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

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【摘要】：直升機旋翼槳葉共錐度是反映直升機旋翼工作狀態(tài)的重要參數(shù),該參數(shù)直接影響直升機的安全性、穩(wěn)定性和舒適性,該參數(shù)精確測量對直升機生產(chǎn)和維護具有重要意義。針對現(xiàn)有測量方法主要用于旋翼塔槳葉共錐度的測量,無法適應無人直升機機載共錐度實時測量的問題,本文采用PC104構(gòu)建機載直升機旋翼槳葉共錐度測量系統(tǒng),為使共錐度測量方法適應機載實時要求,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的直升機旋翼槳葉共錐度測量系統(tǒng)。根據(jù)無人直升機旋翼槳葉共錐度測量技術(shù)指標對系統(tǒng)進行了總體設計,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)、上位機子系統(tǒng);軟件系統(tǒng)分為上位機配置軟件和PC104下槳葉共錐度實時測量軟件。上位機配置軟件主要包括雙目攝像機管理、圖像實時預覽、模板圖像采集與顯示、立體視覺標定、標定結(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)標定,槳葉共錐度測量軟件包括網(wǎng)絡通信、旋翼圖像采集,標記點檢測、標記點三維信息計算、槳葉共錐度測量等功能模塊,主要完成機載旋翼槳葉共錐度實時測量。(2)提出了直升機旋翼槳葉共錐度測量中標記點快速檢測方法。首先,采用中值濾波、限制對比度自適應直方圖均衡算法對含有圓形標記點的圖像進行預處理;然后,利用圓形標記點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)了較小圓形標記點在復雜背景下的準確定位;最后,在局部極坐標系下利用最小二乘擬合法對標記點進行圓擬合,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雜背景與真實旋翼槳葉背景下進行標記點定位實驗,結(jié)果表明,本文方法能夠在復雜背景下快速、高精度定位較小圓形標記點,滿足后續(xù)機載旋翼槳葉共錐度實時測量的要求。(3)開展了基于PC104的機載旋翼槳葉共錐度測量方法研究。首先,利用上位機配置軟件對雙目立體視覺系統(tǒng)進行雙目標定和立體校正,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記點的旋翼槳葉圖像對,采用本文提出的標記點快速檢測算法定位槳葉圖像中的標記點,在標記點解碼與匹配的基礎上計算標記點三維信息;最后,利用不同槳葉上標記點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機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 立體視覺 PC104 旋翼槳葉共錐度 圓形標記點
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 直升機旋翼槳葉共錐度檢測方法9-11
• 1.2.2 圓形標記點檢測技術(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的直升機旋翼槳葉共錐度測量系統(tǒng)設計14-29
• 2.1 系統(tǒng)概述14-15
• 2.2 系統(tǒng)的技術(shù)指標15-16
• 2.3 硬件系統(tǒng)設計16-25
• 2.3.1 硬件系統(tǒng)組成16-17
• 2.3.2 主要器件技術(shù)指標和選型17-25
• 2.4 軟件系統(tǒng)設計25-28
• 2.4.1 上位機配置軟件功能模塊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 直升機旋翼槳葉共錐度測量中標記點快速檢測方法29-50
• 3.1 概述29
• 3.2 人工編碼標記點設計29-31
• 3.3 標記點圖像預處理31-36
• 3.3.1 圖像去噪31-32
• 3.3.2 圖像增強32-34
• 3.3.3 圖像大津閾值計算34-36
• 3.4 復雜背景下圓形標記點定位方法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 圓形標記點粗定位42-43
• 3.4.4 圓形標記點精定位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的直升機旋翼槳葉共錐度測量原理50-53
• 4.3 雙目立體視覺標定及校正53-60
• 4.3.1 攝像機透視成像模型53-54
• 4.3.2 鏡頭畸變模型54-55
• 4.3.3 單目攝像機標定55-57
• 4.3.4 雙目攝像機標定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 圓形編碼標記點解碼及匹配方法61-63
• 4.7 槳葉標記點三維信息計算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72-76
• 攻讀碩士學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