RU101185U1 - DEVICE FOR DYNAMIC BALANCING OF A HELICOPTER SCREW - Google Patents
DEVICE FOR DYNAMIC BALANCING OF A HELICOPTER SCREW Download PDFInfo
- Publication number
- RU101185U1 RU101185U1 RU2010134041/28U RU2010134041U RU101185U1 RU 101185 U1 RU101185 U1 RU 101185U1 RU 2010134041/28 U RU2010134041/28 U RU 2010134041/28U RU 2010134041 U RU2010134041 U RU 2010134041U RU 101185 U1 RU101185 U1 RU 101185U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- input
- output
- blade
- blades
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Of Balance (AREA)
Abstract
Устройство для динамической балансировки несущего винта вертолета, содержащее оптическую головку, узел обработки видеосигнала, содержащий блок предварительной обработки, блок выделения координат законцовок лопастей, блок усреднения координат законцовок лопастей, блок измерения временных интервалов, формирователь изображения лопастей и блок распознавания первой лопасти, и узел вывода информации, включающий блок накопления информации и блок индикации, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчик ускорения и узел обработки сигнала датчика ускорения, состоящий из аналогово-цифрового преобразователя, буфера-накопителя, адаптивного фильтра, блока анализа разбалансировки, полосового фильтра и блока быстрого преобразования Фурье, при этом выход датчика ускорения через аналогово-цифровой преобразователь соединен с буфером-накопителем, который накапливает сигнал датчика ускорения в течение одного оборота винта, а выходы буфера-накопителя соединены с блоком накопления информации, с блоком индикации, с входом адаптивного фильтра и с входом полосового фильтра, выход адаптивного фильтра соединен с входом блока анализа разбалансировки и с входом блока индикации, а выход полосового фильтра соединен с входом блока индикации и с входом блока быстрого преобразования Фурье, выход которого соединен с входом блока индикации, при этом выход блока распознавания первой лопасти соединен с входом буфера-накопителя, с входом адаптивного фильтра и с входом блока анализа разбалансировки. A device for dynamically balancing a rotor of a helicopter comprising an optical head, a video signal processing unit comprising a preliminary processing unit, a blade tip coordinate allocation unit, a blade tip coordinate averaging unit, a time interval measuring unit, a blade imager and a first blade recognition unit, and an output unit information, including an information storage unit and an indication unit, characterized in that it further comprises an acceleration sensor and a processing unit acceleration sensor signal, consisting of an analog-to-digital converter, a storage buffer, an adaptive filter, an unbalance analysis unit, a band-pass filter, and a fast Fourier transform unit, while the output of the acceleration sensor is connected via an analog-to-digital converter to a storage buffer that accumulates the sensor signal acceleration during one turn of the screw, and the outputs of the storage buffer are connected to the information storage unit, to the display unit, to the adaptive filter input and to the bandpass filter input, the adaptive filter output is connected to the input of the imbalance analysis unit and to the input of the display unit, and the output of the bandpass filter is connected to the input of the display unit and to the input of the fast Fourier transform unit, the output of which is connected to the input of the display unit, while the output of the recognition unit of the first blade is connected to the input storage buffer, with the input of the adaptive filter and with the input of the imbalance analysis unit.
Description
Полезная модель относится к оптико-электронной измерительной технике, и может быть использована для динамической балансировки несущего винта вертолета.The utility model relates to optical-electronic measuring equipment, and can be used for dynamic balancing of the rotor of a helicopter.
Вибрации винта вертолета могут быть вызваны как несоконусностью лопастей, так весовой разбалансировкой их. Целью балансировки несущего винта является достижение такого распределения веса лопастей, которое обеспечивает нормальную работу в рабочих режимах.The vibrations of the helicopter rotor can be caused by the inconsistency of the blades, as well as by their weight imbalance. The purpose of balancing the rotor is to achieve such a weight distribution of the blades that ensures normal operation in operating conditions.
Известно «Устройство для балансировки лопастей винтов вертолетов», патент №2138790, 1995 г., патентообладатель: Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн (US). Устройство обеспечивает как поперечную, так и продольную балансировку лопастей вертолетных винтов. Устройство включает в себя станину, на которой установлено четверо весов, которые расположены вблизи четырех углов лопасти и составляют четыре взаимосвязанные пары, предназначенные для измерения фактической продольной и поперечной уравновешенности лопасти. Весы функционально связаны с микропроцессором, в который заложены данные о заданных балансировочных параметрах балансируемой лопасти. Балансировочные параметры изменяют путем целенаправленного добавления веса на соответствующие точки поверхностей лопасти либо целенаправленного удаления веса. Недостатком данного решения являются громоздкость конструкции и высокая трудоемкость измерений. Кроме того, это решение применимо только для статической балансировки лопастей винта вертолета.The known "Device for balancing rotor blades of helicopters", patent No. 2138790, 1995, patent holder: United Technologies Technologies Corporation (US). The device provides both transverse and longitudinal balancing of the helicopter propeller blades. The device includes a bed on which four weights are installed, which are located near the four corners of the blade and make up four interconnected pairs designed to measure the actual longitudinal and transverse balance of the blade. The scales are functionally connected with a microprocessor, which contains data on the given balancing parameters of the balanced blade. The balancing parameters are changed by purposefully adding weight to the corresponding points on the surfaces of the blade or by purposefully removing weight. The disadvantage of this solution is the cumbersome design and the high complexity of the measurements. In addition, this solution is applicable only for the static balancing of helicopter rotor blades.
Наиболее близким к заявленному решению, взятым за прототип является устройство для измерения несоконусности лопастей несущего винта вертолета, описанное в патенте №93777, 2009 г., патентообладатель Борисов Ю.А. Устройство содержит оптическую головку, включающую объектив, оптически связанное с ним фотоприемное устройство и аналого-цифровой преобразователь, узел обработки видеосигнала, содержащий компаратор, формирователь межкадровой разности, формирователь усредненного кадра изображения, амплитудный детектор, блок выделения координат законцовок лопастей, блок усреднения координат законцовок лопастей, формирователь изображения лопастей и блок распознавания первой лопасти и блок вывода информации. Заявленное решение позволяет определить соконусность вращения лопастей несущего винта не только при опробовании на земле, но и на режиме висения, и на всех полетных режимах. Это позволяет отрегулировать соконусность вращения лопастей в полете с целью уменьшения вибрации вертолета и сокращения расхода топлива.Closest to the claimed solution, taken as a prototype is a device for measuring inconsistency of the rotor blades of a helicopter, described in patent No. 93777, 2009, patent holder Borisov Yu.A. The device comprises an optical head, including a lens, an optically coupled photodetector and an analog-to-digital converter, a video signal processing unit comprising a comparator, an interframe difference shaper, an average image frame shaper, an amplitude detector, a blade tip coordinate allocation unit, a blade tip coordinate averaging unit , a shaper image of the blades and the recognition unit of the first blade and the information output unit. The claimed solution allows us to determine the coconus of rotation of the rotor blades, not only when tested on the ground, but also in the hover mode, and in all flight modes. This allows you to adjust the coconus rotation of the blades in flight in order to reduce the vibration of the helicopter and reduce fuel consumption.
Отсутствие канала для виброизмерений не дает возможности точно оценить вибрацию, на устранение которой, и направлено уменьшение несоконусности лопастей. Часто даже при сведенном конусе вибрация вертолета на оборотной частоте остается высокой. И тогда нужна дополнительная динамическая регулировка по устранению дисбаланса лопастей.The absence of a channel for vibration measurements makes it impossible to accurately assess the vibration, the elimination of which is aimed at reducing the inconsistency of the blades. Often, even with a reduced cone, the vibration of the helicopter at the reverse frequency remains high. And then you need additional dynamic adjustment to eliminate the imbalance of the blades.
Задачей заявленного решения является повышение точности и надежности динамической балансировки несущего винта вертолета и повышение удобства измерений.The objective of the claimed solution is to increase the accuracy and reliability of the dynamic balancing of the rotor of the helicopter and increase the convenience of measurements.
Поставленная цель достигается за счет того, что известное устройство, содержащее оптическую головку, узел обработки видеосигнала, содержащий блок предварительной обработки, блок выделения координат законцовок лопастей, блок усреднения координат законцовок лопастей, блок измерения временных интервалов, формирователь изображения лопастей и блок распознавания первой лопасти, и узел вывода информации, включающий блок накопления информации и блок индикации, дополнительно содержит датчик ускорения и узел обработки сигнала датчика ускорения, состоящий из аналогово-цифрового преобразователя, буфера-накопителя, адаптивного фильтра, блока анализа разбалансировки, полосового фильтра и блока быстрого преобразования Фурье, при этом выход датчика ускорения через аналогово-цифровой преобразователь соединен с буфером-накопителем, который накапливает сигнал датчика ускорения в течении одного оборота винта, а выходы буфера-накопителя соединены с блоком накопления информации, с блоком индикации, с входом адаптивного фильтра и с входом полосового фильтра, выход адаптивного фильтра соединен с входом блока анализа разбалансировки и с входом блока индикации, а выход полосового фильтра соединен с входом блока индикации и с входом блока быстрого преобразования Фурье, выход которого соединен с входом блока индикации, при этом выход блока распознавания первой лопасти соединен с входом буфера-накопителя, с входом адаптивного фильтра и с входом блока анализа разбалансировки.This goal is achieved due to the fact that the known device containing an optical head, a video signal processing unit, comprising a preliminary processing unit, a block for selecting the coordinates of the tips of the blades, a unit for averaging the coordinates of the tips of the blades, a unit for measuring time intervals, an imaging unit for the image of the blades and a recognition unit for the first blade, and an information output unit including an information storage unit and an indication unit further comprises an acceleration sensor and an accelerator sensor signal processing unit consisting of an analog-to-digital converter, a storage buffer, an adaptive filter, an unbalance analysis unit, a band-pass filter, and a fast Fourier transform unit, while the output of the acceleration sensor is connected via an analog-to-digital converter to the storage buffer, which stores the acceleration sensor signal in during one turn of the screw, and the outputs of the storage buffer are connected to the information storage unit, to the display unit, to the adaptive filter input and to the bandpass filter input, the adaptive filter output RA is connected to the input of the imbalance analysis unit and to the input of the display unit, and the output of the bandpass filter is connected to the input of the display unit and to the input of the fast Fourier transform unit, the output of which is connected to the input of the display unit, while the output of the recognition unit of the first blade is connected to the input of the buffer drive, with the input of the adaptive filter and with the input of the imbalance analysis unit.
Технический результат, получаемый при реализации предложенного решения, состоит в том, что помимо регулировки лопастей несущего винта, имеющей целью уменьшение разлета траекторий законцовок лопастей на разных режимах и приводящей к уменьшению вибрации вертолета, заявленное устройство позволяет определить степень и направление смещения центра тяжести относительно оси несущего винта и выдает информацию о весовой коррекции - массе требуемого балансировочного груза и месте расположения его, т.е. обеспечивает возможность производить полную балансировку несущего винта вертолета.The technical result obtained by the implementation of the proposed solution is that in addition to adjusting the rotor blades, which aims to reduce the expansion of the trajectories of the tips of the blades in different modes and leading to a decrease in the vibration of the helicopter, the claimed device allows you to determine the degree and direction of displacement of the center of gravity relative to the axis of the bearing screw and gives information about the weight correction - the weight of the required balancing weight and its location, i.e. provides the ability to fully balance the rotor of the helicopter.
Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет того, что устройство содержит датчик ускорения, который устанавливается рядом с балансируемым винтом, а в качестве сигнала отметчика оборотов используется сигнал, вырабатываемый устройством определения несоконусности лопастей несущего винта в момент появления отмаркированной лопасти в поле зрения видеокамеры. Однострочная камера, направленная на законцовки лопастей, сканирует изображение на высокой частоте (например 2 кГц), что позволяет даже при высоких оборотах несущего винта (4 об/сек) получить 500 изображений за один оборот винта, т.е. появление в поле зрения камеры первой лопасти, относительно которой будет вестись отсчет, фиксируется с точностью выше 1 градуса, этого обычно достаточно для работы по балансировке. Узел обработки сигнала оптической головки формирует отметку первой лопасти. В устройстве использован принцип фильтрации движущихся объектов на фоне неподвижных. Одновременно с камерой работает канал ввода сигнала от датчика ускорения. В узле обработки сигнала датчика ускорения сигнал с датчика связывается с отметкой первой лопасти. Из полученного сигнала датчика ускорения выделяется основная гармоника частоты оборота винта. Блок анализа разбалансировки по амплитуде этой гармоники и фазе относительно отметки первой лопасти определяет точку дисбаланса на несущем винте, в которой необходимо провести коррекцию массы.The achievement of the specified technical result is ensured by the fact that the device contains an acceleration sensor, which is installed next to the balanced rotor, and the signal generated by the rotor blade inconsistency detection device when the marked blade appears in the camera’s field of view is used as a speed indicator signal. A single-line camera aimed at the tips of the blades scans the image at a high frequency (for example, 2 kHz), which allows even at high rotor speeds (4 rpm) to obtain 500 images per rotor revolution, i.e. the appearance of the first blade in the field of view of the camera, relative to which the reference will be taken, is recorded with an accuracy of more than 1 degree, this is usually enough to work on balancing. The signal processing unit of the optical head forms the mark of the first blade. The device uses the principle of filtering moving objects against stationary ones. Simultaneously with the camera, the signal input channel from the acceleration sensor works. In the node for processing the signal of the acceleration sensor, the signal from the sensor is associated with the mark of the first blade. From the received signal of the acceleration sensor, the main harmonic of the rotational speed of the screw is extracted. The imbalance analysis unit according to the amplitude of this harmonic and phase relative to the mark of the first blade determines the imbalance point on the rotor, in which it is necessary to carry out mass correction.
Вместо отметчика первой лопасти, которым обычно комплектуется подобное устройство, отметку первой лопасти получают с устройства определения несоконусности. Оно не столь критично к месту установки на вертолете, что позволяет более оперативно разворачивать систему на борту, не используя специальных креплений снаружи корпуса вертолета. При этом решается и задача полной видеозаписи событий (поведения лопастей в разных режимах) дополненная сопутствующей записью вибрации на вертолете. Это позволяет производить обработку результатов отдельно от режима испытаний, полностью восстанавливая картину испытаний путем воспроизведения записанного цифрового потока с носителя информации вместо потока данных от измерительных блоков.Instead of the marker of the first blade, which is usually equipped with such a device, the mark of the first blade is obtained from the device for determining inconsistency. It is not so critical to the installation location on the helicopter, which allows you to more quickly deploy the system on board without using special mounts outside the helicopter body. At the same time, the problem of a complete video recording of events (the behavior of the blades in different modes) is supplemented by the accompanying recording of vibration on a helicopter. This allows you to process the results separately from the test mode, completely restoring the test picture by playing back the recorded digital stream from the storage medium instead of the data stream from the measuring units.
В заявленном устройстве использован полностью цифровой канал без аналоговых элементов обработки, что позволяет применить современные высокоинтегрированные цифровые микросхемы и весь канал обработки разместить в минимальном количестве корпусов микросхем, что позволяет сократить габариты и вес устройства, повысить надежность работы, уменьшить потребление энергии, включить в одно устройство возможность переключения настройки на разные типы винтокрылых машин с разным количеством лопастей, кроме этого в цифровом канале каждый обрабатываемый пиксел фотоприемного устройства имеет свой физический адрес, что позволяет после проведения калибровки измерять расстояния между законцовками лопастей количеством элементов фотоприемника, разделяющим изображения траекторий законцовок лопастей. Таким образом, цифровой канал позволяет сохранить геометрическую привязку объектов к номерам элементов ПЗС, в которых они были обнаружены и, соответственно, точность измерения относительного положения объектов определяется расстоянием между объектами, переданными двумя соседними элементами ПЗС. Цифровой поток также можно напрямую записывать на носитель информации, и таким образом получить полную видеозапись событий, обработку которой произвести отдельно от режима испытаний.The claimed device uses a fully digital channel without analog processing elements, which allows the use of modern highly integrated digital microcircuits and the entire processing channel can be placed in a minimum number of microcircuit cases, which reduces the dimensions and weight of the device, improves reliability, reduces power consumption, and incorporates it into one device the ability to switch settings to different types of rotorcraft with a different number of blades, in addition, each digital processing channel Vai pixel photodetector has a physical address that enables calibration after measuring the distance between the blades wingtips amount photodetector elements separating trajectories image endings blades. Thus, the digital channel allows you to save the geometric reference of objects to the numbers of the CCD elements in which they were found and, accordingly, the accuracy of measuring the relative position of objects is determined by the distance between the objects transmitted by two adjacent CCD elements. The digital stream can also be directly recorded on the storage medium, and thus receive a complete video recording of events, the processing of which is carried out separately from the test mode.
Заявленная совокупность признаков неизвестна заявителю из доступных источников информации, на основании чего можно сделать вывод о том, что заявленное решение является новым.The claimed combination of features is unknown to the applicant from available sources of information, on the basis of which it can be concluded that the claimed solution is new.
Анализ известных решений показывает, что заявленное решение позволяет осуществить процесс динамической балансировки несущего винта вертолета не применявшимся ранее устройством.Analysis of the known solutions shows that the claimed solution allows the process of dynamic balancing of the rotor of the helicopter not previously used device.
Заявленное решение поясняется чертежами, где:The claimed solution is illustrated by drawings, where:
На фиг.1 представлена блок-схема устройства;Figure 1 presents a block diagram of a device;
Блок-схема устройства содержит оптическую головку 1, узел обработки сигнала оптической головки 8, узел для хранения и отображения информации 11, датчик ускорения 12 и узел обработки сигнала датчика ускорения 19. Узел сохранения и отображения информации 11 состоит из блока накопления информации 9 и блока индикации 10.The block diagram of the device includes an optical head 1, a signal processing unit of the optical head 8, a node for storing and displaying information 11, an acceleration sensor 12, and a signal processing unit of the acceleration sensor 19. The information storage and display unit 11 consists of an information storage unit 9 and an indication unit 10.
Узел обработки сигнала 8 содержит блок предварительной обработки сигнала 2, блок выделения координат законцовок лопастей 3, блок измерения временных интервалов 4, блок усреднения координат законцовок лопастей 5, формирователь изображения лопастей 7 и блок распознавания первой лопасти 6. Выход блока предварительной обработки сигнала 2 соединен с входом блока выделения координат законцовок лопастей 3, с входом блока измерения временных интервалов 4 и с входом формирователя изображения лопастей 7. Выход блока выделения координат законцовок лопастей 3 соединен с входом блока усреднения координат законцовок лопастей 5 и с входом формирователя изображения лопастей 7. Выход блока измерения временных интервалов 4 соединен с входом блока усреднения координат законцовок лопастей 5, с входом блока распознавания первой лопасти 6, с входом блока накопления информации 9 и с входом блока индикации 10. На вход блока распознавания первой лопасти 6 поступает также сигнал с блока усреднения координат законцовок лопастей 5 и с выхода формирователя изображения лопастей 7. С выхода блока распознавания первой лопасти 6 сигнал поступает на вход блока накопления информации 9 и вход блока индикации 10, а также на вход буфера-накопителя 14 узла обработки сигнала датчика ускорения 19, на вход адаптивного фильтра 15 и на вход блока анализа разбалансировки 16.The signal processing unit 8 comprises a signal preprocessing unit 2, a unit for selecting the coordinates of the tips of the blades 3, a unit for measuring time intervals 4, an averaging unit for coordinates of the tips of the blades 5, an imaging unit for the blades 7 and a recognition unit for the first blade 6. The output of the unit for processing the signal 2 the input of the block for selecting the coordinates of the endings of the blades 3, with the input of the block for measuring time intervals 4 and with the input of the imager of the image of the blades 7. The output of the block for selecting the coordinates of the endings of l the mouth 3 is connected to the input of the unit for averaging the coordinates of the tips of the blades 5 and to the input of the imager of the image of the blades 7. The output of the unit for measuring time intervals 4 is connected to the input of the unit for averaging the coordinates of the tips of the blades 5, with the input of the recognition unit of the first blade 6, with the input of the information storage unit 9 and with the input of the display unit 10. The input from the recognition unit of the first blade 6 also receives a signal from the block of averaging the coordinates of the tips of the blades 5 and from the output of the image former of the blades 7. From the output of the recognition unit Nia first blade 6 applied to the input signal storage unit 9 and the information input display unit 10 and also to the input of the acceleration signal processing unit the storage buffer 14 of the sensor 19, the input of the adaptive filter 15 and the input analysis unit 16 imbalance.
Узел обработки сигнала датчика ускорения 19 содержит аналогово-цифровой преобразователь 13 (АЦП), буфер-накопитель 14, адаптивный фильтр 15, блок анализа разбалансировки 16, полосовой фильтр 17, блок быстрого преобразования Фурье (БПФ) 18, при этом выход датчика ускорения 12 через аналогово-цифровой преобразователь 13 соединен с буфером-накопителем 14, а выходы буфера-накопителя 14 соединены с блоком накопления информации 9, с блоком индикации 10, с входом адаптивного фильтра 15 и с входом полосового фильтра 17, выход адаптивного фильтра 15 соединен с входом блока анализа разбалансировки 16 и с входом блока индикации 10, а выход полосового фильтра 17 соединен с входом блока индикации 10 и с входом блока быстрого преобразования Фурье 18, выход которого соединен с входом блока индикации 10.The node for processing the signal of the acceleration sensor 19 contains an analog-to-digital converter 13 (ADC), a buffer memory 14, an adaptive filter 15, an imbalance analysis block 16, a bandpass filter 17, a fast Fourier transform (FFT) 18, and the output of the acceleration sensor 12 through the analog-to-digital converter 13 is connected to the storage buffer 14, and the outputs of the storage buffer 14 are connected to the information storage unit 9, to the display unit 10, with the input of the adaptive filter 15 and with the input of the band-pass filter 17, the output of the adaptive filter 15 is connected to the input ohm of the imbalance analysis unit 16 and with the input of the display unit 10, and the output of the bandpass filter 17 is connected to the input of the display unit 10 and to the input of the fast Fourier transform unit 18, the output of which is connected to the input of the display unit 10.
Перед началом измерений производят маркировку базовой лопасти и задают необходимые параметры испытуемого вертолета (количество лопастей, расстояние от объектива до законцовки лопасти и т.д.). Датчик ускорения 12 присоединяется к неподвижным частям корпуса вертолета с заведомо определенной для него ориентацией по осям X, Y и Z относительно корпуса вертолета.Before starting the measurements, the base blade is marked and the necessary parameters of the tested helicopter are set (the number of blades, the distance from the lens to the tip of the blade, etc.). The acceleration sensor 12 is attached to the fixed parts of the helicopter body with a known orientation for it along the axes X, Y and Z relative to the helicopter body.
Оптическая головка 1 на основе однострочного прибора с зарядовой связью (ПЗС) с количеством фоточувствительных элементов в строке 2048 формирует изображение неба, периодически перекрываемое лопастями. Ориентирована оптическая головка 1 так, что при пересечении лопастью ее оптической оси строка ПЗС должна быть развернута в плоскости фокусировки изображения от законцовки лопасти к оси несущего винта и захватывать область изображения за законцовкой лопасти и часть лопасти. Скорость генерации кадров изображения такова, что за время прохождения очередной лопасти оптическая головка 1 сформирует несколько однострочных кадров изображения, в которых будет присутствовать сигнал лопасти. Сигнал с оптической головки 1 подается на блок предварительной обработки сигнала 2 узла обработки видеосигнала 8. Он формирует сигнал межкадровой разности, не содержащий фоновой составляющей в области изображения, свободной от лопастей, и анализируя амплитуду этого сигнала находит кадры, содержащие изображение лопасти, по которым блок выделения координат законцовок лопастей 3 определяет минимальную координату законцовки лопасти, которая и считается искомой. Для повышения достоверности измерений в условиях вибрации летательного аппарата, приводящей к погрешности измерения координат законцовок лопастей, маневрирования и ветра, вызывающих покачивания лопастей, применен блок усреднения координат законцовок лопастей 5, в котором координата законцовки каждой лопасти усредняется по заданному количеству оборотов несущего винта. Блок измерения временных интервалов 4 фиксирует периодичность появления серий кадров с признаком наличия сигнала лопасти, усредняет ее и вычисляет реальную скорость вращения несущего винта, кроме этого он прогнозирует временные границы ожидания пролета следующей лопасти перед объективом с учетом инерции несущего винта и в случае их нарушения, например, из-за направления ФПУ против солнца или выхода законцовки лопасти за край области отображения, вырабатывает признак сбоя синхронизации лопастей, вызывающий перезапуск процедуры усреднения координат лопастей. Формирователь изображения лопастей 7 содержит массив памяти, разделенный на сегменты, количество которых соответствует количеству лопастей несущего винта вертолета, а количество строк в сегментах заведомо больше, чем однострочных кадров, на которые проецируется одна пролетающая лопасть при самой медленной рабочей скорости вращения несущего винта. Текущий видеосигнал межкадровой разности с выхода блока предварительной обработки сигнала 2 запоминается в строки текущего сегмента памяти, для подряд идущих кадров, в которых найден сигнал от лопасти, затем выбирается следующий сегмент памяти и запись повторяется при тех же условиях и так далее, пока не заполнятся все сегменты. Таким образом, из общего потока кадров выбираются только содержащие изображение лопасти, что резко уменьшает объем информации, необходимый для дальнейшей обработки. Получается двумерный массив, в котором по 2048 элементов в строках, а в столбцах - количество строк в сегменте, умноженное на количество сегментов. Блок распознавания первой лопасти 6 получает картинку лопастей от формирователя 7, и адрес начала лопасти в каждом сегменте от блока 5 и запускает алгоритм поиска окрашенного пятна на одной из лопастей. После нахождения пятна производится нумерация лопастей от окрашенной базовой.An optical head 1 based on a single-line charge-coupled device (CCD) with the number of photosensitive elements in line 2048 forms an image of the sky periodically overlapped by the blades. The optical head 1 is oriented so that when the blade intersects its optical axis, the CCD line should be deployed in the image focusing plane from the tip of the blade to the axis of the rotor and capture the image area behind the tip of the blade and part of the blade. The speed of generating image frames is such that during the passage of the next blade, the optical head 1 will generate several single-line image frames in which the blade signal will be present. The signal from the optical head 1 is fed to the signal preprocessing unit 2 of the video signal processing unit 8. It generates an interframe difference signal that does not contain a background component in the image area free from the blades, and, analyzing the amplitude of this signal, finds frames containing the image of the blade along which the block allocation of coordinates of the tips of the blades 3 determines the minimum coordinate of the tip of the blade, which is considered to be the desired one. To increase the reliability of measurements in the conditions of vibration of the aircraft, which leads to an error in measuring the coordinates of the tips of the blades, maneuvering and wind, causing the blades to sway, an averaging unit for the coordinates of the tips of the blades 5 is used, in which the coordinate of the tips of each blade is averaged over a given number of rotor rotations. The time interval measurement unit 4 fixes the frequency of occurrence of a series of frames with a sign of the presence of a blade signal, averages it and calculates the actual rotor speed, in addition, it predicts the time limits for the next blade to fly in front of the lens, taking into account the inertia of the rotor and if they are violated, for example , due to the direction of the FPU against the sun or the exit of the tip of the blade beyond the edge of the display area, it develops a sign of failure of the synchronization of the blades, causing a restart of the averaging procedure coordinates of the blades. The imaging device of the blades 7 contains a memory array divided into segments, the number of which corresponds to the number of rotor blades of the helicopter, and the number of lines in the segments is obviously larger than the single-line frames onto which one flying blade is projected at the slowest operating rotor speed. The current video signal of the inter-frame difference from the output of the signal preprocessing unit 2 is stored in the lines of the current memory segment, for consecutive frames in which the signal from the blade is found, then the next memory segment is selected and the recording is repeated under the same conditions and so on, until all are filled segments. Thus, only blades containing an image are selected from the total frame stream, which dramatically reduces the amount of information needed for further processing. The result is a two-dimensional array, in which there are 2048 elements per row, and in columns the number of rows in a segment multiplied by the number of segments. The recognition unit of the first blade 6 receives a picture of the blades from the shaper 7, and the address of the beginning of the blade in each segment from block 5 and starts the search algorithm for a colored spot on one of the blades. After finding the spot, the blades are numbered from the painted base.
Сигнал с датчика ускорения 12 поступает на вход АЦП 13 узла обработки сигнала датчика ускорения 19. АЦП 13 оцифровывает сигнал и передает его в буфер-накопитель 14, который накапливает сигнал датчика ускорения 12 в течение одного оборота винта (виброграмма), чтобы передать эту информацию в устройство накопления информации 9 одновременно с кадром изображения лопастей, полученным за этот период времени. С блока распознавания первой лопасти 6 на вход буфер-накопителя 14 поступает информация о времени появления первой лопасти. С выхода буфера-накопителя 14 сигнал вибрации за полный оборот винта поступает в блок накопления информации 9, одновременно с видеокадром лопастей, переданным формирователем изображения лопастей 7.The signal from the acceleration sensor 12 is fed to the input of the ADC 13 of the signal processing unit of the acceleration sensor 19. The ADC 13 digitizes the signal and transfers it to the buffer storage 14, which accumulates the signal from the acceleration sensor 12 during one turn of the screw (vibrogram) to transmit this information to the information storage device 9 simultaneously with the image frame of the blades obtained for this period of time. From the recognition unit of the first blade 6 to the input of the buffer storage 14 receives information about the time of appearance of the first blade. From the output of the storage buffer 14, the vibration signal for a complete revolution of the screw enters the information storage unit 9, simultaneously with the video frame of the blades transmitted by the image forming device of the blades 7.
С выхода буфер-накопителя 14 на вход блока индикации 10 поступает также полный сигнал вибрации в точке крепления датчика ускорения в рабочей полосе частот датчика (например, от 0 до 400 Гц).From the output of the buffer storage device 14, a complete vibration signal at the point of attachment of the acceleration sensor in the working frequency band of the sensor (for example, from 0 to 400 Hz) also arrives at the input of the display unit 10.
С выхода буфер-накопителя 14 сигнал поступает также на вход полосового фильтра 17. Переключением полос фильтра 17 выделяют для анализа отдельные составляющие сигнала вибрации, вызванные разными узлами вертолета - рулевым винтом, несущим винтом, лопастями и т.д. С выхода полосового фильтра 17 сигнал поступает на вход блока индикации 10 для визуального анализа. Этот же сигнал с выхода полосового фильтра 17 поступает на вход блока индикации 10 через блок БПФ (быстрого преобразования Фурье) 18, который раскладывает сигнал на гармонические составляющие, позволяя оценить вклад в общий сигнал вибрации отдельных узлов вертолета и внешних факторов (воздушные ямы, турбулентные потоки и т.д.)From the output of the buffer storage 14, the signal also enters the input of the band-pass filter 17. By switching the bands of the filter 17, separate components of the vibration signal are selected for analysis caused by different components of the helicopter — the tail rotor, the main rotor, the blades, etc. From the output of the bandpass filter 17, the signal is input to the display unit 10 for visual analysis. The same signal from the output of the bandpass filter 17 is fed to the input of the display unit 10 through the FFT (fast Fourier transform) unit 18, which decomposes the signal into harmonic components, allowing you to evaluate the contribution to the overall signal of vibration of the individual nodes of the helicopter and external factors (air holes, turbulent flows etc.)
С буфера-накопителя 14 сигнал поступает также на вход адаптивного фильтра 15, на вход которого поступает также сигнал с выхода блока распознавания первой лопасти 6. Адаптивный фильтр 15 автоматически настраивается на выделение основной (1-ой) гармоники оборотной частоты (той частоты, с которой вращается несущий винт вертолета). С выхода адаптивного фильтра 15 сигнал подается на вход блока индикации 10 для визуальной оценки. При правильной балансировке - амплитуда сигнала будет минимальна, увеличение амплитуды свидетельствует о разбалансировке винта либо несоконусности лопастей.From the storage buffer 14, the signal also enters the input of the adaptive filter 15, the input of which also receives the signal from the output of the recognition unit of the first blade 6. The adaptive filter 15 is automatically tuned to highlight the main (first) harmonic of the reverse frequency (the frequency with which helicopter rotor rotates). From the output of the adaptive filter 15, the signal is fed to the input of the display unit 10 for visual evaluation. With proper balancing - the signal amplitude will be minimal, an increase in amplitude indicates the unbalance of the screw or the inconsistency of the blades.
С выхода адаптивного фильтра 15 основная гармоника оборотной частоты несущего винта подается на вход блока анализа разбалансировки 16, на который подается также информация о расположении первой лопасти с блока распознавания первой лопасти 6. С учетом этой информации, блок 16 определяет степень и направление смещения центра тяжести относительно оси несущего винта и выдает информацию о весовой коррекции - массе требуемого балансировочного груза и месте расположения его.From the output of the adaptive filter 15, the main harmonic of the rotor rotational frequency is fed to the input of the imbalance analysis unit 16, which also receives information about the location of the first blade from the recognition unit of the first blade 6. Based on this information, block 16 determines the degree and direction of the center of gravity relative to the axis of the rotor and gives information about the weight correction - the mass of the required balancing weight and its location.
Блок накопления информации 9 позволяет сохранять в произвольные моменты времени измеренные значения вибрации и взаимного расположения траекторий законцовок лопастей, скорость несущего винта, а также вести видеозапись фрагментами или постоянно поведения законцовок лопастей на разных испытательных режимах с последующим воспроизведением записи. Блок индикации 10 визуально отображает график зависимости амплитуды сигнала вибрации от времени в точке крепления датчика ускорения в рабочей полосе частот датчика, отфильтрованные составляющие сигнала вибрации в разных частотных полосах, частотный спектр сигнала вибрации в полном частотном диапазоне датчика или в отдельных полосах, амплитуду и фазу основной (1-ой) гармоники оборотной частоты несущего винта вертолета, в случае проведения балансировки расчетное расположение и вес балансировочных грузов для установки на несущем винте, взаимное расположение законцовок лопастей в вертикальной плоскости, относительное смещение траекторий законцовок в миллиметрах, нумерацию лопастей, скорость вращения несущего винта и другие параметры. Технически блоки 6, 9, 10, 15, 16, 17 и 18 выполнены в виде ноутбука с соответствующим программным обеспечением.The information storage unit 9 allows you to save at arbitrary points in time the measured values of vibration and relative position of the trajectories of the tips of the blades, the speed of the rotor, as well as video recordings of fragments or constantly the behavior of the tips of the blades in different test modes with subsequent playback of the recording. The display unit 10 visually displays a graph of the dependence of the amplitude of the vibration signal on time at the attachment point of the acceleration sensor in the working frequency band of the sensor, the filtered components of the vibration signal in different frequency bands, the frequency spectrum of the vibration signal in the full frequency range of the sensor or in separate bands, the amplitude and phase of the main (1st) harmonics of the working frequency of the rotor of the helicopter, in case of balancing, the estimated location and weight of the balancing weights for installation on the rotor, in the borrowed location of the tips of the blades in a vertical plane, the relative displacement of the trajectories of the tips in millimeters, the numbering of the blades, the rotational speed of the rotor and other parameters. Technically, blocks 6, 9, 10, 15, 16, 17, and 18 are made in the form of a laptop with appropriate software.
Компьютер блока обработки оснащен программным обеспечением для анализа полученной информации об испытаниях и выработки рекомендаций по регулировке. Вся полученная при испытаниях информация сохраняется в компьютерной базе данных и может быть использована для дальнейшей обработки. Аппаратура легко перенастраивается для различных типов вертолетов, имеющих разную длину и ширину лопастей, и их количество.The computer of the processing unit is equipped with software for analyzing the received information about the tests and making recommendations for adjustment. All information obtained during the tests is stored in a computer database and can be used for further processing. The equipment is easily reconfigurable for various types of helicopters having different lengths and widths of the blades, and their number.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010134041/28U RU101185U1 (en) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | DEVICE FOR DYNAMIC BALANCING OF A HELICOPTER SCREW |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010134041/28U RU101185U1 (en) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | DEVICE FOR DYNAMIC BALANCING OF A HELICOPTER SCREW |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU101185U1 true RU101185U1 (en) | 2011-01-10 |
Family
ID=44055091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010134041/28U RU101185U1 (en) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | DEVICE FOR DYNAMIC BALANCING OF A HELICOPTER SCREW |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU101185U1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105277314A (en) * | 2014-07-08 | 2016-01-27 | 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 | Helicopter blade dynamic balance experiment platform hinge moment parameter correction method |
| RU2628034C1 (en) * | 2016-10-18 | 2017-08-14 | Акционерное общество "Научно-Производственное предприятие "Топаз" | Control method for dynamic balancing of helicopter main and steering rotor blades |
| RU2711109C1 (en) * | 2019-06-10 | 2020-01-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Опытно-конструкторское бюро "Авиаавтоматика" | Integrated system for recording data, diagnosing the technical and physical state of the human-machine system |
| CN113534093A (en) * | 2021-08-13 | 2021-10-22 | 北京环境特性研究所 | Propeller blade number inversion method for airplane target and target identification method |
| RU2789233C1 (en) * | 2022-07-27 | 2023-01-31 | Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") | Method and device for measuring flying movement, conicusness and convergence of aircraft rotor blades |
-
2010
- 2010-08-13 RU RU2010134041/28U patent/RU101185U1/en active
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105277314A (en) * | 2014-07-08 | 2016-01-27 | 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 | Helicopter blade dynamic balance experiment platform hinge moment parameter correction method |
| CN105277314B (en) * | 2014-07-08 | 2018-03-02 | 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 | A kind of Helicopter Blade Dynamic Balance Test platform hinge moment parameter correction method |
| RU2628034C1 (en) * | 2016-10-18 | 2017-08-14 | Акционерное общество "Научно-Производственное предприятие "Топаз" | Control method for dynamic balancing of helicopter main and steering rotor blades |
| RU2711109C1 (en) * | 2019-06-10 | 2020-01-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Опытно-конструкторское бюро "Авиаавтоматика" | Integrated system for recording data, diagnosing the technical and physical state of the human-machine system |
| CN113534093A (en) * | 2021-08-13 | 2021-10-22 | 北京环境特性研究所 | Propeller blade number inversion method for airplane target and target identification method |
| CN113534093B (en) * | 2021-08-13 | 2023-06-27 | 北京环境特性研究所 | Method for inverting number of propeller blades of aircraft target and target identification method |
| RU2789233C1 (en) * | 2022-07-27 | 2023-01-31 | Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") | Method and device for measuring flying movement, conicusness and convergence of aircraft rotor blades |
| RU2804546C1 (en) * | 2022-08-22 | 2023-10-02 | Федеральное автономное учреждение "Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С.А. Чаплыгина" | Method for determining and eliminating individual differences in rotor blades of rotary-wing aircraft |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9014460B2 (en) | Apparatus to measure blade vibration in a turbine engine based on series of images exposed by an imager in response to a sequence of illumination bursts | |
| RU101185U1 (en) | DEVICE FOR DYNAMIC BALANCING OF A HELICOPTER SCREW | |
| US20170054950A1 (en) | Systems and methods of analyzing moving objects | |
| CN105173111A (en) | Portable vibration monitoring and maintenance system for helicopter | |
| US9869548B2 (en) | Method for determining the inclination of a tower | |
| RU2441807C1 (en) | Device for dynamic balance of helicopter rotor | |
| CN107076640B (en) | Method and device for monitoring an aircraft engine impeller by means of a measurement of the equilibrium position | |
| JP2019521429A5 (en) | ||
| RU2005119883A (en) | METHOD AND DEVICE FOR DETECTING PERFORMANCE OF Aircraft | |
| CN104111154B (en) | Vibration trend analysis method and vibration trend analysis system of wind generating set | |
| JP2011203057A (en) | Distance measuring instrument for flying object and flying object position measuring instrument | |
| CN109813526B (en) | Astronomical positioning-based optical telescope external field tracking precision detection method | |
| CA2788799A1 (en) | High-density wind velocity data collection for wind turbine | |
| US20170188988A1 (en) | Systems and methods for imbalance measurement of rotating machinery | |
| JP5680476B2 (en) | Method and apparatus for measuring vibration and dimensions of structures by non-contact measurement | |
| RU2415053C1 (en) | Method to measure non-in-track condition of helicopter rotor blades and device for its realisation | |
| CN110702016A (en) | Power transmission line icing measurement system and method | |
| CN105674897A (en) | Method and device of measuring object height | |
| CN108645602B (en) | System and method for comprehensively measuring blade tip clearance and blade rotating speed of rotary machine and image processing program | |
| CN107576992B (en) | A kind of gravity gradiometer self-calibrating method and centrifiigation gradient compensation method | |
| CN114266825A (en) | System for detecting camera image acquisition signal delay time | |
| RU93777U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE INCORPORTIVITY OF THE HELICOPTER BLADES OF A HELICOPTER | |
| CN100421456C (en) | All-weather two camera shooting laser speed measuring testification apparatus | |
| CN101865751B (en) | New method for automatically detecting propeller static balance | |
| US10180348B2 (en) | Method and device for detecting infrasound |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC11 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20131108 |