[發明專利]一種數據驅動的矢量尾噴口面積在位測量方法

有效

• 申請號: 202010519483.1
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111692997B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 葉國永;劉紅忠;李映江;邢宏文;劉思仁;邱磊;范曉駿
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01B11/28
• 分類號: G01B11/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種數據驅動的矢量尾噴口面積在位測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、在航空發動機處于未工作狀態時，測量尾噴管各部件參數，對尾噴管各部件進行掃描，得到各部件的點云數據模型；所述各部件指驅動桿(1)，凸輪機構(2)，主噴嘴(3)，二級噴嘴(4)和二級噴嘴連桿(6)，所述各部件參數包括驅動桿(1)的長度l₁，二級噴嘴連桿(6)的長度l₂，凸輪機構(2)的基圓半徑r和凸輪機構(2)的偏心距e，二級噴嘴(4)與二級噴嘴連桿(6)第二端鉸接處到二級噴嘴(4)第二端的距離l₃，二級噴嘴連桿(6)第一端到尾噴管旋轉軸的距離L以及驅動桿(1)與尾噴管旋轉軸的夾角θ；

所述主噴嘴(3)一端與二級噴嘴(4)第一端鉸接，二級噴嘴(4)第二端與外整流罩(5)第一端鉸接；

步驟2、在尾噴管的驅動桿(1)，凸輪機構(2)，主噴嘴(3)，二級噴嘴(4)和二級噴嘴連桿(6)上安裝光電位姿檢測傳感器陣列檢測位姿；

步驟3、記錄尾噴管各部件的初始位姿，得到尾噴管各部件特征點的空間位置數據；在發動機啟動后，通過光電位姿檢測傳感器陣列檢測尾噴管各部件上特征點的實時位姿，進而得到尾噴管各部件的初始位姿與實時位姿之間的位姿轉換矩陣；

步驟4、將步驟3得到的尾噴管各部件的位姿轉換矩陣應用于步驟1得到的尾噴管各部件點云數據模型中，得到進行空間變換后尾噴管各部件在空間中的實時位姿，將位姿轉換矩陣應用于點云數據模型上，使模型進行空間位姿變換，得到整個尾噴管實時空間位姿；根據尾噴管各部件的實時空間位姿求出尾噴口面積。

2.根據權利要求1所述的一種數據驅動的矢量尾噴口面積在位測量方法，其特征在于，所述步驟1中得到各部件的點云數據模型的過程為：使用激光掃描儀對航空發動機尾噴管進行點云數據采集，對獲取的點云數據進行處理后，得到尾噴管的點云數據模型，然后對尾噴管各部分的模型進行分割，得到驅動桿(1)，凸輪機構(2)，主噴嘴(3)，二級噴嘴(4)和二級噴嘴連桿(6)的點云數據模型。

3.根據權利要求1所述的一種數據驅動的矢量尾噴口面積在位測量方法，其特征在于，所述步驟2中，每個部件安裝至少3個不共線的光電位姿檢測傳感器陣列。

4.根據權利要求1所述的一種數據驅動的矢量尾噴口面積在位測量方法，其特征在于，所述步驟3包括以下步驟：

步驟3.1、在發動機未工作時，記錄驅動桿(1)，凸輪機構(2)，主噴嘴（ 3 ） ，二級噴嘴(4)和二級噴嘴連桿(6)上特征點的初始位姿數據，將各部件上特征點的初始空間坐標值寫成矩陣的形式，x的取值為1，2，3，4，6；x_ij為部件i上第j個特征點初始位置x軸坐標值，y_ij為部件i上第j個特征點初始位置y軸坐標值，z_ij為部件i上第j個特征點初始位置z軸坐標值，n為部件i上特征點的數量；

步驟3.2、在發動機啟動后，通過各部件上安裝的光電位姿檢測傳感器陣列測量各部件上特征點的實時位姿，將驅動桿(1)上特征點的實時空間坐標值寫成矩陣其中，X_ij為部件i上第j個特征點實時位置x軸坐標值，Y_ij為部件i上第j個特征點實時位置y軸坐標值，Z_ij為部件i上第j個特征點實時位置z軸坐標值；

根據各部件初始位置與實時位置，利用最小二乘法計算得出各部件的位姿轉換矩陣：

其中，R_posture-i表示部件i的特征點初始位姿到實時位姿的轉換矩陣，α_i為部件i初始坐標系轉換到實時位姿坐標系繞x軸的旋轉角，β_i為部件i初始坐標系轉換到實時位姿坐標系繞y軸的旋轉角，θ_i為部件i初始坐標系轉換到實時位姿坐標系繞z軸的旋轉角，t_ix為部件i初始坐標系轉換到實時位姿坐標系的x方向的位移，t_iy為部件i初始坐標系轉換到實時位姿坐標系的y方向的位移，t_iz為部件i初始坐標系轉換到實時位姿坐標的z方向的位移。