‑0.4R，Zo+0.4R)，点P3′坐标为(Yo‑0.4R，Zo‑0.4R)，点P4′坐标为(Yo+0.4R，Zo‑0.4R)；步骤334，确定四个激光面测量点：步骤333确定的四个激光传感器移动测量点沿X轴投影到激光测量面上，形成四个激光面测量点，四个激光面测量点从左上角开始按顺时针方向分别记为点P1、点P2、点P3和点P4；步骤34，测定距离参数：根据步骤33确定的测量点位置，使用激光距离传感器进行距离参数测量，分别得到5个点的距离参数值，其中点P1至点P1′之间距离测得为L1、点P2至点P2′之间距离测得为L2、点P3至点P3′之间距离测得为L3、点P4至点P4′之间距离测得为L4、点P5至点P5′之间距离测得为L5；步骤4，倾角传感器参数测量：选定桨叶底盘上方呈水平分布的两个浆叶安装孔为桨叶空间姿态中β角测量点，倾角传感器平行于两孔圆心连线放置，由此测得的角即为当前桨叶空间姿态绕X轴的旋转角β，此时，呈水平分布的两个浆叶安装孔的圆心连线称为桨叶水平线；步骤5，桨叶空间坐标系建立：根据倾角传感器与激光距离传感器测量到的参数，建立桨叶空间坐标系；桨叶空间坐标系以步骤32寻找的激光测量面圆心P5为原点，激光测量面为Y4Z4面，垂直于激光测量面并朝向桨叶叶片方向为X4轴正方向；面向激光测量面过原点平行于步骤4所述的桨叶水平线向左为Y4轴正方向，分别垂直于X4、Y4轴且过原点并向上为Z4轴正方向；步骤6，桨叶空间姿态参数计算：取步骤31中的两点C1、C2，根据两点间Y轴方向上的距离差L6＝|Y5‑Y6|与测量值之差|L1‑L2|可以得到一个直角三角形的两个边长，根据下式计算当前桨叶空间姿态绕Z轴旋转角γ：同理，根据点P2测量值L2与点P3测量值L3差值，点P2与点P3之间Z轴方向上的距离差L7＝|Z6‑Z7|根据下式计算出当前桨叶空间姿态绕Y轴旋转角α：步骤7，桨叶重心位置计算：具体步骤如下：步骤71，计算K值和γ′；式中，K值为L5在桨叶坐标系中沿X4轴的修正位移；γ′为γ角的修正角度，也即为当前桨叶空间姿态绕Z4轴的旋转角；步骤72，计算桨叶坐标系中的桨叶重心位置(X4，Y4)：X4＝Xcosγ′+Ysinγ′‑KY4＝Xsinγ′+Ycosγ′式中，K值和γ′取步骤71的计算结果，X和Y值取步骤2中计算出的传感器坐标系中的重心位置(X，Y)。