[發明專利]三維冰形檢測儀

無效

• 申請號: 201010159240.8
• 申請日: 2010-04-29
• 公開（公告）號: CN101865668A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 常士楠;劉朝陽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

技術領域

本發明涉及一種識別冰形的檢測器具，更特別地說，是指一種適用于飛機部件結冰地面試驗中進行模型結冰試驗用的三維冰形檢測儀。

背景技術

飛機表面結冰探測技術，主要是在飛機表面易于結冰的位置安裝結冰探測器，以確定飛機在飛行中表面是否結冰以及結冰厚度，并提供結冰信號，但并不包括對結冰冰形的測量，然而，飛機部件表面的結冰冰形對其氣動、操穩等特性有重要影響。

飛機部件表面結冰冰形預測是飛機結冰研究的重要內容。對于飛機部件表面的三維結冰目前往往采用數值模擬的辦法獲得，但數值模擬結果的正確與否必須與試驗結果進行核對，才能得到進一步的驗證。對于地面結冰試驗，目前尚無專用于三維冰形探測的專業檢測設備。

目前，在進行飛機部件結冰地面試驗時多采用切割法獲得冰形的二維輪廓形狀及尺寸數據，但由于切割時易造成冰的破損所以很難獲得精度較高的冰形及其尺寸數據，并且，切割法無法獲得三維冰形數據特征。

發明內容

為了實現在飛機部件結冰地面試驗中能夠采集到三維冰形，本發明設計了一種基于計算機視覺技術的三維冰形檢測儀。該三維冰形檢測儀包括有外部購入器件(激光器、CCD攝像頭、步進電機、舵機等)，以及用于安裝外部構入器件的移動副平臺和轉動副平臺。移動副平臺包括有C導軌、C滑塊、絲杠、基座、支架和步進電機。轉動副平臺包括有A導軌、A滑動組件、舵機座、角度調節座、B導軌、B滑動組件、角度調節組件和舵機。步進電機作為移動副平臺的驅動源，在步進電機、絲杠和滑塊的配合下，能夠使轉動副平臺在水平方向上移動。舵機用于驅動轉動副平臺上的兩根導軌之間的夾角(30°～180°)。兩根導軌上分別安裝有激光器和CCD攝像頭。本發明設計的三維冰形檢測儀避免了采用切割法獲取二維冰形、及尺寸數據時對冰本身造成的損壞以及測量精度不高的缺陷；并可縮短試驗周期，提高試驗效率，有效防止了因時間拖延而造成的冰的融化。

所述的角度調節組件包括有第一半環齒輪、第二半環齒輪、第一齒輪軸、第二齒輪軸、聯軸套、A帶座軸承、B帶座軸承、C帶座軸承、D帶座軸承；第一半環齒輪安裝在B導軌的一端上，第二半環齒輪安裝在C導軌的一端上，且第一半環齒輪上的齒與第二半環齒輪上的齒嚙合；第一半環齒輪套接在第一齒輪軸上；第一齒輪軸的一端套接在A帶座軸承上，所述A帶座軸承的軸承座安裝在角度調節座的A支板的B通孔處；第一齒輪軸的另一端套接在B帶座軸承上，所述B帶座軸承的軸承座安裝在角度調節座的B支板的D通孔處；第二半環齒輪套接在第二齒輪軸上；第二齒輪軸的另一端套接在D帶座軸承上，所述D帶座軸承的軸承座安裝在角度調節座的B支板的C通孔處；第二齒輪軸的一端套接有C帶座軸承，且穿過C帶座軸承后與聯軸套的圓柱端連接，聯軸套的圓盤端與舵機的舵盤連接，所述C帶座軸承的軸承座安裝在角度調節座的A支板的A通孔處。

本發明三維冰形檢測儀的優點在于：

①將調節好導軌夾角的轉動副平臺在移動副平臺上沿水平方向移動，實現了冰形圖像的水平方向采集，為后續利用該冰形圖像信息構建三維冰形提供原始數據支持。

②采用兩個CCD攝像頭形成一個雙目視覺進行冰形表面上的光條曲線采集，避免了視覺盲區。

③在轉動副平臺的兩根導軌上分別安裝激光器和CCD攝像頭，且兩根導軌上的兩個激光器出射的光束共面，有利于形成冰形的二維輪廓。

④采用舵機來驅動角度調節組件，使得與兩根導軌端部連接的半環齒輪形成相反轉動，有利于精確調整兩導軌的夾角。

⑤角度調節組件采用導軌、齒輪以及軸的配合，可以以較小載荷的舵機實現轉動副平臺的轉動。

⑥即插即用，當需要檢測冰形時可以將CCD攝像頭、步進電機上的接口與計算機相連，實時進行現場測量。地面冰形實驗完畢后可以斷開連接并拆卸各模塊以便保養，使用方便，便于攜帶。整個探測儀結構簡單，質量輕，能耗低。

附圖說明

圖1是本發明三維冰形檢測儀的結構圖。

圖2是本發明三維冰形檢測儀中轉動副平臺的結構圖。

圖2A是本發明轉動副平臺中角度調節座的結構圖。

圖2B是本發明轉動副平臺中舵機座的結構圖。

圖2C是本發明轉動副平臺中角度調節組件的結構圖。

圖2D是本發明轉動副平臺中A滑動組件的分解圖。

圖2E是本發明A滑動組件中A滑塊的剖視圖。

圖2F是本發明轉動副平臺中B滑動組件的分解圖。

圖2G是本發明A滑動組件中B滑塊的剖視圖。

圖3是本發明三維冰形檢測儀中移動副平臺的分解圖。