直升機(jī)旋翼共錐度測量方法研究.pdf

1、直升機(jī)旋翼共錐度是考核旋翼特性的一個主要指標(biāo)，它直接關(guān)系到直升機(jī)的安全和其他各項重要性能的優(yōu)劣，是直升機(jī)生產(chǎn)、使用、維護(hù)中的重要檢查項目。為了提高旋翼共錐度測量的精度，滿足不同測量目的的需要，有必要對旋翼共錐度的測量方法進(jìn)行研究。早期受到測試技術(shù)發(fā)展的水平的限制，沒有合適的設(shè)備滿足上述的測量，即使能夠測量，測量系統(tǒng)的低精度也使測量工作失去意義。
　　 本文以直升機(jī)旋翼為研究對象，開展了基于激光技術(shù)的旋翼共錐度測量系統(tǒng)、基于單目視

2、覺技術(shù)的旋翼共錐度測量系統(tǒng)、基于全景視覺技術(shù)的旋翼共錐度系統(tǒng)、Zernike圖像矩亞像素邊緣檢測算子等關(guān)鍵技術(shù)的研究，主要的研究內(nèi)容有：
　　 1.分析了基于激光技術(shù)的旋翼共錐度測量原理，將不同錐度的旋翼恒速穿越激光構(gòu)成的直角三角形時所用的時間值作為已知條件解算旋翼的高度差，提出了一種新型光路結(jié)構(gòu)，將單束激光通過2個分光鏡、1個反光鏡一次性獲得由三束共面激光構(gòu)成的直角三角形，研究了底層前端并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與頂層數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計

3、方法。從不確定性角度對激光測量方案中的線速度不確定性、激光束不共面導(dǎo)致的時間差不確定性進(jìn)行了相關(guān)研究。
　　 2.研究了基于單目視覺技術(shù)的旋翼共錐度測量原理，詳細(xì)分析了基準(zhǔn)旋翼與被測旋翼錐度差值、旋翼結(jié)構(gòu)中心與成像系統(tǒng)中心空間偏移距離及鏡頭焦距等關(guān)鍵參數(shù)與感光器件成像距離的關(guān)系。提出了一種標(biāo)定成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間位置、方位的方案，從不確定性角度對單目測量方案中的像元標(biāo)定誤差不確定性進(jìn)行了詳細(xì)分析。設(shè)計圖像處理軟件提取不同旋翼在成像系

4、統(tǒng)中的像素值并將其轉(zhuǎn)換為空間相應(yīng)的物理高度差值。最后開展了基于單目視覺進(jìn)行旋翼共錐度測量的試驗系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)，得到了系統(tǒng)的相對誤差。
　　 3.對基于全景視覺技術(shù)的旋翼共錐度測量原理進(jìn)行了分析，以此為基礎(chǔ)建立了旋翼錐度差與感光器件成像距離差的數(shù)學(xué)模型，對全景視覺系統(tǒng)參數(shù)對物體空間測量分辨率影響的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了仿真分析。對比基于任意圖像和基于條紋坐標(biāo)紙的兩種全景系統(tǒng)標(biāo)定方法，對基于條紋坐標(biāo)紙標(biāo)定方法的不確定度進(jìn)行了研究。最后開展了

5、基于全景視覺進(jìn)行旋翼共錐度測量的試驗系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)，得到了系統(tǒng)的相對誤差，上述工作為未來的工程實際提供了理論依據(jù)。
　　 4.通過對Zernike矩算子的亞像素邊緣檢測原理及計算方法的探討，計算了0到12階的Zernike矩徑向多項式值，以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)了4階Zernike矩9×9模板系數(shù)，從Zernike矩定義出發(fā)，提出了一種基于4階Zernike矩方向角的邊緣檢測判據(jù)。通過試驗和仿真來考察比較了模板階次、距離模型、階躍模型、方

6、向角模型幾種Zernike圖像矩判別法對圖像的檢測能力并驗證其精度。
　　 5.通過與常用的幾種像素級邊緣檢測算子對旋翼圖片的邊緣定位效果來考察Zernike矩邊緣檢測算子的實際應(yīng)用能力。在單目測量方案中，Zernike算子的邊緣檢測判據(jù)采用基于4階方向角的檢測方法。在全景測量方案中，綜合單目及全景的檢測結(jié)果，使用Zernike矩邊緣檢測算子對全景圖像中的圓心坐標(biāo)點及兩片旋翼的亞像素坐標(biāo)值進(jìn)行了相應(yīng)計算，通過試驗和仿真驗證Zer