本文關(guān)鍵詞：基于雙目視覺的直升機旋翼槳葉揮舞角測量方法研究

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【摘要】：揮舞角與擺陣角、扭轉(zhuǎn)角的變化共同組成直升機旋翼槳葉的變形參數(shù)。在旋翼槳葉運動過程中測量槳葉變形參數(shù),可確定槳葉運動范圍和槳尖運動軌跡,為旋翼結(jié)構(gòu)設(shè)計、槳轂上下限動塊設(shè)計、槳葉載荷設(shè)計、旋翼共錐度調(diào)整提供重要依據(jù)。旋翼槳葉變形參數(shù)測量直接關(guān)系到直升機的安全性、舒適性、可靠性和武器系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,是直升機研制、生產(chǎn)和使用維護中的重要檢查項目。針對現(xiàn)有測量方法存在操作復(fù)雜,自動化程度和測量精度有待進一步提高的問題,本文在基于立體視覺測量方法的基礎(chǔ)上,采用編碼標(biāo)記點方法和旋翼坐標(biāo)系法,開展了直升機旋翼槳葉揮舞角測量方法研究,主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)建立了基于雙目視覺的直升機旋翼槳葉揮舞角測量系統(tǒng)。開展了測量系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。硬件方面,分?jǐn)?shù)據(jù)處理、雙目視覺和觸發(fā)信號控制等三個模塊對主要設(shè)備進行了選型分析;首先,根據(jù)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理效率及存儲空間大小的要求,對PC機的選型進行了分析;其次,根據(jù)系統(tǒng)對雙目視覺測量精度的要求,對攝像機和鏡頭的選型進行了分析;最后,根據(jù)雙目視覺系統(tǒng)對觸發(fā)信號的要求,對倍頻器的設(shè)計進行了分析。軟件方面,分圖像采集、標(biāo)記點三維坐標(biāo)計算和揮舞角計算等三個模塊,對軟件各項功能進行了概要設(shè)計分析。系統(tǒng)實現(xiàn)了高速旋轉(zhuǎn)槳葉的高清雙目圖像采集,構(gòu)建了揮舞角測量方法實現(xiàn)框架。(2)研究并實現(xiàn)了基于雙目視覺的標(biāo)記點三維信息測量方法。首先,利用OpenCV技術(shù),實現(xiàn)了雙目攝像機的標(biāo)定以及旋翼槳葉圖像的校正;其次,研究了環(huán)狀人工編碼標(biāo)記點的原理,采用大津法、形態(tài)學(xué)濾波、形狀因子法、橢圓擬合等方法,實現(xiàn)了編碼標(biāo)記點的自動檢測,并根據(jù)碼值相等的原則實現(xiàn)了標(biāo)記點的自動匹配;最后,根據(jù)標(biāo)記點匹配結(jié)果,利用重投影方程實現(xiàn)了標(biāo)記點三維信息的測量。實驗結(jié)果表明,本文采用的攝像機標(biāo)定算法誤差小于0.37像素,標(biāo)記點三維信息的測量誤差小于2 mm,實現(xiàn)了標(biāo)記點三維信息自動化、高精度測量。(3)研究并實現(xiàn)了直升機旋翼槳葉揮舞角的測量。首先,研究了直升機旋翼槳葉揮舞角的定義及其測量方法;其次,根據(jù)旋翼坐標(biāo)系的定義,通過計算標(biāo)記點三維坐標(biāo),建立了旋翼坐標(biāo)系,并將標(biāo)記點的三維信息從攝像機坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到旋翼坐標(biāo)系;最后,在旋翼坐標(biāo)系下,實現(xiàn)了旋翼槳葉揮舞角的計算。通過仿真實驗證明,本文旋翼坐標(biāo)系參數(shù)計算誤差小于2 mm,計算得到的揮舞角大小穩(wěn)定,可以滿足直升機旋翼槳葉揮舞角測量的要求。
【關(guān)鍵詞】：雙目視覺 旋翼槳葉 編碼標(biāo)記點 旋翼坐標(biāo)系 揮舞角測量
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V275.1;TP391.41
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.1 直升機旋翼槳葉變形參數(shù)測量方法研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 立體視覺技術(shù)研究現(xiàn)狀10
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線10-13
• 1.3.1 本文主要研究內(nèi)容10-11
• 1.3.2 技術(shù)路線11-13
• 第2章 直升機旋翼槳葉揮舞角測量系統(tǒng)設(shè)計13-25
• 2.1 概述13-14
• 2.2 硬件子系統(tǒng)設(shè)計14-19
• 2.2.1 硬件子系統(tǒng)組成14
• 2.2.2 主要器件技術(shù)指標(biāo)和選型14-19
• 2.3 軟件子系統(tǒng)設(shè)計19-24
• 2.3.1 軟件子系統(tǒng)組成19-20
• 2.3.2 主要功能模塊設(shè)計20-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 基于雙目視覺的標(biāo)記點三維信息測量25-46
• 3.1 概述25-26
• 3.2 雙目視覺標(biāo)定及校正26-32
• 3.2.1 雙目視覺標(biāo)定原理26-29
• 3.2.2 標(biāo)定圖像采集29-30
• 3.2.3 標(biāo)定模板圖像的角點檢測30-31
• 3.2.4 標(biāo)記點圖像的標(biāo)定及校正31-32
• 3.3 編碼標(biāo)記點檢測及匹配32-37
• 3.3.1 人工編碼標(biāo)記點原理32-33
• 3.3.2 編碼標(biāo)記點檢測33-37
• 3.3.3 編碼標(biāo)記點匹配37
• 3.4 標(biāo)記點三維信息測量37-39
• 3.4.1 標(biāo)記點圖像采集38
• 3.4.2 標(biāo)記點三維信息計算38-39
• 3.5 實驗及結(jié)果分析39-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第4章 直升機旋翼槳葉揮舞角測量方法46-62
• 4.1 概述46-47
• 4.2 旋翼坐標(biāo)系建立47-55
• 4.2.1 標(biāo)記點三維坐標(biāo)獲取48-49
• 4.2.2 坐標(biāo)軸矢量計算49-53
• 4.2.3 坐標(biāo)系原點計算53-54
• 4.2.4 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換54-55
• 4.3 揮舞角測量55-57
• 4.3.1 揮舞角測量原理56
• 4.3.2 揮舞角測量步驟56-57
• 4.4 實驗及結(jié)果分析57-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 研究工作總結(jié)62-63
• 5.2 研究工作展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目和研究成果68-69
• 致謝69-70

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張修軍,郭霞,金心宇;帶標(biāo)記矯正的二值圖象連通域像素標(biāo)記算法[J];中國圖象圖形學(xué)報;2003年02期

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本文編號：1013082