CN117073981A - 一种飞机轮胎断面光学运动测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机轮胎断面光学运动测量装置及测量方法，属于飞机试验及测量技术领域，测量装置包括底部固定架，底部固定架上方固定连接有轮胎固定架，轮胎固定架顶部下方固定连接有液压作动器，液压作动器的下方固定连接有滑动件，滑动件包括固定块，固定块的下方设有四个连接杆，连接杆的下端固定连接有方形框，方形框前侧滑动连接有前滑动器，本发明通过引入2D激光位移传感器，可得到更为精确的飞机轮胎断面尺寸和压印数据，改善激光传感器的安装方式，能测量滑跑过程中的飞机轮胎断面侧向尺寸，2D激光位移传感器测得的数据可通过相应软件建模，使得飞机轮胎的动态变形更为直观。
Description
技术领域
本发明涉及飞机试验及测量技术领域，具体是涉及一种飞机轮胎断面光学运动测量装置及测量方法。
背景技术
航空轮胎俗称飞机轮胎。飞机轮胎是飞机上安全性与可靠性要求都很高的重要部件。飞机的安全起飞和降落都必须依靠飞机轮胎的各种独特的功能。航空轮胎通常采用子午线结构，胎体由多层尼龙布和橡胶组成，胎面采用高强度的胶合钢丝帘布增强。航空轮胎的制造和测试标准非常严格，以确保其安全可靠。
航空轮胎作为飞机支撑、减振、缓冲的关键部件，对飞机的地面运动特性和载荷特性有着重要的影响。飞机在降落过程中轮胎的受力情况复杂，导致轮胎易发生点状破损、撕裂磨损等形式的破坏，严重的甚至发生轮胎爆裂而影响飞机起落安全。因此有效地分析测试飞机轮胎的受力情况和破坏形式，具有重要的工程价值。而轮胎断面侧向尺寸和压印长度、宽度是衡量轮胎性能的两个重要指标。
物理模拟试验是检验轮胎性能的最直观有效的方法。目前测量轮胎断面尺寸多采用静压法，压印的测量大多是在跑道上放置印纸。而实际上轮胎滑跑过程中的断面尺寸与静压有一定的不同，同时轮胎会受到地面侧向力的作用，导致印纸变形，从而影响测量结果，因此需要一种能够准确检测轮胎运动牙印的测量装置及方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种飞机轮胎断面光学运动测量装置及测量方法。
本发明的技术方案是：一种飞机轮胎断面光学运动测量装置，包括底部固定架，所述底部固定架上方固定连接有轮胎固定架，所述轮胎固定架顶部下方固定连接有液压作动器，所述液压作动器的下方固定连接有滑动件，所述滑动件包括固定块，所述固定块的下方设有四个连接杆，所述连接杆的下端固定连接有方形框，所述方形框前侧滑动连接有前滑动器，方形框的后侧滑动连接有后滑动器，所述前滑动器和后滑动器之间转动连接有转动轴，所述转动轴的中部固定连接有飞机轮胎，转动轴的一侧固定连接有运动导轨，所述运动导轨上滑动连接有传感器组件；
所述底部固定架顶部水平固定连接有固定板，底部固定架前后侧面分别固定连接有一个滑动导轨，两个所述滑动导轨上均滑动连接有一个连接器，两个所述连接器的上方内侧均固定连接有一个2D激光位移传感器；
底部固定架的前侧固定连接有PLC控制器，所述PLC控制器的右侧设有显示器，所述显示器与所述底部固定架固定连接，所述PLC控制器与所述液压作动器、前滑动器、后滑动器、传感器组件、显示器之间电性连接。
进一步地，所述前滑动器和后滑动器均包括滑动壳，所述滑动壳的内侧与所述转动轴转动连接，滑动壳的下方转动连接有齿轮一，滑动壳的外侧固定连接有转动舵机，所述转动舵机的输出轴与所述齿轮一传动连接，所述转动舵机与所述PLC控制器电性连接，所述方形框的底部固定连接有齿轨一，所述齿轨一的下方与所述齿轮一啮合传动连接。
说明：通过转动舵机带动齿轮一转动，进而带动滑动壳在齿轨一上滑动，进而带动飞机轮胎在固定板上滚动。
进一步地，所述运动导轨包括导杆，所述导杆的左端固定连接有固定弯杆，所述固定弯杆的上方设有铰接弯杆，所述铰接弯杆与导杆铰接，所述固定弯杆的左端设有螺纹孔，所述铰接弯杆的左端设有通孔，所述通孔和螺纹孔内设有连接螺杆。
说明：通过连接螺杆将铰接弯杆和固定弯杆拧紧，使固定弯杆和铰接弯杆与转动轴固定连接。
进一步地，所述传感器组件包括传感器套壳，所述传感器套壳的内侧固定连接有2D激光传感器，所述2D激光传感器与所述PLC控制器电性连接，所述传感器套壳与运动导轨滑动连接，传感器套壳的前侧设有用于固定传感器套壳的定位螺杆。
说明：定位螺杆旋转后与运动导轨抵接，进而使传感器套壳固定连接在运动导轨上。
进一步地，所述连接器包括连接壳，所述滑动导轨的上表面与所述连接壳滑动连接，滑动导轨的下表面设有齿轨二，所述连接壳的下方转动连接有齿轮二，连接壳内固定连接有测量舵机，所述测量舵机的输出轴与所述齿轮二传动连接，测量舵机与所述PLC控制器电性连接，所述齿轮二与所述齿轨二啮合传动连接，所述连接壳的顶部固定连接有固定杆，所述固定杆的顶部与所述2D激光位移传感器固定连接。
说明：测量舵机转动带动齿轮二转动，齿轮二转动带动连接壳在齿轨二上运动。
进一步地，所述轮胎固定架的左端设有红外线位移传感器，所述红外线位移传感器与所述PLC控制器电性连接。
说明：红外线位移传感器能够检测飞机轮胎运动的速度，用于检测飞机轮胎在不同速度下，飞机轮胎的压印宽度。
进一步地，所述轮胎固定架的右端设有高清摄像头，所述高清摄像头与所述PLC控制器电性连接。
说明：通过高清摄像头拍摄轮胎断面的形变，使得飞机轮胎的动态变形更为直观。
进一步地，所述固定板上固定连接有力传感器，所述力传感器与所述PLC控制器电性连接。
说明：通过固定板上的力传感器检测飞机轮胎所承受的载荷。
进一步地，所述前滑动器的顶部设有转动电机，所述转动电机的输出轴与所述转动轴传动连接，所述转动电机与所述PLC控制器电性连接。
说明：前滑动器和后滑动器带动转动轴水平运动，转动电机转动带动飞机轮胎转动，飞机轮胎的线速度与前滑动器水平运动速度不一致，进而模拟飞机轮胎在固定板上进行滑动和滚动的混合运动。
本发明还提供了一种飞机轮胎断面光学运动测量方法，基于上述飞机轮胎断面光学运动测量装置，包括以下步骤：
S1、将飞机轮胎安装在所述轮胎固定架上，通过液压作动器将滑动件向下移动，给飞机轮胎施加载荷，方形框上的前滑动器和后滑动器同时向右移动，使飞机轮胎向前滚动；
S2、飞机轮胎向前滚动的同时，连接在转动轴上的运动导轨跟随飞机轮胎转动，进而使传感器组件同步跟随飞机轮胎转动，对飞机轮胎侧面的侧向位移进行检测；
S3、所述连接器跟随飞机轮胎向右移动，两个连接器上所固定连接的2D激光位移传感器同时检测飞机轮胎与固定板接触的位置，并检测2D激光位移传感器与飞机轮胎的距离，通过两个2D激光位移传感器检测的距离计算飞机轮胎在固定板上的运动的胎宽。
本发明的有益效果是：
（1）2D激光位移传感器可在两个互相垂直的方向上精确测量物体表面的轮廓，将其引入飞机轮胎试验中，测量飞机轮胎断面侧向尺寸和压印长度、宽度，可以得到更为精确的试验数据，为飞机轮胎的设计和性能检测提供依据；
（2）本发明通过引入2D激光位移传感器，可得到更为精确的飞机轮胎断面尺寸和压印数据，改善激光传感器的安装方式，能测量滑跑过程中的飞机轮胎断面侧向尺寸，2D激光位移传感器测得的数据可通过相应软件建模，使得飞机轮胎的动态变形更为直观。
附图说明
图1是本发明测量装置的整体结构示意图；
图2是本发明轮胎固定架与滑动件的连接立体结构示意图；
图3是本发明后滑动器的左视图；
图4是本发明连接器的右视图；
图5是本发明转动轴与运动导轨的连接关系示意图；
图6是本发明传感器组件与导杆连接处的剖面图；
其中，1-底部固定架、2-轮胎固定架、3-液压作动器、4-滑动件、41-固定块、42-连接杆、43-方形框、44-前滑动器、45-后滑动器、46-转动轴、47-飞机轮胎、48-运动导轨、49-传感器组件、11-固定板、12-滑动导轨、13-连接器、14-2D激光位移传感器、5-PLC控制器、6-显示器、441-滑动壳、442-齿轮一、443-转动舵机、444-齿轨一、481-导杆、482-固定弯杆、483-铰接弯杆、484-螺纹孔、485-通孔、486-连接螺杆、491-传感器套壳、492-2D激光传感器、493-定位螺杆、131-连接壳、132-齿轨二、133-齿轮二、134-测量舵机、135-固定杆、21-红外线位移传感器、22-高清摄像头、15-力传感器、445-转动电机。
具体实施方式
实施例1：如图1、图2所示，一种飞机轮胎断面光学运动测量装置，包括底部固定架1，底部固定架1上方固定连接有轮胎固定架2，轮胎固定架2顶部下方固定连接有液压作动器3，液压作动器3的下方固定连接有滑动件4，滑动件4包括固定块41，固定块41的下方设有四个连接杆42，连接杆42的下端固定连接有方形框43，方形框43前侧滑动连接有前滑动器44，方形框43的后侧滑动连接有后滑动器45，前滑动器44和后滑动器45之间转动连接有转动轴46，转动轴46的中部固定连接有飞机轮胎47，转动轴46的一侧固定连接有运动导轨48，运动导轨48上滑动连接有传感器组件49；
底部固定架1顶部水平固定连接有固定板11，底部固定架1前后侧面分别固定连接有一个滑动导轨12，两个滑动导轨12上均滑动连接有一个连接器13，两个连接器13的上方内侧均固定连接有一个2D激光位移传感器14；
底部固定架1的前侧固定连接有PLC控制器5，PLC控制器5的右侧设有显示器6，显示器6与底部固定架1固定连接，PLC控制器5与液压作动器3、前滑动器44、后滑动器45、传感器组件49、显示器6之间电性连接。
如图3所示，前滑动器44和后滑动器45均包括滑动壳441，滑动壳441的内侧与转动轴46转动连接，滑动壳441的下方转动连接有齿轮一442，滑动壳441的外侧固定连接有转动舵机443，转动舵机443的输出轴与齿轮一442传动连接，转动舵机443与PLC控制器5电性连接，方形框43的底部固定连接有齿轨一444，齿轨一444的下方与齿轮一442啮合传动连接。
如图5所示，运动导轨48包括导杆481，导杆481的左端固定连接有固定弯杆482，固定弯杆482的上方设有铰接弯杆483，铰接弯杆483与导杆481铰接，固定弯杆482的左端设有螺纹孔484，铰接弯杆483的左端设有通孔485，通孔485和螺纹孔484内设有连接螺杆486。
如图6所示，传感器组件49包括传感器套壳491，传感器套壳491的内侧固定连接有2D激光传感器492，2D激光传感器492与PLC控制器5电性连接，传感器套壳491与运动导轨48滑动连接，传感器套壳491的前侧设有用于固定传感器套壳491的定位螺杆493。
如图4所示，连接器13包括连接壳131，滑动导轨12的上表面与连接壳131滑动连接，滑动导轨12的下表面设有齿轨二132，连接壳131的下方转动连接有齿轮二133，连接壳131内固定连接有测量舵机134，测量舵机134的输出轴与齿轮二133传动连接，测量舵机134与PLC控制器5电性连接，齿轮二133与齿轨二132啮合传动连接，连接壳131的顶部固定连接有固定杆135，固定杆135的顶部与2D激光位移传感器14固定连接。
实施例2：在实施例1的基础上，实施例2与实施例1的不同之处在于，轮胎固定架2的左端设有红外线位移传感器21，红外线位移传感器21与PLC控制器5电性连接。
实施例3：在实施例2的基础上，实施例3与实施例2的不同之处在于，轮胎固定架2的右端设有高清摄像头22，高清摄像头22与PLC控制器5电性连接。
实施例4：在实施例3的基础上，实施例4与实施例3的不同之处在于，固定板11上固定连接有力传感器15，力传感器15与PLC控制器5电性连接。
实施例5：在实施例4的基础上，实施例5与实施例4的不同之处在于，前滑动器44的顶部设有转动电机445，转动电机445的输出轴与转动轴46传动连接，转动电机445与PLC控制器5电性连接。
实施例6：实施例6提供的是实施例5的飞机轮胎断面光学运动测量方法，包括以下步骤：
S1、将飞机轮胎47安装在轮胎固定架2上，通过液压作动器3将滑动件4向下移动，给飞机轮胎47施加载荷，方形框43上的前滑动器44和后滑动器45同时向右移动，使飞机轮胎47向前滚动；
S2、飞机轮胎47向前滚动的同时，连接在转动轴46上的运动导轨48跟随飞机轮胎47转动，进而使传感器组件49同步跟随飞机轮胎47转动，对飞机轮胎47侧面的侧向位移进行检测；
S3、连接器13跟随飞机轮胎47向右移动，两个连接器13上所固定连接的2D激光位移传感器14同时检测飞机轮胎47与固定板11接触的位置，并检测2D激光位移传感器14与飞机轮胎47的距离，通过两个2D激光位移传感器14检测的距离计算飞机轮胎47在固定板11上的运动的胎宽。
以上实施例中采用的液压作动器3、2D激光位移传感器14、PLC控制器5、显示器6、转动舵机443、2D激光传感器492、测量舵机134、高清摄像头22、红外线位移传感器21、力传感器15、转动电机445均采用市售产品，只要能实现本发明的功能即可，本领域技术人员可根据常规常识选择使用，在此不做特殊限定。
Claims (10)
1.一种飞机轮胎断面光学运动测量装置，其特征在于，包括底部固定架（1），所述底部固定架（1）上方固定连接有轮胎固定架（2），所述轮胎固定架（2）顶部下方固定连接有液压作动器（3），所述液压作动器（3）的下方固定连接有滑动件（4），所述滑动件（4）包括固定块（41），所述固定块（41）的下方设有四个连接杆（42），所述连接杆（42）的下端固定连接有方形框（43），所述方形框（43）前侧滑动连接有前滑动器（44），方形框（43）的后侧滑动连接有后滑动器（45），所述前滑动器（44）和后滑动器（45）之间转动连接有转动轴（46），所述转动轴（46）的中部固定连接有飞机轮胎（47），转动轴（46）的一侧固定连接有运动导轨（48），所述运动导轨（48）上滑动连接有传感器组件（49）；
所述底部固定架（1）顶部水平固定连接有固定板（11），底部固定架（1）前后侧面分别固定连接有一个滑动导轨（12），两个所述滑动导轨（12）上均滑动连接有一个连接器（13），两个所述连接器（13）的上方内侧均固定连接有一个2D激光位移传感器（14）；
底部固定架（1）的前侧固定连接有PLC控制器（5），所述PLC控制器（5）的右侧设有显示器（6），所述显示器（6）与所述底部固定架（1）固定连接，所述PLC控制器（5）与所述液压作动器（3）、前滑动器（44）、后滑动器（45）、传感器组件（49）、显示器（6）之间电性连接。
2.如权利要求1所述的一种飞机轮胎断面光学运动测量装置，其特征在于，所述前滑动器（44）和后滑动器（45）均包括滑动壳（441），所述滑动壳（441）的内侧与所述转动轴（46）转动连接，滑动壳（441）的下方转动连接有齿轮一（442），滑动壳（441）的外侧固定连接有转动舵机（443），所述转动舵机（443）的输出轴与所述齿轮一（442）传动连接，所述转动舵机（443）与所述PLC控制器（5）电性连接，所述方形框（43）的底部固定连接有齿轨一（444），所述齿轨一（444）的下方与所述齿轮一（442）啮合传动连接。
3.如权利要求1所述的一种飞机轮胎断面光学运动测量装置，其特征在于，所述运动导轨（48）包括导杆（481），所述导杆（481）的左端固定连接有固定弯杆（482），所述固定弯杆（482）的上方设有铰接弯杆（483），所述铰接弯杆（483）与导杆（481）铰接，所述固定弯杆（482）的左端设有螺纹孔（484），所述铰接弯杆（483）的左端设有通孔（485），所述通孔（485）和螺纹孔（484）内设有连接螺杆（486）。
4.如权利要求1所述的一种飞机轮胎断面光学运动测量装置，其特征在于，所述传感器组件（49）包括传感器套壳（491），所述传感器套壳（491）的内侧固定连接有2D激光传感器（492），所述2D激光传感器（492）与所述PLC控制器（5）电性连接，所述传感器套壳（491）与运动导轨（48）滑动连接，传感器套壳（491）的前侧设有用于固定传感器套壳（491）的定位螺杆（493）。
5.如权利要求1所述的一种飞机轮胎断面光学运动测量装置，其特征在于，所述连接器（13）包括连接壳（131），所述滑动导轨（12）的上表面与所述连接壳（131）滑动连接，滑动导轨（12）的下表面设有齿轨二（132），所述连接壳（131）的下方转动连接有齿轮二（133），连接壳（131）内固定连接有测量舵机（134），所述测量舵机（134）的输出轴与所述齿轮二（133）传动连接，测量舵机（134）与所述PLC控制器（5）电性连接，所述齿轮二（133）与所述齿轨二（132）啮合传动连接，所述连接壳（131）的顶部固定连接有固定杆（135），所述固定杆（135）的顶部与所述2D激光位移传感器（14）固定连接。
6.如权利要求1所述的一种飞机轮胎断面光学运动测量装置，其特征在于，所述轮胎固定架（2）的左端设有红外线位移传感器（21），所述红外线位移传感器（21）与所述PLC控制器（5）电性连接。
7.如权利要求1所述的一种飞机轮胎断面光学运动测量装置，其特征在于，所述轮胎固定架（2）的右端设有高清摄像头（22），所述高清摄像头（22）与所述PLC控制器（5）电性连接。
8.如权利要求1所述的一种飞机轮胎断面光学运动测量装置，其特征在于，所述固定板（11）上固定连接有力传感器（15），所述力传感器（15）与所述PLC控制器（5）电性连接。
9.如权利要求1所述的一种飞机轮胎断面光学运动测量装置，其特征在于，所述前滑动器（44）的顶部设有转动电机（445），所述转动电机（445）的输出轴与所述转动轴（46）传动连接，所述转动电机（445）与所述PLC控制器（5）电性连接。
10.一种飞机轮胎断面光学运动测量方法，基于权利要求1所述的一种飞机轮胎断面光学运动测量装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将飞机轮胎（47）安装在所述轮胎固定架（2）上，通过液压作动器（3）将滑动件（4）向下移动，给飞机轮胎（47）施加载荷，方形框（43）上的前滑动器（44）和后滑动器（45）同时向右移动，使飞机轮胎（47）向前滚动；
S2、飞机轮胎（47）向前滚动的同时，连接在转动轴（46）上的运动导轨（48）跟随飞机轮胎（47）转动，进而使传感器组件（49）同步跟随飞机轮胎（47）转动，对飞机轮胎（47）侧面的侧向位移进行检测；
S3、所述连接器（13）跟随飞机轮胎（47）向右移动，两个连接器（13）上所固定连接的2D激光位移传感器（14）同时检测飞机轮胎（47）与固定板（11）接触的位置，并检测2D激光位移传感器（14）与飞机轮胎（47）的距离，通过两个2D激光位移传感器（14）检测的距离计算飞机轮胎（47）在固定板（11）上的运动的胎宽。
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