CN205138468U - 旋翼椎体监测系统 - Google Patents

Abstract

一种旋翼椎体监测系统，其包括：椎体测量装置、以及椎体测量控制盒，所述椎体测量装置包括：第一电源模块、方位角转速传感器、倍频电路、相机、CPU控制模块，第一电源模块用于为椎体测量装置提供电源，方位角转速传感器与倍频电路电连接，倍频电路与相机的驱动电路、CPU控制模块分别电连接，方位角转速传感器用于接收基准桨叶反射的红外光，向倍频电路输出旋翼方位角信号；椎体测量控制盒包括：第二电源模块、微处理器、控制按键，第二电源模块用于为椎体测量控制盒内的电子部件供电，微处理器与控制按键电连接，还与椎体测量装置的CPU控制模块电连接，用于根据用户对控制按键的操作控制椎体测量装置的CPU控制模块的工作。

Description

旋翼椎体监测系统

技术领域

本实用新型涉及飞机的旋翼监测领域，特别涉及一种旋翼椎体监测系统。

背景技术

锥体监测设备是实现直升机的旋翼的锥体监测与维护的重要设备，直升机飞行的稳定度与其旋翼的椎体度密切相关，只有各桨叶的椎体度的一致性在预定的范围内，直升机的飞行才具有较好的稳定性，旋翼的各桨叶的椎体度的一致性越高，即旋翼的同锥度越高，直升机的飞行越稳定。

现有锥体监测技术具体情况如下：

a)地面维护人员在直升机每一片桨叶上贴上靶标；

b)直升机必须在地面进行开车，使得桨叶转动起来；

c)地面维护人员通过利用频闪仪对着桨叶上的靶标进行闪烁；

d)频闪仪对靶标闪烁时，维护人员可以通过眼睛看出靶标的高低，从而定位那片桨叶相对基准桨叶有较大的偏差。

本实用新型人在进行本实用新型的研究过程中发现，现有技术存在以下的技术缺陷：

a)每次锥体监测都需要太多的人力操作；

b)只适用于直升机在地面开车，使得桨叶转动起来，从而进行锥体测，无法对飞行中的直升机进行监测；

c)人眼识别桨叶的同锥度值：地面维护人员通过利用频闪仪对着桨叶上的靶标进行闪烁，频闪仪对靶标闪烁时，维护人员可以通过眼睛看出靶标的高低，从而定位那片桨叶相对基准桨叶有较大的偏差。

实用新型内容

本实用新型实施例目的之一在于提供一种旋翼椎体监测量系统。应用该技术方案，无论直升机是否处于飞行状态，均可以实现更加的直升机旋翼椎体自动化监测，有利于提高监测的精确度，提高飞机飞行的安全性。

本实用新型实施例提供的一种旋翼椎体监测系统，其包括：椎体测量装置、以及椎体测量控制盒，

所述椎体测量装置包括：第一电源模块、方位角转速传感器、倍频电路、相机、CPU控制模块，

所述第一电源模块用于为所述椎体测量装置提供电源，所述方位角转速传感器与所述倍频电路电连接，所述倍频电路与所述相机的驱动电路、CPU控制模块分别电连接，

所述方位角转速传感器用于接收基准桨叶反射的反射光，向所述倍频电路输出旋翼方位角信号，

所述椎体测量控制盒包括：第二电源模块、微处理器、控制按键，所述第二电源模块用于为所述椎体测量控制盒内的电子部件供电，所述微处理器与所述控制按键、以及所述椎体测量装置的CPU控制模块电连接，用于根据用户对所述控制按键的操作控制所述椎体测量装置的所述CPU控制模块的工作。

可选地，还包括：反光片，

所述反光片贴在所述基准桨叶的桨根处，所述旋翼每旋转一周，所述反光片每向所述方位角转速传感器反射一次所述反射光。

可选地，在所述CPU控制模块中还设置有内存队列，所述内存队列用于缓存各所述桨叶的图像。

可选地，在所述CPU控制模块中还设置有：

图像处理模块，用于对各所述桨叶的图像进行图像处理，确定各叶片图像的边界，确定各桨叶尖端的像素位置，以便根据各桨叶尖端的像素位置，确定各所述桨叶的高度，再而根据各所述桨叶的高度确定各所述桨叶的共锥度。

由上可见，应用本实施例技术方案，可以通过自动化测试的方式，在每个旋转周期内，依序拍摄各桨叶的图像，通过对各桨叶的图像的而确定飞机的各桨叶的椎体度，而最终确定旋翼上的桨叶的同锥度。相对于现有技术，本实施例技术方案在测量过程中无需人工操作，无需对飞机进行改装，亦无需对被测飞机的飞行行为进行限制，无论在飞机出于任意飞行状态还是出于底面状态，应用本实施例技术方案都能对飞机的旋翼的同锥度进行测试，有利于提高监测的精确度，提高飞机飞行的安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为本实用新型实施例1旋翼椎体监测方法流程示意图；

图2为本实用新型实施例1、2中提供的旋翼椎体监测部件的电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例1、2中提供的旋翼椎体监测部件的机械结构示意图；

图4为本实用新型实施例1、2中提供的椎体测量控制盒的电路结构示意图；

图5为本实用新型实施例1、2中提供的椎体测量控制盒的机械结构示意图；

图6为本实用新型实施例1、2中提供的旋翼椎体监测系统的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将连接附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

参见图1-6所示，本实施例提供了一种用于飞机旋翼椎体监测的方法，在进行飞机旋翼椎体监测时，飞机的旋翼始终处于匀速旋转状态，在进行监测时，被测飞机可以处于任意飞行状态，也可以处于地面开车状态。

本监测方法主要包括以下的步骤：

步骤101：方位角转速传感器201接收基准桨叶反射的反射光，向倍频电路202输出旋翼方位角信号。

本实施例的反射光优选但不限于为红外光。

方位角转速传感器201监测旋翼的旋转速度，根据旋翼的旋转周期生成旋翼方位角信号，该旋翼方位角信号的周期与旋翼的旋转周期相同，方位角转速传感器201向倍频电路202输出该旋翼方位角信号。

作为本实施例的示意，可以在旋翼的多个桨叶中选定其中之一作为基准桨叶，在基准桨叶的桨根部贴上一反光片，方位角转速传感器201通过监测该反光片反射至本方位角传感器的反射光，而确定旋翼的旋转周期，方位角转速传感器201每收到反光片反射的反射光即向倍频电路202发出一旋翼方位角信号。

步骤102：倍频电路202以当前被测飞机的桨叶片数为倍频系数，对旋翼方位角信号进行倍频处理，生成同步拍摄信号，向相机204驱动电路203输出该同步拍摄信号。

设当前被测飞机的旋翼上的桨叶片数N为10，则倍频电路202对输入的旋翼方位角信号进行10倍倍频后得到一倍频信号，以该倍频信号作为本实施例的同步拍摄信号，向相机204输出该同步拍摄信号。

在任一旋翼方位角信号周期内，即每一同步拍摄信号分别与每一桨叶对应。即在任一旋翼方位角信号周期内，倍频电路202向后输出10个同步拍摄信号，每个同步拍摄信号分别依序与每片桨叶对应，以便相机204在没收到一同步拍摄信号分别对一桨叶进行拍照，在一个旋转周期内，相机204依序完成对10片桨叶的拍摄。

步骤103：控制相机204根据收到的同步拍摄信号，拍摄获取各桨叶的图像。

在进行拍摄时，旋翼始终按照预定的速度，匀速旋转。

本实施例的相机204固定安装在被测飞机上，优选但不限于固定安装在飞机的旋翼主轴径上。

理想情况下，相机204每收到一同步拍摄信号，则拍下一则桨叶的图像，在一个旋翼方位角信号周期内(即旋翼旋转一周的时长内)相机204顺序拍下旋翼的各桨叶的图像。

步骤104：根据各桨叶的图像，确定各桨叶的高度，根据各桨叶的高度以及基准桨叶的高度，确定旋翼的各桨叶的共锥度。

在获得各桨叶的图像后，对桨叶的图像计算各桨叶的高度(根据图像上的桨叶的像素的坐标即可推算其位置)，将各个桨叶的位置高度减去基准桨叶的位置高度，即获得了各个桨叶相对于基准桨叶的相对高度，根据各桨叶的相对高度即可确定当前旋翼的同锥度，具体的同锥度的计算可以但不限于按照现有技术进行。

由上可见，应用本实施例技术方案，可以通过自动化测试的方式，在每个旋转周期内，依序拍摄各桨叶的图像，通过对各桨叶的图像的而确定飞机的各桨叶相对于基准桨叶的相对高度，而最终确定旋翼上的桨叶的同锥度。相对于现有技术，本实施例技术方案在测量过程中无需人工操作，无需对飞机进行改装，亦无需对被测飞机的飞行行为进行限制，无论在飞机出于任意飞行状态还是出于底面状态，应用本实施例技术方案都能对飞机的旋翼的同锥度进行测试，有利于提高监测的精确度，提高飞机飞行的安全性。

作为本实施例的示意，本实施例可以在多个旋转周期内，对各桨叶进行多次的拍摄，使每桨叶的图像分别为多帧，以便对各桨叶的多帧图像进行叠加，然后对叠加后的图像进行图像处理，从而获得该桨叶的边界更加清晰、桨叶的位置更加准的图像。

作为本实施例的示意，本实施例的相机204的镜头优选但不限于对准桨叶的叶尖位置，具体是拍摄各桨叶的叶尖的图像，以桨叶的叶尖的位置作为本桨叶末端的边界的高度位置，本实用新型在进行本实用新型研究中发现，桨叶的叶尖的图像与背景的色差更佳，其具有较优的边界性，选用叶尖作为桨叶的位置高度更有利于提高测量的精确度。

作为本实施例的示意，本实施例在进行桨叶的图像拍摄时，用于控制相机204的CPU控制模块205还根据同步拍摄信号的周期、以及旋翼方位角信号的周期，而确定当前应拍摄的桨叶的序号信息，如果当前实际未能拍摄的到该需要的桨叶的图像，即存在桨叶图像的漏拍，则CPU控制模块205控制相机204暂停拍摄，直到本旋翼方位角信号的周期结束，而该漏拍的桨叶所对应的同步拍摄信号到来时，CPU控制模块205控制控制相机204根据该其受到的同步拍摄信号继续拍摄，对该漏拍的桨叶进行拍照，并继续按照正常流程依序对其他桨叶进行拍摄，并且在下一次发生某桨叶漏拍时，按照上述的处理流程处理，直到拍摄的各个桨叶的图像数量达到预定数量为止。

譬如：在一旋翼方位角信号周期内，第i桨叶的图像漏拍，则CPU控制模块205控制所述相机204暂停拍摄，直到下一旋翼方位角信号到来为止，所述相机204自第i桨叶开始逐个对后续的各所述桨叶拍摄，直到其中i为大于1小于N的自然数，N为桨叶的总片数。

详细地，反光片给方位角转速传感器201反射反射光(优选红外光)，旋翼每转一圈方位角转速传感器201收到一个反光信号，方位角转速传感器201产生一旋翼方位角信号。倍频电路202每接收一个旋翼方位角信号，根据旋翼方位角信号进行倍频，生成一同步拍摄信号。设当前旋翼的桨叶片数为10时，则倍频电路202根据旋翼方位角信号生成10个脉冲(即同步拍摄信号)，控制相机204依序去拍这10个桨叶，拍完之后获取到需要的各片桨叶的图像，每一桨叶都均有多张图像。

在第一个旋翼方位角信号周期内，拍下十片桨叶的图像，各桨叶的图像的序号分别为1-10，下一旋翼方位角信号周期内拍摄的桨叶的图像的就是11-20，以此类推，假设相机204对第3桨叶漏拍，则在本周期内暂停拍摄，直到下一旋翼方位角信号到来，且同步拍摄信号的第3脉冲到来时，重新拍摄，拍下第3桨叶的图像，从而确保拍摄的图像的序号与桨叶的序号完全一致，确保各桨叶的图像的有序性，而不易于混乱。假设预定需要对每个桨叶拍摄的图像数为3个时，则直到拍摄的图像帧数达到30时，停止拍摄。

作为本实施例的示意，在相机204根据同步拍摄信号拍摄获取每桨叶的图像后，将当前拍摄获取的该桨叶的图像缓存在CPU控制模块205的内存队列中，暂时不做处理，以控制此时的CPU控制器的工作量，确保CPU控制器对方位角转速传感器201、相机204的控制的精确性，避免漏拍漏图像。

作为本实施例的示意，在全部桨叶的图像暂存在CPU模块的内存队列中后，CPU控制模块205启动另一线程，CPU控制模块205依序读取内存队列的图像，由CPU控制模块205中的图像处理模块依序对读取的所述图像进行图像处理，以便根据各桨叶的图像确定各桨叶的高度。

作为本实施例的示意，获得图像后，CPU控制模块205根据阈值的算法对图形进行二值化黑白处理，然后采用膨胀算法使图像的边界更加明显，然后求最大连通域去除外部感染(譬如，假设桨叶落在图像上，图像上有一个黑影，那么可能出现鸟的图像，去除外部的干扰，块状)，桨叶的这一块黑区域，在黑区域内再找像素最低物理位置的最低点，点位于图像的像素点坐标位置，根据预先设定的像素坐标与实际物理位置的映射关系，确定该桨叶的位置高度，从而与基准桨叶的位置高度进行差算法，得到个浆液的同锥度。

作为本实施例的示意，本实施例的CPU控制模块205还优选但不限于通过局域网或者通讯接口与飞机上的数据管理计算机连接，以便CPU控制模块205将数据以及图像发送至数据管理计算机。

作为本实施例的示意，在数据管理计算机上设置有数据管理计算机通信功能模块，该模块主要完成和数据管理计算机进行通信，通过发送任务启动指令给数据管理计算机，通知数据管理计算机开启识别功能，数据管理计算机开启识别功能后，回复启动采集指令给CPU控制模块205，CPU控制模块205再将采集信息发送至数据管理计算机，完成采集功能。

作为本实施例的示意，旋翼锥体测量系统的CPU控制模块205还通过局域无线网络与地面处理系统无线连接，以便CPU控制模块205将各所述桨叶的共锥度信息以及图像数据等发送至地面处理系统。旋翼锥体测量系统通过以太网与地面配套保障设备进行相连，对旋翼锥体测量装置进行维护工作。如远程连接至旋翼锥体测量装置、实时传输拍摄图像、实时处理图像并计算同锥度、实时显示锥体测量装置器计算的同锥度、参与测量的图像回放、调整相机204系数、给下位机发送指令、采集桨叶片数等。

作为本实施例的示意，本实施例的CPU控制模块205在计算确定旋翼的同锥度后，将同锥度信息发送至飞机内的椎体测量控制盒300，还可以在椎体测量控制盒300上设置数码管305驱动电路304以及数码管305，通过数码管305显示当前测得的最大同锥度，以及该最大同锥度的桨叶，还可以但不限于显示其他信息，以便机组人员对当前的旋翼同锥度进行实时监测。

譬如，设置“测量装置”LED灯306以标示飞机旋翼上的旋翼锥体测量装置的工作状态，绿色表示正常，红色表示故障；

设置“控制盒”LED灯306以标示飞机内的锥体测量控制盒的工作状态，绿色表示正常，红色表示故障；

设置“准备好”LED灯306标示锥体测量装置和锥体测量控制盒的工作是否正常，以及转速是否达到要求，绿色表示正常，红色表示故障；

设置“桨叶”数码管305以显示最大同锥值的桨叶号；

设置“锥体测量值”的数码管305组以显示桨叶的最大的同锥度。

实施例2：

参见图1-6所示，本实施例提供了一种旋翼椎体监测系统，其主要包括：椎体测量装置200、以及椎体测量控制盒300，其中椎体测量装置200设置在飞机的旋翼径上，以对飞机的旋翼的同锥度进行监测，椎体测量控制盒300设置在飞机内，以便机组人员对椎体测量控制盒300的工作进行控制，以及查看旋翼的同锥度监测结果。

椎体测量装置200包括：第一电源模块206、方位角转速传感器201、倍频电路202、相机204、CPU控制模块205，第一电源模块206用于为椎体测量装置200内的各电子部件提供电源，方位角转速传感器201与所述倍频电路202电连接，倍频电路202与相机204的驱动电路、CPU控制模块205分别电连接。

方位角转速传感器201接收基准桨叶反射的反射光，向倍频电路202输出旋翼方位角信号，倍频电路202用于以当前被测飞机的桨叶片数为倍频系数，对旋翼方位角信号进行倍频处理，将生成的倍频信号作为同步拍摄信号，并且向相机204输出同步拍摄信号；CPU控制模块205用于控制相机204根据同步拍摄信号拍摄获取各桨叶的图像，根据各桨叶的图像确定各桨叶的高度，以根据各桨叶的高度以及基准桨叶的高度，确定各桨叶相对于基准桨叶的相对高度，从而确定旋翼的各桨叶的共锥度。其中，在进行拍摄时，各桨叶按照预定的速度，匀速旋转；

椎体测量控制盒300包括：第二电源模块301、微处理器302、控制按键303，第二电源模块301用于为椎体测量控制盒300内的电子部件供电，微处理器302与控制按键303电连接，还与椎体测量装置200的CPU控制模块205电连接，用于根据用户对控制按键303的操作控制椎体测量装置200的CPU控制模块205的工作。

详细旋翼椎体监测系统的工作原理详细参见实施例1的描述。

本实施例的椎体测量控制盒300包括：前盖板501以及后壳体502，其中LED灯以及数码管305设置在前盖板501前端，后壳体502固定在前盖板501后端，在后壳体502内设置有一腔体，当前盖板501与后盖板连接时，它们之间形成一密封腔体，在该腔体内设置电子线路板，包括但不限于第二电源模块301、微处理器302、控制按键303，第二电源模块301等电子部件。

作为本实施例的示意，本实施例的前盖板501相对于后壳体502的四周的宽度均凸出，在前盖板501的四顶点处设置有螺钉孔，在安装时，可以通过螺钉503将前盖板501安装在飞机内的操作平台上且基本与平台相平，而后壳体502嵌入在操作平台内，有利于提高安装的便利性以及应用操作的便利性。

作为本实施例的示意，本实施例的椎体测量装置200包括一壳体主体401，该壳体主体401的前后端部分别为空，在安装时，使相机204从壳体主体401的后端装入壳体主体401内，镜头面向前端，待相机204以及其他电子线路(第一电源模块206、倍频电路202以及CPU控制模块205等)均安装固定好在壳体主内后，采用后盖板402密封封堵在壳体主体401后端，采用前盖板403封堵壳体主体401的前端，且前盖板403的前端设置有一与镜头相匹配的开口404，以便相机204拍摄桨叶，顶部盖板408密封安装在壳体主体401的顶部，在顶部盖板408的顶部伸出设置有方位角转速传感器201，以监测旋翼的桨叶上的反光片反射过来的反射光而生成旋翼方位角信号。

参见图所示，在壳体主体401的左右侧面上分别设置有相对凹槽405，在顶部盖板408上设置凸棱406，壳体主体401、前盖板403、后盖板402以及顶部盖板408分别采用金属材料制成，采用该设计有利于提高本椎体测量装置200的散热性能，确保内部电子部件的正常工作。

作为本实施例的示意，在前盖板403、后盖板402以及顶部盖板408于壳体主体401之间分别垫有柔性导热垫圈407，以提高连接的密封度且避免刚性接触面直接接触而导致容易受震而导致连接容易松动的问题，且确保导热性提高散热性能。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种旋翼椎体监测系统，其特征是，包括：椎体测量装置、以及椎体测量控制盒，

所述椎体测量装置包括：第一电源模块、方位角转速传感器、倍频电路、相机、CPU控制模块，

所述第一电源模块用于为所述椎体测量装置提供电源，所述方位角转速传感器与所述倍频电路电连接，所述倍频电路与所述相机的驱动电路、CPU控制模块分别电连接，

所述方位角转速传感器用于接收基准桨叶反射的反射光，向所述倍频电路输出旋翼方位角信号，

所述椎体测量控制盒包括：第二电源模块、微处理器、控制按键，所述第二电源模块用于为所述椎体测量控制盒内的电子部件供电，所述微处理器与所述控制按键、以及所述椎体测量装置的CPU控制模块电连接。

2.根据权利要求1所述的旋翼椎体监测系统，其特征是，还包括：反光片，

所述反光片贴在所述基准桨叶的桨根处，所述旋翼每旋转一周，所述反光片每向所述方位角转速传感器反射一次所述反射光。

3.根据权利要求1所述的旋翼椎体监测系统，其特征是，

在所述CPU控制模块中还设置有内存队列，所述内存队列用于缓存各所述桨叶的图像。

4.根据权利要求1所述的旋翼椎体监测系统，其特征是，

在所述CPU控制模块中还设置有：

图像处理模块，用于对各所述桨叶的图像进行图像处理，确定各叶片图像的边界，确定各桨叶尖端的像素位置，以便根据各桨叶尖端的像素位置，确定各所述桨叶的高度，再而根据各所述桨叶的高度确定各所述桨叶的共锥度。