[發(fā)明專利]一種檢測風洞內表面平整度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310475996.7
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103542820A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 張笈瑋;邴光利;李博平;練曉麗
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63926部隊
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所 11276
• 代理人: 韓龍;李淑敏

技術領域

本發(fā)明涉及一種檢測表面平整度的方法，尤其涉及一種檢測風洞內表面平整度的方法。?

背景技術

風洞，是指能人工產生和控制氣流，以模擬飛行器或物體周圍氣體的流動，并可量度氣流對物體的作用以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道實驗設備，它是進行空氣動力實驗最常用、最有效的工具。實驗時，常將模型或實物固定在風洞內反復地、經濟地取得實驗數(shù)據(jù)，為使實驗結果準確，實驗時的流動必須與實際流動狀態(tài)相似，即必須滿足相似律的要求，但由于風洞尺寸和動力的限制，在一個風洞中同時模擬所有的相似參數(shù)很困難。而風洞內表面的質量和精度是影響風洞內模擬風場品質的重要因素，內表面不平整會增加表面對風場氣流的不利影響，導致風洞實驗結果不準確，因此，在風洞工程建設中，對風洞內表面的表面平整度具有很高的要求。?

現(xiàn)有的檢測方法采用長靠尺和楔形塞尺進行抽樣檢測，此種方式抽樣數(shù)量有限，檢測效率低，難以實現(xiàn)風洞內表面平整度的全面檢測，無法為后續(xù)對風洞內表面平整度不符合標準的區(qū)域進行修補提供準確的依據(jù)，風洞內表面難以達到處處平整，風洞實驗效果不夠理想。但是隨著三維激光掃描技術不斷發(fā)展，這種技術已逐漸被應用在地形測繪、基坑檢測、工業(yè)測量等領域，成為繼GPS技術之后的又一項測繪技術革命。三維激光掃描能快速獲取目標物體表面大量采樣點的空間位置坐標，得到一個描述三維實體的點集合，即點云。對獲取的點云數(shù)據(jù)進行處理，可得到物體的完整空間幾何尺寸和特征參數(shù)，并可將點云模型與標準模型進行對比，以可視化的偏差色譜云圖顯示對比結果。因此，三維激光掃描技術為解決風洞內表面平整度檢測問題提供了新的思路。?

發(fā)明內容

為了解決以上問題，本發(fā)明提供了一種檢測風洞內表面平整度的方法，其可實現(xiàn)風洞內表面平整度的全范圍檢測，避免抽樣檢測方法中可能漏檢平整度誤差過大部位的問題，而且可通過點云坐標準確定位檢測位置，為后續(xù)對風洞內表面平整度不符合標準的區(qū)域進行修補提供準確的依據(jù)。?

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：一種檢測風洞內表面平整度的方法，包括如下步驟：（a）用三維激光掃描儀掃描風洞內表面，獲取風洞內表面的點云數(shù)據(jù)；（b）選取點云數(shù)據(jù)中的一點，以該點為基準選取預定范圍內的點集并根據(jù)點集內各點的坐標擬合空間平面；（c）確定點集內各點相對于所擬合的空間平面的偏差，比較各偏差值，以最大偏差值與最小偏差值的差值為該點集范圍內的風洞內表面區(qū)域的表面平整度誤差；（d）判斷表面平整度誤差是否大于最大允許誤差，如果步驟（c）得到的第一個表面平整度誤差小于或等于最大允許誤差，則該點集范圍內風洞內表面區(qū)域的平整度合格，否則對比最大偏差和最小偏差的絕對值，將兩點中偏差絕對值較大的一點從點集中去除，偏差絕對值相同時從兩點中去除任意一點，然后返回步驟（c），直到步驟（c）得到的后續(xù)的表面平整度誤差小于或等于最大允許誤差時，判斷從點集中去除的點數(shù)占原點集總點數(shù)的比例是否大于比例限定值，同時判斷表面平整度誤差中的最大值是否大于最大允許誤差值的百分比限定值，如果該比例不大于比例限定值并且表面平整度誤差中的最大值不大于最大允許誤差值的百分比限定值，則該點集范圍內風洞內表面區(qū)域的平整度合格，否則不合格；（e）對步驟（a）獲取的點云數(shù)據(jù)中的其他各點逐點按照步驟（b）～（d）進行檢測，直到得到風洞內表面平整度全面檢測結果。?

進一步優(yōu)化，步驟（a）進一步包括將三維激光掃描儀置于風洞內部，使三維激光掃描儀的激光發(fā)射器發(fā)射的激光沿風洞軸線方向掃描風洞內表面，獲取風洞內表面的點云數(shù)據(jù)通過三維激光掃描儀接收器接收。?

進一步優(yōu)化，所述三維激光掃描儀為相位式三維激光掃描儀。?

進一步優(yōu)化，步驟（b）進一步包括以獲取的風洞內表面點云數(shù)據(jù)中的任意一點為球心，選取預定長度為直徑，建立球形，該球形面所包含的點構成點集，根據(jù)點集內各點的坐標擬合空間平面。?

進一步優(yōu)化，在所述步驟（b）中建立的球形選取的直徑為2m。?

進一步優(yōu)化，根據(jù)點集內各點的坐標擬合空間平面是采用最小二乘法。?

進一步優(yōu)化，在風洞內表面材質為水磨石材質。?

進一步優(yōu)化，步驟（d）中所述比例限定值為20%。?

進一步優(yōu)化，步驟（d）中所述最大允許誤差值的百分比限定值為150%。?