本文關(guān)鍵詞：基于PC104的直升機(jī)旋翼槳葉共錐度快速測量方法研究

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【摘要】：直升機(jī)旋翼槳葉共錐度是反映直升機(jī)旋翼工作狀態(tài)的重要參數(shù),該參數(shù)直接影響直升機(jī)的安全性、穩(wěn)定性和舒適性,該參數(shù)精確測量對直升機(jī)生產(chǎn)和維護(hù)具有重要意義。針對現(xiàn)有測量方法主要用于旋翼塔槳葉共錐度的測量,無法適應(yīng)無人直升機(jī)機(jī)載共錐度實時測量的問題,本文采用PC104構(gòu)建機(jī)載直升機(jī)旋翼槳葉共錐度測量系統(tǒng),為使共錐度測量方法適應(yīng)機(jī)載實時要求,深入研究了共錐度測量的快速方法。主要工作內(nèi)容和研究成果如下:(1)構(gòu)建了基于PC104的直升機(jī)旋翼槳葉共錐度測量系統(tǒng)。根據(jù)無人直升機(jī)旋翼槳葉共錐度測量技術(shù)指標(biāo)對系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計,系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。硬件系統(tǒng)包括雙目立體視覺子系統(tǒng)、嵌入式子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、上位機(jī)子系統(tǒng);軟件系統(tǒng)分為上位機(jī)配置軟件和PC104下槳葉共錐度實時測量軟件。上位機(jī)配置軟件主要包括雙目攝像機(jī)管理、圖像實時預(yù)覽、模板圖像采集與顯示、立體視覺標(biāo)定、標(biāo)定結(jié)果顯示等功能模塊,主要完成雙目視覺系統(tǒng)的參數(shù)配置與耗時較長的立體視覺系統(tǒng)標(biāo)定,槳葉共錐度測量軟件包括網(wǎng)絡(luò)通信、旋翼圖像采集,標(biāo)記點(diǎn)檢測、標(biāo)記點(diǎn)三維信息計算、槳葉共錐度測量等功能模塊,主要完成機(jī)載旋翼槳葉共錐度實時測量。(2)提出了直升機(jī)旋翼槳葉共錐度測量中標(biāo)記點(diǎn)快速檢測方法。首先,采用中值濾波、限制對比度自適應(yīng)直方圖均衡算法對含有圓形標(biāo)記點(diǎn)的圖像進(jìn)行預(yù)處理;然后,利用圓形標(biāo)記點(diǎn)在不同閾值分割下質(zhì)心變化不明顯的特性,同時結(jié)合連通域圓度和慣性率特征,實現(xiàn)了較小圓形標(biāo)記點(diǎn)在復(fù)雜背景下的準(zhǔn)確定位;最后,在局部極坐標(biāo)系下利用最小二乘擬合法對標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行圓擬合,實現(xiàn)了高精度定位。通過在實驗室模擬槳葉共錐度測量復(fù)雜背景與真實旋翼槳葉背景下進(jìn)行標(biāo)記點(diǎn)定位實驗,結(jié)果表明,本文方法能夠在復(fù)雜背景下快速、高精度定位較小圓形標(biāo)記點(diǎn),滿足后續(xù)機(jī)載旋翼槳葉共錐度實時測量的要求。(3)開展了基于PC104的機(jī)載旋翼槳葉共錐度測量方法研究。首先,利用上位機(jī)配置軟件對雙目立體視覺系統(tǒng)進(jìn)行雙目標(biāo)定和立體校正,并將獲得的雙目立體視覺系統(tǒng)的方式內(nèi)、外參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)通信傳遞給PC104下槳葉共錐度實時測量軟件;然后,通過已校正的雙目立體視覺系統(tǒng)實時采集同一方位下粘貼有標(biāo)記點(diǎn)的旋翼槳葉圖像對,采用本文提出的標(biāo)記點(diǎn)快速檢測算法定位槳葉圖像中的標(biāo)記點(diǎn),在標(biāo)記點(diǎn)解碼與匹配的基礎(chǔ)上計算標(biāo)記點(diǎn)三維信息;最后,利用不同槳葉上標(biāo)記點(diǎn)三維信息計算旋翼槳葉共錐度。通過采集旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下旋翼槳葉圖像進(jìn)行共錐度測量實驗,結(jié)果表明本文提出的槳葉共錐度測量方法的誤差小于3.3mm,可以滿足無人直升機(jī)機(jī)載旋翼槳葉共錐度測量系統(tǒng)對精度的要求。
【關(guān)鍵詞】：直升機(jī) 立體視覺 PC104 旋翼槳葉共錐度 圓形標(biāo)記點(diǎn)
【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】：2016
【分類號】：V275.1;TP391.41
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 直升機(jī)旋翼槳葉共錐度檢測方法9-11
• 1.2.2 圓形標(biāo)記點(diǎn)檢測技術(shù)11
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線11-14
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容11-12
• 1.3.2 技術(shù)路線12-14
• 第二章 基于PC104的直升機(jī)旋翼槳葉共錐度測量系統(tǒng)設(shè)計14-29
• 2.1 系統(tǒng)概述14-15
• 2.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)15-16
• 2.3 硬件系統(tǒng)設(shè)計16-25
• 2.3.1 硬件系統(tǒng)組成16-17
• 2.3.2 主要器件技術(shù)指標(biāo)和選型17-25
• 2.4 軟件系統(tǒng)設(shè)計25-28
• 2.4.1 上位機(jī)配置軟件功能模塊25-27
• 2.4.2 PC104下旋翼槳葉共錐度測量軟件功能模塊27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 直升機(jī)旋翼槳葉共錐度測量中標(biāo)記點(diǎn)快速檢測方法29-50
• 3.1 概述29
• 3.2 人工編碼標(biāo)記點(diǎn)設(shè)計29-31
• 3.3 標(biāo)記點(diǎn)圖像預(yù)處理31-36
• 3.3.1 圖像去噪31-32
• 3.3.2 圖像增強(qiáng)32-34
• 3.3.3 圖像大津閾值計算34-36
• 3.4 復(fù)雜背景下圓形標(biāo)記點(diǎn)定位方法36-45
• 3.4.1 二值圖像輪廓提取36-39
• 3.4.2 輪廓幾何特征分析39-42
• 3.4.3 圓形標(biāo)記點(diǎn)粗定位42-43
• 3.4.4 圓形標(biāo)記點(diǎn)精定位43-45
• 3.5 實驗及結(jié)果分析45-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第四章 基于PC104的旋翼槳葉共錐度快速測量方法50-70
• 4.1 概述50
• 4.2 基于PC104的直升機(jī)旋翼槳葉共錐度測量原理50-53
• 4.3 雙目立體視覺標(biāo)定及校正53-60
• 4.3.1 攝像機(jī)透視成像模型53-54
• 4.3.2 鏡頭畸變模型54-55
• 4.3.3 單目攝像機(jī)標(biāo)定55-57
• 4.3.4 雙目攝像機(jī)標(biāo)定57-58
• 4.3.5 雙目視覺系統(tǒng)立體校正58-60
• 4.4 旋翼槳葉圖像采集60-61
• 4.5 旋翼槳葉圖像立體校正61
• 4.6 圓形編碼標(biāo)記點(diǎn)解碼及匹配方法61-63
• 4.7 槳葉標(biāo)記點(diǎn)三維信息計算63
• 4.8 槳葉錐度角計算63-64
• 4.9 實驗及結(jié)果分析64-68
• 4.10本章小結(jié)68-70
• 第五章 工作總結(jié)與展望70-72
• 5.1 研究工作總結(jié)70-71
• 5.2 研究工作展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目和研究成果76-77
• 致謝77-78

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本文編號：733560