一种直升机旋翼桨叶变形测量装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115790432A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202211476167.6(22)申请日2022.11.23(71)申请人南京航空航天大学地址210001江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人招启军郑礼雄马砾张夏阳陈喆王博(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师贾瑞华(51)Int.Cl.G01B11/16(2006.01)G01B11/25(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称一种直升机旋翼桨叶变形测量装置及方法(57)摘要本发明涉及一种直升机旋翼桨叶变形测量装置及方法，包括：两个半导体激光器、两个正弦光栅、两个线阵CCD和一个数据接收及处理单元。半导体激光器出射光束为光刀，正弦光栅用来接收光刀后落至旋翼桨叶展向平面上形成条纹，线阵CCD采集桨叶表面所有条纹，数据接收及处理单元用于接收线阵CCD采集的条纹信息，并应用傅里叶变换轮廓术法得到待测旋翼桨叶的三维面形轮廓，以及对比不同旋翼转速下的待测旋翼桨叶的三维面形轮廓，得到桨叶变形量。通过桨叶的三维面形轮廓确定两种不同旋翼转速下桨叶的变形量，提高了桨叶变形测量的准确性。CN115790432ACN115790432A权利要求书1/2页1.一种直升机旋翼桨叶变形测量装置，其特征在于，包括：设于待测旋翼桨叶上方的第一半导体激光器、第一正弦光栅和第一线阵CCD，设于所述待测旋翼桨叶下方的第二半导体激光器、第二正弦光栅和第二线阵CCD，数据接收和处理单元；所述第一半导体激光器发射的光刀经过所述第一正弦光栅后照射在所述待测旋翼桨叶的上展向表面，并在所述待测旋翼桨叶上展向表面形成条纹；所述第二半导体激光器发射的光束经过所述第二正弦光栅后照射在所述待测旋翼桨叶的下展向表面，并在所述待测旋翼桨叶下展向表面形成条纹；所述第一线阵CCD，用于拍摄所述待测旋翼桨叶上展向表面的第一条纹图像；所述第二线阵CCD，用于拍摄所述待测旋翼桨叶下展向表面的第二条纹图像；所述数据接收和处理单元，用于接收所述第一线阵CCD拍摄的第一条纹图像和接收所述第二线阵CCD拍摄的第二条纹图像，并基于所有所述第一条纹图像和所述第二条纹图像应用傅里叶变换轮廓术法得到所述待测旋翼桨叶的三维面形轮廓，以及对比不同旋翼转速下的所述待测旋翼桨叶的三维面形轮廓，得到桨叶变形量。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一半导体激光器与所述第二半导体激光器、所述第一正弦光栅和所述第二正弦光栅以及所述第一线阵CCD和所述第二线阵CCD均沿所述待测旋翼桨叶对称分布。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述待测旋翼桨叶上展向表面形成的条纹长度大于等于所述待测旋翼桨叶的长度。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一半导体激光器的发射光束、所述第一线阵CCD的光轴和所述待测旋翼桨叶的旋转轴在同一平面上。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一半导体激光器的出射光轴和所述第一线阵CCD的光轴之间存在夹角。6.一种基于权利要求1至5任一项所述的系统的直升机旋翼桨叶变形测量方法，其特征在于，包括：控制第一线阵CCD和第二线阵CCD按照设定间隔时间分别拍摄待测旋翼桨叶上表面的条纹和下表面的条纹，得到2n张实拍条纹图像；所述2n张实拍条纹图像包括n张第一条纹图像和n张第二条纹图像；对每一张所述实拍条纹图像应用傅里叶变换轮廓术法得到2n张所述待测旋翼桨叶表面的局部轮廓图；对2n张所述待测旋翼桨叶表面的局部轮廓图进行拼接，得到所述待测旋翼桨叶的三维面形轮廓图；对比所述待测旋翼桨叶在两个不同旋翼转速下的所述三维面形轮廓图，得到桨叶变形量。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在对2n张所述待测旋翼桨叶表面的局部轮廓图进行拼接之前，还包括：对每张所述局部轮廓图做修剪处理，保留所述待测旋翼桨叶表面的条纹所在区域的轮廓图。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对每一张所述实拍条纹图像应用傅里叶变换轮廓术法得到2n张所述待测旋翼桨叶表面的局部轮廓图，具体包括：2CN115790432A权利要求书2/2页对第k张所述实拍条纹图像和对应的第k张参考条纹图像分别做傅里叶变换；对第k张变换后的实拍条纹图像和第k张变换后的参考条纹图像分别进行频域滤波处理，提取第k张所述变换后的实拍条纹图像对应的第一基频分量和第k张变换后的所述参考条纹图像对应的第二基频分量；将第k张所述变换后的实拍条纹图像对应的第一基频分量和第k张变换后的所述参考条纹图像对应的第二基频分量分别做逆傅里叶逆变换；第k张所述实拍条纹图像对应的逆变换结果和第k张所述参考条纹图像对应的逆变换结果做差，得到第k张所述实拍条纹图像的相位分布；对第