专利名称：基于光斑尺度的直升机旋翼共锥度测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于测量领域的共锥度测量装置及方法。
背景技术：
直升机旋翼共锥度是旋翼动平衡测量的一个主要指标，它直接关系到直升机的安 全和其他各项重要性能的优劣，是直升机生产、维护中的重要检查项目。共锥度测试的目的 就是保证桨叶出厂后可以达到单片互换。当直升机飞行时，桨叶会微微往上翘，形成一个倒 置的圆锥体，若升力一致，则各桨叶运动在同一个椎体上，通常称为共锥面。若升力不一致， 那么各桨叶运动的轨迹不共锥，此时桨叶高度就不等高。被测桨叶的共锥度特性可通过被 测桨叶锥度与标准桨叶锥度的差来表述，差值越小说明旋翼共锥度特性越好。共锥度的测 量是在旋翼高速旋转动态下进行，过去由于技术的限制，一直较难进行精确的测量。随着光 电技术、电子技术，特别是信息技术的发展，现在已经出现了多种测量方法。目前国内的测量系统大多是国外的产品，常见的方法是采用组成激光光路利用几 何原理测量或是采用CCD相机进行测量，激光光路具有光路调节不方便等缺点，传统的CCD 相机测量方案通过采集桨叶边缘的成像信息进行测量，利用不同位置的桨叶，在CCD相机 上的成像位置不同的原理进行测量。
发明内容
本发明的目的在于提供结构简单、调节方便、安装维修简捷、工作稳定可靠的基于 光斑尺度的直升机旋翼共锥度测量装置及方法。本发明的目的是这样实现的本发明基于光斑尺度的直升机旋翼共锥度测量装置，包括旋翼头、桨叶、光源、CCD 相机和接近开关，其特征是标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装 被测桨叶的螺栓孔，光源和采集光源在桨叶上光斑成像的CCD相机置于旋翼头的斜上方、 且CXD相机轴线与光源轴线在同一竖直面内、两者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平 面，第一接近开关和第二接近开关置于旋翼头的一侧。本发明基于光斑尺度的直升机旋翼共锥度测量装置还可以包括所述的光源为柱状光源。本发明基于光斑尺度的直升机旋翼共锥度测量方法，其特征是(1)标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装被测桨叶的螺 栓孔，光源和采集柱状光源在桨叶上光斑成像的CCD相机置于旋翼头的斜上方、且CCD相机 轴线与光源轴线在同一竖直面内、两者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平面，第一接 近开关和第二接近开关置于旋翼头的一侧； (2)旋翼头旋转，第一接近开关产生脉冲信号标定桨叶顺序，桨叶旋转到光源正下 方时遮挡光源产生的可见光，同时第二接近开关产生同步信号、触发CCD相机采集桨叶上 的光斑信息；
(3)对采集到的图像去噪、滤波、边缘提取，获得光斑沿桨叶方向的直径信息，从而 得到桨叶的高度信息、实现直升机旋翼共锥度的测量。本发明的优势在于本发明具有结构简单，调节方便，安装维修简捷，工作稳定可 靠等优点。可用于直升机共锥度测量。具有很高的实用价值。
图1为本发明基于光斑尺度的直升机旋翼共锥度测量装置的结构示意图；图2为本发明的光斑沿桨叶方向直径成像示意图；图3-图5为本发明的光源形状图及其在CCD靶面上的投影和激光代替光源。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述结合图1 3，基于光斑尺度的直升机旋翼共锥度测量装置，包括旋翼头、桨叶3、 光源1、CCD相机2和接近开关，其特征是标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上 还设置有安装被测桨叶的螺栓孔，光源1和采集光源1在桨叶3上光斑成像的CCD相机2 置于旋翼头的斜上方、且CXD相机2轴线与光源1轴线在同一竖直面内、两者组成的竖直面 垂直于标准桨叶所在的平面，第一接近开关4和第二接近开关5置于旋翼头的一侧。所述 的光源1为柱状光源。测量时，被测桨叶安装在旋翼头上。基于光斑尺度的直升机旋翼共锥度测量方法，其特征是(1)标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装被测桨叶的螺 栓孔，光源1和采集光源1在桨叶3上光斑成像的CXD相机2置于旋翼头的斜上方、且CXD 相机2轴线与光源1轴线在同一竖直面内、两者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平面， 第一接近开关4和第二接近开关5置于旋翼头的一侧，测量时，被测桨叶安装在旋翼头上；(2)旋翼头旋转，第一接近开关4产生脉冲信号标定桨叶3顺序，桨叶3旋转到光 源1正下方时遮挡光源1产生的可见光，同时第二接近开关5产生同步信号、触发CXD相机 2采集桨叶3上的光斑信息；(3)对采集到的图像去噪、滤波、边缘提取，获得光斑沿桨叶3方向的直径信息，从 而得到桨叶3的高度信息、实现直升机旋翼共锥度的测量。具体的计算方法有如下两种一、共锥度高度差计算方法1 假设R为桨叶3上光斑直径，h为光斑距成像物镜的距离，f为CXD成像系统的焦 距，δ为光斑在CXD靶面上的成像尺寸。根据小孔成像原理可得桨叶3距相机2距离计算 公式为
权利要求
基于光斑尺度的直升机旋翼共锥度测量装置，包括旋翼头、桨叶、光源、CCD相机和接近开关，其特征是标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装被测桨叶的螺栓孔，光源和采集光源在桨叶上光斑成像的CCD相机置于旋翼头的斜上方、且CCD相机轴线与光源轴线在同一竖直面内、两者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平面，第一接近开关和第二接近开关置于旋翼头的一侧。
2.根据权利要求1所述的基于光斑尺度的直升机旋翼共锥度测量装置，其特征是所 述的光源为柱状光源。
3.基于光斑尺度的直升机旋翼共锥度测量方法，其特征是(1)标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装被测桨叶的螺栓孔， 光源和采集柱状光源在桨叶上光斑成像的CCD相机置于旋翼头的斜上方、且CCD相机轴线 与光源轴线在同一竖直面内、两者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平面，第一接近开 关和第二接近开关置于旋翼头的一侧；(2)旋翼头旋转，第一接近开关产生脉冲信号标定桨叶顺序，桨叶旋转到光源正下方时 遮挡光源产生的可见光，同时第二接近开关产生同步信号、触发CCD相机采集桨叶上的光 斑信息；(3)对采集到的图像去噪、滤波、边缘提取，获得光斑沿桨叶方向的直径信息，从而得到 桨叶的高度信息、实现直升机旋翼共锥度的测量。
全文摘要
本发明的目的在于提供基于光斑尺度的直升机旋翼共锥度测量装置及方法。包括旋翼头、桨叶、光源、CCD相机和接近开关，标准桨叶和伴随桨叶安装在旋翼头上，旋翼头上还设置有安装被测桨叶的螺栓孔，光源和采集光源在桨叶上光斑成像的CCD相机置于旋翼头的斜上方、且CCD相机轴线与光源轴线在同一竖直面内、两者组成的竖直面垂直于标准桨叶所在的平面，第一接近开关和第二接近开关置于旋翼头的一侧。本发明具有调节方便，安装维修简捷，工作稳定可靠，精度高等特点。可实现对旋翼简单、快速、高精度地测量。
文档编号G01B11/26GK101943573SQ20101022722
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者夏桂华, 姜迈, 朱齐丹, 王立辉, 蔡成涛, 邓超 申请人:哈尔滨工程大学