CN101900540B - 基于双激光器的直升机旋翼共锥度测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供基于双激光器的直升机旋翼共锥度测量装置及方法。包括旋翼头、桨叶、激光器、CCD相机和接近开关，标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装被测桨叶的螺栓孔，两个激光器和位于两个激光器中间、采集两个激光器的激光在桨叶上激光点成像的CCD相机置于旋翼头的斜上方、且两个激光器产生的激光束和CCD相机轴线在同一竖直平面内、三者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平面，第一接近开关和第二接近开关置于旋翼头的一侧。本发明具有安装维修简捷，调节方便，工作稳定可靠，精度高等特点。可实现对旋翼快速、简单、高精度地测量。

Description

基于双激光器的直升机旋翼共锥度测量装置及方法

技术领域

本发明涉及的是一种用于测量领域的共锥度测量装置及方法。

背景技术

直升机旋翼共锥度是旋翼动平衡测量的一个主要指标，它直接关系到直升机的安全和其他各项重要性能的优劣，是直升机生产、维护中的重要检查项目。共锥度测试的目的就是保证桨叶出厂后可以达到单片互换。当直升机飞行时，桨叶会微微往上翘，形成一个倒置的圆锥体，若升力一致，则各桨叶运动在同一个椎体上，通常称为共锥面。若升力不一致，那么各桨叶运动的轨迹不共锥，此时桨叶高度就不等高。被测桨叶的共锥度特性可通过被测桨叶锥度与标准桨叶锥度的差来表述，差值越小说明旋翼共锥度特性越好。共锥度的测量是在旋翼高速旋转动态下进行，过去由于技术的限制，一直较难进行精确的测量。随着光电技术、电子技术，特别是信息技术的发展，现在已经出现了多种测量方法。

目前国内的测量系统大多是国外的产品，常见的方法是采用组成激光光路利用几何原理测量或是采用CCD相机进行测量，激光光路具有光路调节不方便等缺点，传统的CCD相机测量方案通过采集桨叶边缘的成像信息进行测量。

发明内容

本发明的目的在于提供结构简单、调节方便、安装维修简捷、工作稳定可靠的基于双激光器的直升机旋翼共锥度测量装置及方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明基于双激光器的直升机旋翼共锥度测量装置，包括旋翼头、桨叶、激光器、CCD相机和接近开关，其特征是：标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装被测桨叶的螺栓孔，两个激光器和位于两个激光器中间、采集两个激光器的激光在桨叶上激光点成像的CCD相机置于旋翼头的斜上方、且两个激光器产生的激光束和CCD相机轴线在同一竖直平面内、三者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平面，第一接近开关和第二接近开关置于旋翼头的一侧。

本发明基于双激光器的直升机旋翼共锥度测量方法，其特征是：

(1)标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装被测桨叶的螺栓孔，两个激光器和位于两个激光器中间、采集两个激光器的激光在桨叶上激光点成像的CCD相机置于旋翼头的斜上方、且两个激光器产生的激光束和CCD相机轴线在同一竖直平面内、三者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平面，第一接近开关和第二接近开关置于旋翼头的一侧；

(2)旋翼头旋转，采用第一接近开关产生脉冲信号标定桨叶顺序，第二接近开关产生同步脉冲信号标定桨叶位置，当桨叶纵轴线与两个激光器产生的激光束以及CCD相机轴线在一个竖直平面时，桨叶叶尖遮挡激光束，第二接近开关产生同步脉冲信号，触发CCD相机采集激光束在桨叶叶尖上的光点成像；

(3)对采集到的图像去噪、滤波、边缘提取，获得光斑边缘距桨叶叶尖距离信息，从而得到桨叶的高度信息、实现直升机旋翼共锥度的测量。

本发明的优势在于：本发明具有安装维修简捷、结构简单、调节方便、工作稳定可靠等优点，可用于直升机共锥度测量，具有很高的实用价值。

附图说明

图1为本发明基于双激光器的直升机旋翼共锥度测量装置的结构示意图；

图2为本发明的高度计算原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～2，基于双激光器的直升机旋翼共锥度测量装置，包括旋翼头、桨叶4、激光器、CCD相机1和接近开关，其特征是：标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装被测桨叶的螺栓孔，两个激光器和位于两个激光器中间、采集两个激光器的激光在桨叶4上激光点成像的CCD相机1置于旋翼头的斜上方、且两个激光器产生的激光束和CCD相机1轴线在同一竖直平面内、三者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平面，第一接近开关5和第二接近开关6置于旋翼头的一侧。

基于双激光器的直升机旋翼共锥度测量方法，其特征是：

(1)标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装被测桨叶的螺栓孔，两个激光器和位于两个激光器中间、采集两个激光器的激光在桨叶上激光点成像的CCD相机1置于旋翼头的斜上方、且两个激光器产生的激光束和CCD相机1轴线在同一竖直平面内、三者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平面，第一接近开关5和第二接近开关6置于旋翼头的一侧；

(2)旋翼头旋转，采用第一接近开关5产生脉冲信号标定桨叶顺序，第二接近开关6产生同步脉冲信号标定桨叶4位置，当桨叶4纵轴线与两个激光器产生的激光束以及CCD相机1轴线在一个竖直平面时，桨叶4叶尖遮挡激光束，第二接近开关6产生同步脉冲信号，触发CCD相机1采集激光束在桨叶4叶尖上的光点成像；

(3)对采集到的图像去噪、滤波、边缘提取，获得光斑边缘距桨叶4叶尖距离信息，从而得到桨叶4的高度信息、实现直升机旋翼共锥度的测量。

CCD相机1采用可调焦距的高速、高分辨率CCD相机，激光器采用平直性好的红色可见激光器。测量时，被测桨叶安装在旋翼头上。

高度计算原理示意图如图2所示，其中，h为激光点在桨叶4上成像距成像物镜的距离，f为CCD成像系统的焦距，δ为两激光点在桨叶4上的间距，ε为两激光点在CCD靶面上的成像距离，Φ为物镜所在水平面中两激光光束间距，H为物镜所在水平面与两激光束交点之间的间距。根据小孔成像原理可得桨叶4距CCD相机1距离计算公式为：

$h=\frac{\mathrm{f\δ}}{\mathrm{\ϵ}}+f---\left(1\right)$

由相似三角形原理容易得到：

$\frac{H-h}{H}=\frac{\mathrm{\δ}}{\mathrm{\Φ}}---\left(2\right)$

将(2)式带入(1)式得桨叶距CCD相机物镜距离公式：

$h=\frac{\mathrm{fH\Φ}+\mathrm{fH\ϵ}}{\mathrm{f\Φ}+\mathrm{H\ϵ}}---\left(3\right)$

如CCD相机物镜距地面距离为L，则桨叶高度h′为：

h′＝L-h                            (4)

Claims (2)

1.基于双激光器的直升机旋翼共锥度测量装置，包括旋翼头、标准桨叶、伴随桨叶、激光器、CCD相机和接近开关，其特征是：标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装被测桨叶的螺栓孔，激光器有两个，CCD相机位于两个激光器中间，CCD相机采集两个激光器的激光在标准桨叶、伴随桨叶、被测桨叶上激光点成像，两个激光器和CCD相机置于旋翼头的斜上方、且两个激光器产生的激光束和CCD相机轴线在同一竖直平面内、三者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平面，接近开关包括第一接近开关和第二接近开关，第一接近开关和第二接近开关置于旋翼头的一侧，旋翼头旋转，采用第一接近开关产生脉冲信号标定桨叶顺序，第二接近开关产生同步脉冲信号标定桨叶位置，当桨叶纵轴线与两个激光器产生的激光束以及CCD相机轴线在一个竖直平面时，桨叶叶尖遮挡激光束，第二接近开关产生同步脉冲信号，触发CCD相机采集激光束在桨叶叶尖上的光点成像。

2.基于双激光器的直升机旋翼共锥度测量方法，其特征是：

(1)标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装被测桨叶的螺栓孔，激光器有两个，CCD相机位于两个激光器中间，CCD相机采集两个激光器的激光在标准桨叶、伴随桨叶、被测桨叶上激光点成像，两个激光器和CCD相机置于旋翼头的斜上方、且两个激光器产生的激光束和CCD相机轴线在同一竖直平面内、三者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平面，第一接近开关和第二接近开关置于旋翼头的一侧；

(2)旋翼头旋转，采用第一接近开关产生脉冲信号标定标准桨叶、伴随桨叶、被测桨叶顺序，第二接近开关产生同步脉冲信号标定标准桨叶、伴随桨叶、被测桨叶位置，当桨叶纵轴线与两个激光器产生的激光束以及CCD相机轴线在一个竖直平面时，桨叶叶尖遮挡激光束，第二接近开关产生同步脉冲信号，触发CCD相机采集激光束在桨叶叶尖上的光点成像；

(3)对采集到的图像去噪、滤波、边缘提取，获得光斑边缘距桨叶叶尖距离信息，从而得到桨叶的高度信息、实现直升机旋翼共锥度的测量。

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