CN114322824A - 一种冰形三维激光扫描的辅助装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地面试验装置技术领域，公开了一种冰形三维激光扫描的辅助装置及其使用方法，其中装置包括若干个反射块，若干个反射块横向与纵向的固定布置在结冰试验的试验段洞体内，反射块上设有角度各不相同的反射点。采用本发明的装置和方法，实现了手持式三维激光扫描设备对试验件除冰前后的三维模型数据的有效采集，可以最终获取积冰模型数据；直接采用三维激光扫描设备扫描试验件结冰前后的模型，获取的模型数据，需要通过特征点进行模型重合处理，处理复杂，效果较差，通过本发明可以直接对相同基准的模型数据重合处理，处理简单，可以缩短测量周期，提高测量效果。

Description

一种冰形三维激光扫描的辅助装置及其使用方法

技术领域

本发明属于地面试验装置技术领域，涉及一种结冰试验所用的冰风洞，具体涉及一种冰形三维激光扫描的辅助装置及其使用方法。

背景技术

冰风洞试验是一种地面模拟试验，用于模拟飞行器在高空结冰环境飞行时的结冰和防除冰试验。冰风洞结冰试验中，需要获取试验件结冰前后的冰形数据。

一般有两种方式：一种是先贴坐标点，再开展结冰试验的方法，该方法的缺点是结冰后，坐标点被覆盖，因此无法有效得到扫描数据。

另一种方式是先开展结冰试验，然后再贴坐标点，但是坐标点无法在积冰表面有效贴合，因此无法实现。

综上，手持式的三维激光扫描试验设备直接扫描结冰前后试验件模型时，获取的模型无法直接对比分析和处理，需要通过选取特征点进行模型重叠才能进行对比分析。重叠效果直接影响测量结果，在特征点较少时处理难度较大。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种冰形三维激光扫描的辅助装置及其使用方法，其可以作为扫描结冰前后模型轮廓的同一参考基准，从而直接对比分析结冰前后模型获取冰形数据。

本发明的技术方案如下：

一种冰形三维激光扫描的辅助装置，包括若干个反射块，若干个反射块横向与纵向的固定布置在结冰试验的试验段洞体内，反射块上设有角度各不相同的反射点。

进一步的，反射块是截面为六边形的回转体，反射块的六个侧面为矩形，反射点设在反射块的侧面中间。

进一步的，还包括水平支杆和竖直支杆，所有反射块可转动地套设在水平支杆和竖直支杆上。

进一步的，竖直支杆可拆卸地设在试验段洞体内壁的上下内侧壁面，水平支杆通过连接固定件固定在竖直支杆上。

进一步的，水平支杆和竖直支杆都是螺纹杆，反射块具有内螺纹并通过螺纹配合安装在水平支杆和竖直支杆上。

进一步的，相邻的反射块之间通过对向拧紧使得所有反射点固定。

进一步的，竖直支杆上下设有调节底座，调节底座具有内螺纹，并且调节底座通过螺纹配合在竖直支杆上下移动，竖直支杆通过调节底座可拆卸地与试验段洞体内壁连接；连接时，竖直支杆通过两端的调节底座抵紧试验段洞体内壁顶部和底部。

进一步的，水平支杆与竖直支杆垂直连接。

进一步的，水平支杆和竖直支杆都至少有两根。

一种冰形三维激光扫描的辅助装置的使用方法，使用上述的冰形三维激光扫描的辅助装置，包括以下步骤：

步骤1：试验件结冰后，将本装置放置于试验段洞体内并固定；

步骤2：通过手持式三维激光扫描设备从各个角度扫描本装置和试验件迎风面，获取试验件结冰后的模型数据和本装置模型数据；

步骤3：保持本装置位置不动，除去试验件迎风面积冰，再次用手持式三维激光扫描设备从各个角度扫描本装置和试验件迎风面，获取试验件除冰后的模型数据和本装置模型数据；

步骤4：以本装置模型数据为基准参考点，比对除冰前后试验件测量结果，获取试验件结冰厚度和结冰形状的数据。

本发明的有益效果：

1、采用本发明的装置和方法，实现了手持式三维激光扫描设备对试验件除冰前后的三维模型数据的有效采集，可以最终获取积冰模型数据；

2、直接采用三维激光扫描设备扫描试验件结冰前后的模型，获取的模型数据，需要通过特征点进行模型重合处理，处理复杂，效果较差，通过本发明可以直接对相同基准的模型数据重合处理，处理简单，可以缩短测量周期，提高测量效果。

附图说明

图1是冰形三维激光扫描的辅助装置结构示意图；

其中，1-反射点、2-反射块、3-水平支杆、4-竖直支杆、5-连接固定件、6调节底座、7-试验段洞体内壁、8-试验件、9-手持式三维激光扫描设备。

具体实施方式

本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。

一种冰形三维激光扫描的辅助装置，包括若干个反射块2，若干个反射块2横向与纵向的固定布置在结冰试验的试验段洞体内，反射块2上设有角度各不相同的反射点1。

反射块2是截面为六边形的回转体，反射块2的六个侧面为矩形，反射点1设在反射块2的侧面中间。

还包括水平支杆3和竖直支杆4，所有反射块2可转动地套设在水平支杆3和竖直支杆4上。

竖直支杆4可拆卸地设在试验段洞体内壁7的上下内侧壁面，水平支杆3通过连接固定件5固定在竖直支杆4上。

水平支杆3和竖直支杆4都是螺纹杆，反射块2具有内螺纹并通过螺纹配合安装在水平支杆3和竖直支杆4上。

相邻的反射块2之间通过对向拧紧使得所有反射点1固定。

竖直支杆4上下设有调节底座6，调节底座6具有内螺纹，并且调节底座6通过螺纹配合在竖直支杆4上下移动，竖直支杆4通过调节底座6可拆卸地与试验段洞体内壁7连接；连接时，竖直支杆4通过两端的调节底座6抵紧试验段洞体内壁7顶部和底部。

水平支杆3与竖直支杆4垂直连接。

水平支杆3和竖直支杆4都至少有两根。

下面结合附图说明本发明另一个实施例。

对于宽600mm高800mm的结冰风洞，水平支杆尺寸为540mm，数量2个，竖直支杆尺寸为760mm，数量2个，便于辅助装置进出试验段洞体和固定在洞体内。支杆表面为M8的外螺纹。

反射块2上下表面为边长20mm的正六边形，反射块2厚度为20mm，上下贯穿孔为M8内螺纹孔，反射块2每个侧面贴有直径10的反射点1，反射点是标准的反射圆点。

竖直支杆4的反射块2分别布置在两个连接固定块5的外侧和中间的支杆上。从上到下反射块2的数量依次为6个、9个、6个。水平支杆3的反射块2位于两个连接固定块5中间，数量为18个。

调节底座6为4个，厚度6mm，中间为M8的内螺纹孔。调节底座6固定在竖直支杆两端。

反射块2旋转紧固在竖直支杆4和水平支杆3后，在将连接固定块5固定在支杆上，然后在将固定块的两块长方形支板焊接固定，形成L型垂直位置。再在竖直支杆的固定块两侧外补充剩余反射块，最后安装上可调底座，并在底座内的支杆端部进行防脱落处理。

冰形三维激光扫描的辅助装置，在有限空间内对不变直接获取的模型。

本发明冰形三维激光扫描时，按照以下步骤实施：

步骤1：试验件结冰后，将辅助装置放置于试验段洞体内，选择合适位置，通过旋转调节底座，将辅助装置固定在试验段洞体内；

步骤2：通过手持式三维激光扫描设备从各个角度扫描辅助装置和试验件迎风面，获取试验件结冰后的模型数据；

步骤3：保持辅助装置位置不动，除去试验件迎风面积冰，再次用持式三维激光扫描设备从各个角度扫描辅助装置和试验件迎风面，获取试验件结冰前的模型数据；

步骤4：用软件直接对比两次测量结果，获取试验件结冰厚度和结冰形状的数据；

步骤5：旋转调节底座，将辅助装置拿出至试验段洞体外放置。

本装置的核心发明点1为：该装置由反射点1，反射块2，水平支杆3，竖直支杆4，连接固定件5，调节底座6，试验段洞体内壁7，手持式三维激光扫描设备9等组成。

次要发明点2：反射块2上下面为六方形，六个侧面为正方形结构，上下表面中间有贯穿的内螺纹孔，反射块2的六个侧面均贴有反射点1。

次要发明点3：连接固定件5为两块长方形直板垂直组合成L型的部件，每个直板中间均有内螺纹孔。

次要发明点4：水平支杆3和竖直支杆4为带外螺纹的直杆，数量各两根，水平支杆3和竖直支杆4两两之间通过连接固定件5连接固定，每个水平支杆3和竖直支杆上均固定有数量不等、不同旋转角度的反射块2.

次要发明点5：调节底座有内螺纹，数量四个，均安装在两根竖直支杆的两端，可以通过旋转调节底座，调节单根竖直支杆上的两个调节底座端面距离，并与试验段洞体内壁7压紧固定。

次要发明点6：该辅助装置固定于试验件8的迎风位置，

次要发明点7：试验件结冰后，手持式三维激光扫描设备9同时扫描试验件表面和辅助装置上的反射点，确定试验件表面积冰的轮廓，获取结冰后的模型数据，然后保持辅助装置位置不动，去掉试验件表面积冰，再次扫描试验件表面和辅助装置上的反射点，确定试验件表面轮廓，获取结冰前的模型数据，通过软件对比两次模型数据，直接测量出结冰厚度和结冰形状数据。

Claims (10)

1.一种冰形三维激光扫描的辅助装置，其特征在于，包括若干个反射块(2)，若干个反射块(2)横向与纵向的固定布置在结冰试验的试验段洞体内，反射块(2)上设有角度各不相同的反射点(1)。

2.根据权利要求1所述的一种冰形三维激光扫描的辅助装置，其特征在于，反射块(2)是截面为六边形的回转体，反射块(2)的六个侧面为矩形，反射点(1)设在反射块(2)的侧面中间。

3.根据权利要求2所述的一种冰形三维激光扫描的辅助装置，其特征在于，还包括水平支杆(3)和竖直支杆(4)，所有反射块(2)可转动地套设在水平支杆(3)和竖直支杆(4)上。

4.根据权利要求3所述的一种冰形三维激光扫描的辅助装置，其特征在于，竖直支杆(4)可拆卸地设在试验段洞体内壁(7)的上下内侧壁面，水平支杆(3)通过连接固定件(5)固定在竖直支杆(4)上。

5.根据权利要求3所述的一种冰形三维激光扫描的辅助装置，其特征在于，水平支杆(3)和竖直支杆(4)都是螺纹杆，反射块(2)具有内螺纹并通过螺纹配合安装在水平支杆(3)和竖直支杆(4)上。

6.根据权利要求5所述的一种冰形三维激光扫描的辅助装置，其特征在于，相邻的反射块(2)之间通过对向拧紧使得所有反射点(1)固定。

7.根据权利要求5所述的一种冰形三维激光扫描的辅助装置，其特征在于，竖直支杆(4)上下设有调节底座(6)，调节底座(6)具有内螺纹，并且调节底座(6)通过螺纹配合在竖直支杆(4)上下移动，竖直支杆(4)通过调节底座(6)可拆卸地与试验段洞体内壁(7)连接；连接时，竖直支杆(4)通过两端的调节底座(6)抵紧试验段洞体内壁(7)顶部和底部。

8.根据权利要求4所述的一种冰形三维激光扫描的辅助装置，其特征在于，水平支杆(3)与竖直支杆(4)垂直连接。

9.根据权利要求8所述的一种冰形三维激光扫描的辅助装置，其特征在于，水平支杆(3)和竖直支杆(4)都至少有两根。

10.一种冰形三维激光扫描的辅助装置的使用方法，其特征在于，使用如权利要求1至9中任意所述的一种冰形三维激光扫描的辅助装置，包括以下步骤：

步骤1：试验件结冰后，将本装置放置于试验段洞体内并固定；

步骤2：通过手持式三维激光扫描设备从各个角度扫描本装置和试验件迎风面，获取试验件结冰后的模型数据和本装置模型数据；

步骤3：保持本装置位置不动，除去试验件迎风面积冰，再次用手持式三维激光扫描设备从各个角度扫描本装置和试验件迎风面，获取试验件除冰后的模型数据和本装置模型数据；

步骤4：以本装置模型数据为基准参考点，比对除冰前后试验件测量结果，获取试验件结冰厚度和结冰形状的数据。

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