[發(fā)明專利]一種基于振動(dòng)修正的直升機(jī)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810728387.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN108844524B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左承林;馬軍;梁磊;岳廷瑞;宋晉;王勛年;武文軍;張衛(wèi)國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 空氣動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心低速空氣動(dòng)力研究所
• 主分類號(hào): G01C11/02
• 分類號(hào): G01C11/02;B64F5/60
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 劉康平

1.一種基于振動(dòng)修正的直升機(jī)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在直升機(jī)旋翼的槳轂和槳葉上布置一定數(shù)量的編碼標(biāo)記點(diǎn)；

步驟2：構(gòu)建雙目立體視覺系統(tǒng)，獲取直升機(jī)旋翼在靜止?fàn)顟B(tài)和高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的圖像數(shù)據(jù)；

步驟3：對(duì)步驟2中獲取的兩種狀態(tài)下的圖像數(shù)據(jù)分別進(jìn)行編碼標(biāo)記點(diǎn)識(shí)別與匹配，計(jì)算編碼標(biāo)記點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；

步驟4：基于靜止?fàn)顟B(tài)下槳轂編碼標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)，構(gòu)建旋翼坐標(biāo)系；

步驟5：將高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下所有編碼標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)從攝像機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到旋翼坐標(biāo)系下，計(jì)算旋翼瞬態(tài)振動(dòng)位移向量；

步驟6：基于步驟5求得的旋翼瞬態(tài)振動(dòng)位移向量，對(duì)高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下所有編碼標(biāo)記點(diǎn)在旋翼坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)進(jìn)行修正；

步驟7：基于修正后的槳葉編碼標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)，根據(jù)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)的定義，計(jì)算當(dāng)前瞬態(tài)下旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動(dòng)修正的直升機(jī)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟1中槳轂上編碼標(biāo)記點(diǎn)布置于槳轂中心及其周圍，槳轂編碼標(biāo)記點(diǎn)數(shù)量N₁≥4。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動(dòng)修正的直升機(jī)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟1中槳葉上編碼標(biāo)記點(diǎn)成兩排等距布置在槳葉的1/4翼弦線和3/4翼弦線上，槳葉編碼標(biāo)記點(diǎn)數(shù)量N₂≥4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動(dòng)修正的直升機(jī)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟2中雙目立體視覺系統(tǒng)包含兩臺(tái)高速CCD相機(jī)和一臺(tái)照明光源，雙目立體視覺系統(tǒng)布置于直升機(jī)旋翼的上方或者布置于直升機(jī)旋翼的下方。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動(dòng)修正的直升機(jī)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟4中旋翼坐標(biāo)系構(gòu)建方法具體如下：

步驟4-1：對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下槳轂編碼標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行最小二乘平面擬合，得到擬合平面S；

步驟4-2：以靜止?fàn)顟B(tài)下槳轂中心編碼標(biāo)記點(diǎn)為原點(diǎn)、以擬合平面S的法向量為z軸方向，構(gòu)建旋翼坐標(biāo)系，計(jì)算得到從攝像機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到旋翼坐標(biāo)系的平移向量T和旋轉(zhuǎn)矩陣R。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于振動(dòng)修正的直升機(jī)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟4-2中平移向量T計(jì)算如下：

其中，表示靜止?fàn)顟B(tài)下槳轂中心編碼標(biāo)記點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于振動(dòng)修正的直升機(jī)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟4-2中旋轉(zhuǎn)矩陣R計(jì)算如下：

其中，(a,b,c)表示擬合平面S的法向量，表示旋轉(zhuǎn)角度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動(dòng)修正的直升機(jī)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟5中旋翼瞬態(tài)振動(dòng)位移向量d計(jì)算如下：

其中，表示高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下槳轂中心編碼標(biāo)記點(diǎn)在旋翼坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動(dòng)修正的直升機(jī)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟7中旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括揮舞角、擺振角以及扭轉(zhuǎn)角。