RU2415053C1 - Method to measure non-in-track condition of helicopter rotor blades and device for its realisation - Google Patents
Method to measure non-in-track condition of helicopter rotor blades and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2415053C1 RU2415053C1 RU2009135470/28A RU2009135470A RU2415053C1 RU 2415053 C1 RU2415053 C1 RU 2415053C1 RU 2009135470/28 A RU2009135470/28 A RU 2009135470/28A RU 2009135470 A RU2009135470 A RU 2009135470A RU 2415053 C1 RU2415053 C1 RU 2415053C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- blade
- unit
- frame
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптико-электронной измерительной технике, а именно к устройствам для измерения координат быстродвижущихся объектов, и может быть использовано для измерения несоконусности лопастей несущего винта вертолета.The invention relates to optical-electronic measuring equipment, and in particular to devices for measuring the coordinates of fast moving objects, and can be used to measure the inconsistency of the rotor blades of a helicopter.
Известен способ определения несоконусности лопастей несущего винта вертолета, в соответствии с которым концы вращающихся лопастей проектируются на фотокатод фотоумножителя, а импульсы на выходе фотоумножителя сравниваются с импульсами, образующимися при полном перекрытии щели диафрагмы проекциями вращающихся лопастей несущего винта, и получают величину несоконусности (патент №183449, приоритет от 02.04.1065 г. авторы Феофанов Н.И. и Черюканов А.С.). Недостатком данного способа является его высокая трудоемкость и низкая точность измерений.A known method for determining the inconsistency of the rotor blades of a helicopter, in accordance with which the ends of the rotating blades are projected onto the photocathode of the photomultiplier, and the pulses at the output of the photomultiplier are compared with the pulses formed when the aperture gap is completely covered by the projections of the rotor rotor blades, and get the inconsistency value49 (patent No. 49 , priority of 04/02/1065, authors Feofanov N.I. and Cheryukanov A.S.). The disadvantage of this method is its high complexity and low measurement accuracy.
Известно устройство для измерения координат быстродвижущихся объектов (см. В.И.Замятин, «Оптико-электронные приборы на основе твердотельных фотоприемников», Барнаул, 1991, с.10). Устройство содержит источник оптического излучения, модулятор светового потока и оптическую головку, включающую объектив, оптически связанное с ним фотоприемное устройство, последовательно соединенное с блоком развертки напряжений и усилителем, а также узел обработки видеосигнала, включающий блоки автоматической регулировки усиления, цифровой обработки информации, селекции и выделения координаты, индикации и вывода информации, последовательно соединенные между собой. В качестве модулятора светового потока использованы источники оптического излучения, закрепленные на законцовках лопастей несущего винта и выполненные, например, мигающими. Установка источников оптического излучения на законцовках лопастей несущего винта вносит изменения в конструкцию и может нарушить балансировку последнего, что может привести к отрыву лопастей и, как следствие, к гибели вертолета и экипажа. Благодаря использованию в качестве фотоприемного устройства фотодиодной линейки устройство обладает большим быстродействием и большей помехоустойчивостью, однако в реальных условиях излучение облаков, топографические детали рельефа земной поверхности, неоднородное излучение атмосферы, отраженное или рассеянное излучение разнообразных источников создают суммарное поле излучения, описываемое только случайной функцией энергетической светимости. Поэтому при определении координат законцовок лопастей вращающегося несущего винта на постоянно меняющемся излучающем фоне, например, при переменной облачности, возникают многочисленные ложные срабатывания, вызванные формированием временных стробов на участках перепада энергетической яркости небесного фона.A device for measuring the coordinates of fast-moving objects is known (see V. I. Zamyatin, “Optoelectronic devices based on solid-state photodetectors”, Barnaul, 1991, p. 10). The device comprises an optical radiation source, a light flux modulator, and an optical head including a lens, an optically coupled photodetector connected in series with a voltage scanner and an amplifier, and a video signal processing unit including units for automatic gain control, digital information processing, selection and allocation of coordinates, indications and information output, sequentially interconnected. As a modulator of the light flux, optical radiation sources are used, mounted on the tips of the rotor blades and made, for example, flashing. The installation of optical radiation sources at the tips of the rotor blades introduces design changes and may imbalance the latter, which can lead to the separation of the blades and, as a result, to the death of the helicopter and crew. Due to the use of a photodiode array as a photodetector, the device has high speed and greater noise immunity, however, in real conditions, the radiation of clouds, topographic details of the earth’s relief, inhomogeneous radiation of the atmosphere, reflected or scattered radiation of various sources create a total radiation field described only by a random function of energy luminosity . Therefore, when determining the coordinates of the tips of the rotor rotor blades against a constantly changing radiating background, for example, with variable cloud cover, numerous false positives occur, caused by the formation of temporary gates in the areas of the difference in the energy brightness of the sky background.
Наиболее близким к заявленному решению, взятым за прототип, является способ измерения координат лопастей вращающегося несущего винта вертолета и устройство для его осуществления, описанные в патенте №2180122, приоритет от 2000.05.06, патентообладатель Кузнецов Андрей Михайлович. Устройство содержит источник оптического излучения, модулятор светового потока и оптическую головку, включающую объектив, оптически связанное с ним фотоприемное устройство, последовательно соединенное с усилителем, а также узел обработки видеосигнала, включающий блоки автоматической регулировки усиления, цифровой обработки информации, селекции и выделения координаты, индикации и вывода информации, последовательно соединенные между собой. Устройство снабжено вычитателем, а блок цифровой обработки информации выполнен в виде последовательно соединенных между собой аналого-цифрового преобразователя, запоминающего устройства и цифроаналогового преобразователя, один из выходов блока индикации и вывода информации соединен с вторым входом запоминающего устройства, выход цифроаналогового преобразователя соединен с одним из входов вычитателя, с вторым входом которого соединен выход блока автоматической регулировки усиления, а выход упомянутого вычитателя соединен с входом блока селекции и обработки видеосигнала, кроме того, устройство снабжено датчиком первой лопасти, выход которого связан с одним из входов устройства индикации и вывода информации.Closest to the claimed solution, taken as a prototype, is a method for measuring the coordinates of the blades of a rotor rotor of a helicopter and a device for its implementation, described in patent No. 2180122, priority from 2000.05.06, patent holder Kuznetsov Andrei Mikhailovich. The device comprises an optical radiation source, a light flux modulator and an optical head including a lens, an optically coupled photodetector connected in series with an amplifier, and a video signal processing unit including units for automatic gain control, digital information processing, selection and coordinate allocation, indication and output information sequentially interconnected. The device is equipped with a subtractor, and the digital information processing unit is made in the form of an analog-to-digital converter, a storage device and a digital-to-analog converter, one of the outputs of the display and information output unit is connected to the second input of the storage device, the output of the digital-to-analog converter is connected to one of the inputs a subtractor, with the second input of which the output of the automatic gain control unit is connected, and the output of the said subtractor is connected to the input block selection and processing of the video signal, in addition, the device is equipped with a sensor of the first blade, the output of which is connected to one of the inputs of the display device and information output.
Наличие датчика первой лопасти позволяет точно идентифицировать каждую лопасть несущего винта, но необходимо отметить, что датчик первой лопасти необходимо механически устанавливать на корпусе вертолета снаружи, при этом конструкция вертолета, а именно такие элементы, как дополнительный топливный бак или особенности фюзеляжа вертолета, могут затруднить установку его. Установка датчика первой лопасти снаружи снижает безопасность, поскольку существует опасность отрыва датчика и попадания его в несущий винт вертолета, что может привести к аварии.The presence of the first blade sensor allows you to accurately identify each rotor blade, but it should be noted that the first blade sensor must be mechanically mounted on the outside of the helicopter, while the design of the helicopter, namely such elements as an additional fuel tank or features of the helicopter fuselage, can make installation difficult him. Installing the sensor of the first blade from the outside reduces safety, since there is a danger of the sensor coming off and falling into the rotor of the helicopter, which can lead to an accident.
Другим недостатком известного устройства является использование аналоговой схемотехники для селекции и обработки видеосигнала, что требует предварительной настройки аналоговых узлов обработки и делает схему зависимой от амплитуды входного видеосигнала, что влияет на точность измерений. Кроме этого устройство не содержит узлов сохранения получаемой в процессе измерения информации, что предполагает наличие дополнительного оборудования, чтобы ее задокументировать, или постоянное дежурство оператора, который будет делать записи вручную. В устройстве применен известный принцип вычисления межкадровой разности для выделения движущихся объектов на фоне стационарных. Поскольку небо малоподвижно по отношению к быстро вращающимся лопастям, в видеосигнале на выходе вычитателя практически устранена модуляция амплитуды на свободной от лопастей части изображения, вызванная небом. Способ получения кадра изображения, не содержащего сигнал лопасти, опирается на использование сигнала с датчика первой лопасти, поскольку предполагает синхронизацию с азимутальным положением лопастей.Another disadvantage of the known device is the use of analog circuitry for the selection and processing of the video signal, which requires preliminary tuning of the analog processing nodes and makes the circuit dependent on the amplitude of the input video signal, which affects the accuracy of the measurements. In addition, the device does not contain nodes for storing information obtained during the measurement process, which suggests the presence of additional equipment to document it, or the constant duty of an operator who will record manually. The device uses the well-known principle of calculating the interframe difference to distinguish moving objects from stationary ones. Since the sky is inactive with respect to rapidly rotating blades, the amplitude modulation caused by the sky is almost eliminated in the video signal at the output of the subtractor. The method of obtaining an image frame that does not contain a blade signal relies on the use of a signal from the sensor of the first blade, since it involves synchronization with the azimuthal position of the blades.
Формирование сигнала для компенсации фона осуществляется запоминанием сигнала кадра, полученного между лопастями, что требует уже сформированного отдельно сигнала синхронизации с азимутальным положением лопастей с помощью дополнительного оборудования, для чего используется отдельная схема синхронизации с отдельным оптическим датчиком.The signal is formed to compensate for the background by storing the signal of the frame received between the blades, which requires a separately generated synchronization signal with the azimuthal position of the blades using additional equipment, which uses a separate synchronization circuit with a separate optical sensor.
Кроме того, в данном решении для измерения несоконусности лопастей требуется поддержание стабильной амплитуды модуляции светового потока в канале измерения.In addition, in this solution, to measure the inconsistency of the blades, it is necessary to maintain a stable amplitude of modulation of the light flux in the measurement channel.
Задачей заявленного решения является повышение точности и надежности измерений несоконусности лопастей несущего винта вертолета, а также повышение удобства эксплуатации и упрощение конструкции устройства для измерения.The objective of the claimed solution is to increase the accuracy and reliability of measuring the inconsistency of the rotor blades of the helicopter, as well as improving ease of use and simplifying the design of the device for measurement.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известном способе измерения несоконусности лопастей несущего винта вертолета, включающем маркировку базовой лопасти, проецирование законцовок лопастей на фотоприемное устройство, оцифровку сигнала, формирование опорного кадра изображения, вычитание видеосигнала текущего кадра из видеосигнала опорного кадра, выделение минимальной координаты и вывод информации, опорный кадр изображения формируют путем усреднения всех кадров изображения за период не менее одного оборота несущего винта и подают на формирователь межкадровой разности одновременно с видеосигналом текущего кадра, затем по серии кадров определяют и фиксируют максимальное значение амплитуды разностного видеосигнала, вызванное пролетом мимо фотоприемного устройства законцовки лопасти, и используют его для отслеживания превышения разностным видеосигналом следующей лопасти заданного значения от зафиксированной амплитуды, фиксируют координату первого превышения порога в этом кадре видеосигнала, затем из подряд идущих кадров с превышением порога определяют кадр с минимальной координатой первого превышения порога и сохраняют эту координату отдельно для каждой лопасти как координату законцовки лопасти, затем отдельно для каждой лопасти производят усреднение этой координаты за период нескольких оборотов несущего винта и сохраняют усредненное значение, одновременно разностный видеосигнал запоминают в формирователе изображения лопастей и, после того, как сформируют изображение всех лопастей, запускают алгоритм поиска базовой лопасти, затем проводят нумерацию лопастей от базовой и получают привязку измеренных координат законцовок лопастей к конкретным лопастям несущего винта.This goal is achieved due to the fact that in the known method for measuring the inconsistency of the rotor blades of a helicopter, including marking the base blade, projecting the tips of the blades onto a photodetector, digitizing the signal, generating a reference image frame, subtracting the video signal of the current frame from the video signal of the reference frame, extracting the minimum coordinate and information output, the reference image frame is formed by averaging all image frames over a period of at least one rotor rotation and they are fed to the inter-difference difference shaper simultaneously with the video signal of the current frame, then the maximum value of the difference video signal amplitude caused by the span past the photodetector of the blade tip is determined and fixed by a series of frames, and it is used to track the difference in the following video signal exceeding the specified blade value from the fixed amplitude, fix the coordinate of the first threshold exceeding in this frame of the video signal, then from consecutive frames with exceeding the threshold they take a frame with a minimum coordinate of the first threshold exceeding and save this coordinate separately for each blade as the coordinate of the tip of the blade, then averaging this coordinate separately for each blade for a few revolutions of the rotor and save the average value, at the same time the difference video signal is stored in the image sensor of the blades and , after the image of all the blades is formed, the search algorithm for the base blade is started, then the blades are numbered from the base and uchayut binding measured coordinates blades endings to particular rotor blades.
А также за счет того, что оцифрованный видеосигнал подают на формирователь сигнала автоматической регулировки яркости, управляющий диафрагмой объектива, на каждый оборот винта формируют телевизионный кадр, содержащий текущие изображения всех законцовок лопастей, который используют для распознавания базовой лопасти по нанесенной на нее маркировке; с помощью блока измерения временных интервалов фиксируют период генерации отсчетов координат законцовок лопастей, усредняют его и вычисляют скорость вращения несущего винта, а также сигнализируют об ошибке синхронизации в случае выхода очередного интервала за прогнозируемые границы.And also due to the fact that the digitized video signal is fed to a shaper of automatic brightness control that controls the lens diaphragm, a television frame is formed for each revolution of the screw, containing current images of all the tips of the blades, which is used to recognize the base blade by the markings applied to it; using the unit for measuring time intervals, the period of generation of the coordinates of the tips of the tips of the blades is recorded, averaged and the rotor speed is calculated, and they also signal a synchronization error if the next interval exceeds the predicted boundaries.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известном устройстве для измерения несоконусности лопастей несущего винта вертолета, содержащем оптическую головку, включающую объектив и оптически связанное с ним фотоприемное устройство, узел обработки видеосигнала, содержащий компаратор и формирователь межкадровой разности, и узел вывода информации, оптическая головка выполнена содержащей последовательно соединенный с фотоприемным устройством аналого-цифровой преобразователь, а узел обработки видеосигнала содержит формирователь усредненного кадра изображения, амплитудный детектор, блок выделения координат законцовок лопастей, блок усреднения координат законцовок лопастей, формирователь изображения лопастей и блок распознавания первой лопасти, при этом выход формирователя усредненного кадра изображения соединен с входом формирователя межкадровой разности, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход формирователя межкадровой разности соединен с входом амплитудного детектора, одним из входов компаратора и с входом формирователя изображения лопастей, выход амплитудного детектора соединен со вторым входом компаратора, выход компаратора соединен с входом блока выделения координат законцовок лопастей, выход которого соединен с одним из входов блока усреднения координат законцовок лопастей, и одним из входов формирователя изображения лопастей, второй вход формирователя изображения лопастей соединен с выходом формирователя межкадровой разности, выход блока усреднения координат законцовок лопастей соединен с одним из входов блока распознавания первой лопасти, второй вход которого соединен с выходом формирователя изображения лопастей, выход блока распознавания первой лопасти соединен с одним из входов блока накопления информации и одним из входов блока индикации, второй вход блока накопления информации и блока индикации соединяется с выходом блока усреднения координат законцовок лопастей, третий вход блока накопления информации и блока индикации соединен с выходом формирователя изображения лопастей.This goal is achieved due to the fact that in the known device for measuring the inconsistency of the rotor blades of a helicopter containing an optical head including a lens and a photodetector optically coupled to it, a video signal processing unit containing a comparator and interframe difference shaper, and an information output unit, optical the head is made comprising an analog-to-digital converter connected in series with a photodetector, and the video signal processing unit comprises a formate l the average image frame, the amplitude detector, the block for selecting the coordinates of the tips of the blades, the block for averaging the coordinates of the tips of the blades, the imaging unit for the blades and the recognition unit for the first blade, while the output of the imaging unit for the average image frame is connected to the input of the imager of the interframe difference, the second input of which is connected to the output of the analog -digital converter, and the output of the interframe difference shaper is connected to the input of the amplitude detector, one of the inputs of the comparator and to the input of the blade image former, the output of the amplitude detector is connected to the second input of the comparator, the output of the comparator is connected to the input of the block for selecting the coordinates of the tips of the blades, the output of which is connected to one of the inputs of the unit for averaging the coordinates of the tips of the blades, and one of the inputs of the shaper of the image of the blades, the second input of the shaper of the image of the blades connected to the output of the interframe difference shaper, the output of the block for averaging the coordinates of the tips of the blades is connected to one of the inputs of the recognition unit howl of the blade, the second input of which is connected to the output of the imaging device of the blades, the output of the recognition unit of the first blade is connected to one of the inputs of the information storage unit and one of the inputs of the display unit, the second input of the information storage unit and the display unit is connected to the output of the averaging unit of the blade tip coordinates, the third input of the information storage unit and the display unit is connected to the output of the blade imager.
А также за счет того, что фотоприемное устройство выполнено в виде однострочного ПЗС, оптическая головка содержит формирователь сигнала автоматической регулировки яркости, выход которого соединен с объективом, а узел обработки видеосигнала содержит блок измерения временных интервалов, вход которого соединен с выходом компаратора, а выход - с входом блока усреднения координат законцовок лопастей, с входом блока распознавания первой лопасти и с входами блока накопления информации и блока индикации; узел вывода информации содержит блок накопления информации и блок индикации.And also due to the fact that the photodetector is made in the form of a single-line CCD, the optical head contains an automatic brightness adjuster, the output of which is connected to the lens, and the video signal processing unit contains a time interval measuring unit, the input of which is connected to the output of the comparator, and the output with the input of the unit for averaging the coordinates of the tips of the blades, with the input of the recognition unit of the first blade and with the inputs of the information storage unit and the indication unit; the information output unit includes an information storage unit and an indication unit.
Технический результат, получаемый при реализации предложенного изобретения, состоит в том, что формирование опорного видеосигнала для компенсации фона производят усреднением всего сигнала за определенный предыдущий интервал времени, сравнимый со временем оборота винта. Поскольку сумма ширин лопастей составляет менее 5% от периметра несущего винта вертолета, в усредненном сигнале кадра, собранном за время, сравнимое с оборотом винта, искажение фона из-за попавших в общую сумму сигналов от лопастей не превысит 5% от приращения амплитуды текущего видеосигнала, вызванного лопастью. Это искажение останется в разностном сигнале после вычитания опорного видеосигнала из текущего, но оно не оказывает влияния на результат, поскольку в качестве порога для компаратора при поиске начала лопасти в кадре изображения используется, например, 50% уровень от максимальной амплитуды, полученной из разностного сигнала за некоторое предыдущее время, также сравнимое со временем оборота винта. Определение первой лопасти несущего винта осуществляется выделением соответствующего сигнала в процессе обработки изображения, а не применением дополнительного оборудования.The technical result obtained by the implementation of the proposed invention is that the formation of the reference video signal to compensate for the background is averaged over the entire signal for a certain previous time interval, comparable to the time of rotation of the screw. Since the sum of the widths of the blades is less than 5% of the perimeter of the rotor of the helicopter, in the average signal of the frame collected over a time comparable to the rotation of the rotor, the distortion of the background due to the signals from the blades falling into the total amount will not exceed 5% of the increment of the amplitude of the current video signal, caused by the blade. This distortion will remain in the difference signal after subtracting the reference video signal from the current one, but it does not affect the result, since, for example, a 50% level of the maximum amplitude obtained from the difference signal for some previous time, also comparable to the screw rotation time. The determination of the first rotor blade is carried out by selecting the corresponding signal during image processing, and not by using additional equipment.
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.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 detected, 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.
Цифровой поток также можно напрямую записывать на носитель информации и таким образом получить полную видеозапись событий, обработку которой произвести отдельно от режима испытаний.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 should be performed separately from the test mode.
В заявленном решении не требуется постоянного поддержания максимальной и стабильной амплитуды модуляции светового потока в канале измерения, поскольку вся обработка сигнала происходит в цифровом виде, таким образом, нет настраиваемых на определенные амплитуды сигналов элементов обработки аналогового сигнала и за счет чего обеспечивается увеличение динамического диапазона, позволяющего работать в широком диапазоне освещенности.The claimed solution does not require constant maintenance of the maximum and stable amplitude of the light flux modulation in the measurement channel, since all signal processing occurs in digital form, thus, there are no signal processing elements that can be adjusted to specific amplitudes of the signal and thereby increase the dynamic range, allowing work in a wide range of illumination.
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 измерения несоконусности лопастей несущего винта вертолета не применявшимися ранее способом и устройством.An analysis of the known solutions shows that the claimed solution allows the process of measuring the inconsistency of the rotor blades of a helicopter not previously used method and 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;
на фиг.2 представлен кадр изображения неба между лопастями;figure 2 presents a frame image of the sky between the blades;
на фиг.3 представлен кадр изображения лопасти на фоне неба;figure 3 presents a frame image of the blade against the sky;
на фиг.4 представлен усредненный кадр изображения;figure 4 presents the average image frame;
на фиг.5 представлен разностный кадр изображения.figure 5 presents the differential frame of the image.
Блок-схема устройства содержит оптическую головку 16, узел обработки сигнала 17 и узел для хранения и отображения информации 18.The block diagram of the device includes an optical head 16, a signal processing unit 17 and a node for storing and displaying information 18.
В состав оптической головки 16, входит объектив с управляемой диафрагмой 1, фотоприемного устройства (ФПУ) 2 в виде однострочного ПЗС, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 3 и формирователь сигнала автоматической регулировки яркости (АРЯ) 4.The optical head 16 includes a lens with a controlled aperture 1, a photodetector (FPU) 2 in the form of a single-line CCD, an analog-to-digital converter (ADC) 3, and an automatic brightness control signal shaper (ARY) 4.
Узел обработки сигнала 17 содержит формирователь усредненного кадра изображения 5, формирователь межкадровой разности 6, амплитудный детектор 7, компаратор 8, блок выделения координат законцовок лопастей 9, блок усреднения координат законцовок лопастей 11, блок измерения временных интервалов 10, формирователь изображения лопастей 12 и блок распознавания первой лопасти 13.The signal processing unit 17 comprises a shaper of the averaged image frame 5, a shaper of inter-frame difference 6, an amplitude detector 7, a comparator 8, a block for selecting the coordinates of the tips of the blades 9, a block for averaging coordinates of the tips of the blades 11, a unit for measuring time intervals 10, a shaper of images of the blades 12 and a recognition unit first blade 13.
Узел сохранения и отображения информации 18 состоит из блока накопления информации 14 и блока индикации 15.The node for storing and displaying information 18 consists of an information storage unit 14 and an indication unit 15.
Перед началом измерений производят маркировку базовой лопасти и задают необходимые параметры испытуемого вертолета (количество лопастей, расстояние от объектива до законцовки лопасти и т.д.)Before starting 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.)
Изображение неба, периодически перекрываемое лопастями, попадает через объектив 1 на фотоприемное устройство (ФПУ) 2. Оно представляет собой однострочный прибор с зарядовой связью (ПЗС) с количеством фоточувствительных элементов в строке 2048, поэтому кадр изображения, формируемый ПЗС, это одна строка длиной 2048 элементов. Ориентирован ПЗС в плоскости фокусировки изображения так, что при пересечении лопастью оптической оси объектива строка ПЗС должна быть развернута 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 ПЗС сформирует несколько кадров изображения, в которых будет присутствовать сигнал лопасти. Аналоговый сигнал с ФПУ поэлементно оцифровывается с помощью 10-разрядного АЦП 3 и подается на формирователь межкадровой разности 6 и формирователь усредненного кадра изображения 5, который выдает усредненный кадр изображения, просуммировав подряд идущие кадры за время, сравнимое со временем оборота винта. С выхода последнего видеосигнал усредненного кадра подается на формирователь межкадровой разности 6 и на формирователь сигнала автоматической регулировки яркости (АРЯ) 4. Формирователь сигнала АРЯ управляет диафрагмой объектива, поддерживая освещенность ПЗС в пределах, в которых его свет-сигнальная характеристика может считаться линейной, тогда без искажения передаются полутона изображения и контуры объектов на ярком фоне и можно без ограничений проводить арифметические операции суммирования и вычитания над сигналом. Формирователь межкадровой разности 6 вычитает из текущего кадра кадр, усредненный за предыдущий оборот винта, и формирует видеосигнал, не содержащий фоновой составляющей в области изображения, свободной от лопастей. Этот сигнал попадает на амплитудный детектор 7. Детектор в проходящем цифровом потоке кадров фиксирует максимальную амплитуду сигнала, вызванную пролетом лопасти, и сохраняет полученное значение. Текущий видеосигнал межкадровой разности сравнивается компаратором 8 с предустановленным значением, пропорциональным выходному сигналу детектора (максимальной амплитуде сигнала за предыдущий период), например 50% от максимальной амплитуды сигнала за предыдущий период. В случае срабатывания компаратора текущий разностный кадр считается содержащим изображение лопасти, кроме этого номер пиксела изображения, по которому сработал компаратор, запоминается как координата законцовки лопасти блоком выделения координат законцовок лопастей 9. Из подряд идущих кадров, в которых сработал компаратор, блок выделения координат законцовок лопастей 9 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 11, в котором координата законцовки каждой лопасти усредняется по заданному количеству оборотов несущего винта. Блок измерения временных интервалов 10 фиксирует периодичность появления серии 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 12 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 формирователя 6 запоминается в строки текущего сегмента памяти, для подряд идущих кадров, в которых сработал компаратор, 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 13 получает картинку лопастей от формирователя 12 и адрес начала лопасти в каждом сегменте от блока 11 и запускает алгоритм поиска окрашенного пятна на одной из лопастей. После нахождения пятна производится нумерация лопастей от окрашенной базовой. Блок накопления информации 14 позволяет сохранять в произвольные моменты времени измеренные значения 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 15 визуально отображает взаимное расположение законцовок лопастей в вертикальной плоскости, относительное смещение траекторий законцовок в миллиметрах, нумерацию лопастей, скорость вращения несущего винта и другие параметры. Технически блоки 13, 14 и 15 выполнены в виде ноутбука с соответствующим программным обеспечением.The sky image periodically blocked by the blades passes through the lens 1 to the photodetector (FPU) 2. It is a single-line device with a charge-coupled device (CCD) with the number of photosensitive elements in
Во время испытаний на экране компьютера блока обработки сигнала в реальном масштабе времени отображается положение лопастей и производятся измерения несоконусности во всех режимах. Для повышения надежности измерений на визуальную индикацию помимо значений несоконусности выводится телевизионное изображение лопастей, что позволяет визуально оценить правильность работы измерительной схемы прибора. 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.During the tests, the position of the blades is displayed on the computer screen of the signal processing unit in real time and the inconsistency is measured in all modes. To increase the reliability of measurements, a television image of the blades is displayed on the visual indication in addition to the inconsistency values, which allows you to visually assess the correct operation of the measuring circuit of the device. 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 (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009135470/28A RU2415053C1 (en) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | Method to measure non-in-track condition of helicopter rotor blades and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009135470/28A RU2415053C1 (en) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | Method to measure non-in-track condition of helicopter rotor blades and device for its realisation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2415053C1 true RU2415053C1 (en) | 2011-03-27 |
Family
ID=44052788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009135470/28A RU2415053C1 (en) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | Method to measure non-in-track condition of helicopter rotor blades and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2415053C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593652C1 (en) * | 2015-04-15 | 2016-08-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Method of helicopter rotor blades integrity monitoring and device for its implementation |
| CN109050968A (en) * | 2018-05-31 | 2018-12-21 | 合肥联合飞机科技有限公司 | A kind of rotor measuring system of coaxial helicopter |
| RU2700535C2 (en) * | 2017-12-01 | 2019-09-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Method for helicopter rotors blades integrity control in coaxial arrangement scheme and device for implementation thereof |
| US20210394920A1 (en) * | 2020-06-22 | 2021-12-23 | Ge Aviation Systems Limited | Systems and methods for mobile device enabled rotor track and balance |
| CN117734963A (en) * | 2024-02-19 | 2024-03-22 | 成都以太航空保障工程技术有限责任公司 | Helicopter rotor wing common taper detection method and device |
-
2009
- 2009-09-23 RU RU2009135470/28A patent/RU2415053C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЗАМЯТИН В.И. Оптико-электронные приборы на основе твердотельных фотоприемников. - Барнаул, 1991, с.10. * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593652C1 (en) * | 2015-04-15 | 2016-08-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Method of helicopter rotor blades integrity monitoring and device for its implementation |
| RU2700535C2 (en) * | 2017-12-01 | 2019-09-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Method for helicopter rotors blades integrity control in coaxial arrangement scheme and device for implementation thereof |
| CN109050968A (en) * | 2018-05-31 | 2018-12-21 | 合肥联合飞机科技有限公司 | A kind of rotor measuring system of coaxial helicopter |
| US20210394920A1 (en) * | 2020-06-22 | 2021-12-23 | Ge Aviation Systems Limited | Systems and methods for mobile device enabled rotor track and balance |
| CN113895639A (en) * | 2020-06-22 | 2022-01-07 | 通用电气航空系统有限公司 | System and method for mobile device implemented rotor tracking and balancing |
| US11401043B2 (en) * | 2020-06-22 | 2022-08-02 | Ge Aviation Systems Limited | Systems and methods for mobile device enabled rotor track and balance |
| CN113895639B (en) * | 2020-06-22 | 2024-03-15 | 通用电气航空系统有限公司 | Systems and methods for mobile device implemented rotor tracking and balancing |
| CN117734963A (en) * | 2024-02-19 | 2024-03-22 | 成都以太航空保障工程技术有限责任公司 | Helicopter rotor wing common taper detection method and device |
| CN117734963B (en) * | 2024-02-19 | 2024-04-26 | 成都以太航空保障工程技术有限责任公司 | Helicopter rotor wing common taper detection method and device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2019268121B2 (en) | LiDAR scanner calibration | |
| EP3223034B1 (en) | Object detection apparatus and moveable apparatus | |
| US9025028B2 (en) | Device and method for detecting vehicle license plates | |
| RU2415053C1 (en) | Method to measure non-in-track condition of helicopter rotor blades and device for its realisation | |
| JP6665873B2 (en) | Photo detector | |
| EP2955544A1 (en) | A TOF camera system and a method for measuring a distance with the system | |
| KR20000071087A (en) | Outdoor range finder | |
| JPWO2009102001A1 (en) | Bird exploration system, bird exploration method and computer program | |
| JP2010286307A (en) | Image pickup device | |
| RU93777U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE INCORPORTIVITY OF THE HELICOPTER BLADES OF A HELICOPTER | |
| US20220373690A1 (en) | Atmospheric sensor using programmable time-gated detection aperture | |
| JP2017032431A (en) | Laser radar device | |
| CN108227044B (en) | Raindrop measuring device and method based on double-linear array | |
| US20200355806A1 (en) | Electronic apparatus and distance measuring method | |
| JPH06201457A (en) | High-speed event detector and queuing sensor thereof | |
| RU156047U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE INCORPORTIVITY OF THE HELICOPTER BLADES OF A HELICOPTER | |
| CN106197660B (en) | Highway tunnel illumination apparatus for evaluating and dynamic assessment method | |
| JPH0225221B2 (en) | ||
| GB2286666A (en) | An optical tracker system | |
| RU2426074C1 (en) | Aerodrome automated flight monitoring, control and demonstration complex of aircrafts | |
| CN108120990B (en) | Method for improving range finding precision of range gating night vision device | |
| CN109579790B (en) | Aerial linear array camera imaging function ground detection method and device | |
| Mach et al. | A photoelectric technique for measuring lightning-channel propagation velocities from a mobile laboratory | |
| Bachalo et al. | High Resolution Cloud Particle Imaging Incorporating State-of-the-Art Digital Cameras with Pulsed LED Illumination | |
| US10627343B2 (en) | Method and system for emissions measurement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20151228 |
|
| QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20151228 Effective date: 20160413 |