基于雙目視覺的直升機(jī)旋翼槳葉揮舞角測量方法研究.pdf

1、揮舞角與擺陣角、扭轉(zhuǎn)角的變化共同組成直升機(jī)旋翼槳葉的變形參數(shù)。在旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)過程中測量槳葉變形參數(shù)，可確定槳葉運(yùn)動(dòng)范圍和槳尖運(yùn)動(dòng)軌跡，為旋翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、槳轂上下限動(dòng)塊設(shè)計(jì)、槳葉載荷設(shè)計(jì)、旋翼共錐度調(diào)整提供重要依據(jù)。旋翼槳葉變形參數(shù)測量直接關(guān)系到直升機(jī)的安全性、舒適性、可靠性和武器系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，是直升機(jī)研制、生產(chǎn)和使用維護(hù)中的重要檢查項(xiàng)目。針對(duì)現(xiàn)有測量方法存在操作復(fù)雜，自動(dòng)化程度和測量精度有待進(jìn)一步提高的問題，本文在基于立體視覺測量方法的基

2、礎(chǔ)上，采用編碼標(biāo)記點(diǎn)方法和旋翼坐標(biāo)系法，開展了直升機(jī)旋翼槳葉揮舞角測量方法研究,主要研究內(nèi)容和成果如下：
　?。?）建立了基于雙目視覺的直升機(jī)旋翼槳葉揮舞角測量系統(tǒng)。開展了測量系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。硬件方面，分?jǐn)?shù)據(jù)處理、雙目視覺和觸發(fā)信號(hào)控制等三個(gè)模塊對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了選型分析；首先，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)處理效率及存儲(chǔ)空間大小的要求，對(duì)PC機(jī)的選型進(jìn)行了分析；其次，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)雙目視覺測量精度的要求，對(duì)攝像機(jī)和鏡頭的選型進(jìn)行了分析；最后，根

3、據(jù)雙目視覺系統(tǒng)對(duì)觸發(fā)信號(hào)的要求，對(duì)倍頻器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。軟件方面，分圖像采集、標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)計(jì)算和揮舞角計(jì)算等三個(gè)模塊，對(duì)軟件各項(xiàng)功能進(jìn)行了概要設(shè)計(jì)分析。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速旋轉(zhuǎn)槳葉的高清雙目圖像采集，構(gòu)建了揮舞角測量方法實(shí)現(xiàn)框架。
　?。?）研究并實(shí)現(xiàn)了基于雙目視覺的標(biāo)記點(diǎn)三維信息測量方法。首先，利用OpenCV技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了雙目攝像機(jī)的標(biāo)定以及旋翼槳葉圖像的校正；其次，研究了環(huán)狀人工編碼標(biāo)記點(diǎn)的原理，采用大津法、形態(tài)學(xué)濾波、形狀因子

4、法、橢圓擬合等方法，實(shí)現(xiàn)了編碼標(biāo)記點(diǎn)的自動(dòng)檢測，并根據(jù)碼值相等的原則實(shí)現(xiàn)了標(biāo)記點(diǎn)的自動(dòng)匹配；最后，根據(jù)標(biāo)記點(diǎn)匹配結(jié)果，利用重投影方程實(shí)現(xiàn)了標(biāo)記點(diǎn)三維信息的測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文采用的攝像機(jī)標(biāo)定算法誤差小于0.37像素，標(biāo)記點(diǎn)三維信息的測量誤差小于2mm，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)記點(diǎn)三維信息自動(dòng)化、高精度測量。
　?。?）研究并實(shí)現(xiàn)了直升機(jī)旋翼槳葉揮舞角的測量。首先，研究了直升機(jī)旋翼槳葉揮舞角的定義及其測量方法；其次，根據(jù)旋翼坐標(biāo)系的定義，通過計(jì)