一种拉杆连动机构连接件应变测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种拉杆连动机构连接件应变测量方法，采用双摄像机对连接部位进行拍摄感知图像，可测量曲面连接件应变梯度，拉杆连动机构连接件应变测量方法的测量步骤包括步骤一：建立非接触式测量坐标系；步骤二：将待测量的曲面结构进行离散化分为若干个面积单元，利用双摄像机从两个不同视点观察面积单元获得感知图像，通过计算分析不同感知图像中面积单元的视差来获取物体表面的三维形貌信息；步骤三：通过三维形貌信息，计算待测曲面内测量点在测量坐标系下的空间位置；步骤四：利用拟合法对位移场进行分区逐点拟合求全场应变。本发明的一种拉杆连动机构连接件应变测量方法克服了传统应变片测量方式的弊端，缩短了研制周期，降低了研制成本。
【专利说明】
一种拉杆连动机构连接件应变测量方法
技术领域
[0001] 本发明属于结构强度分析技术领域，尤其涉及一种拉杆连动机构连接件应变测量 方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代飞机飞行性能的提高，高升力增生装置拉杆连动机构广泛采用，见图1所 示，图中A、B、C、D四处即为连接位置。大集中载荷作用下连动机构大间隙连接件（见图2所 示)强度评估和计算亟需一种新的测量方法，这成为结构强度分析的重要内容。
[0003] 关于连动机构大间隙结构的应变测量方法，目前主要采用应变片方法，应变片测 量方法对测量部位要求较高：局部测量部位为平面且尺寸足够大，并且测量应变值是应变 片粘贴部位应变值的平均，不能准确反映出应变梯度大小。此外，对于深而狭窄的曲面也不 能进行有效的测量。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种拉杆连动机构连接件应变测量方法，解决目前测量方法 或测量不准确，或局限于测量部位的空间等问题。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种拉杆连动机构连接件应变测量 方法，采用双摄像机对连接部位进行拍摄感知图像，用于测量曲面连接件的应变梯度，所述 拉杆连动机构连接件应变测量方法的测量步骤包括
[0006] 步骤一:建立非接触式测量坐标系；
[0007] 步骤二:将待测量的曲面结构进行离散化分为若干个面积单元，利用双摄像机从 两个不同视点观察所述面积单元获得感知图像，通过计算分析不同感知图像中面积单元的 视差来获取物体表面的三维形貌信息；
[0008] 步骤三:通过三维形貌信息，计算待测曲面内测量点在所述测量坐标系下的空间 位置；
[0009] 步骤四：利用拟合法对位移场进行分区逐点拟合求全场应变。
[0010] 进一步地，步骤二中，离散化程度为每个图片单元的面积为目标区域面积的万分 之一至万分之五，所述目标区域即为待测量的曲面结构的面积。
[0011] 进一步地，步骤四中所述的拟合法为最小二成法。
[0012] 本发明的一种拉杆连动机构连接件应变测量方法通过光信号能对深而狭窄的曲 面连接件进行应变测量，对关键连接件局部曲面结构应变梯度进行精确表征，克服了传统 应变片测量方式的弊端，本发明的方法，缩短了研制周期，降低了研制成本。
【附图说明】
[0013] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施 例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0014] 图1为现有技术的某拉杆连动结构示意图。
[0015] 图2为本发明的大间隙集中传载连接件结构测量示意图。
[0016] 图3为本发明的双目立体视觉坐标系示意图。
[0017]图4和图5均为本发明的光学非接触应变测量分布图。
[0018] 其中，1-第一连接件，2-第二连接件，3-连接螺栓，4-间隙，5-摄影机。
【具体实施方式】
[0019] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中 的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类 似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例型的，旨在用 于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人 员在没有作出创造型劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下 面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0020] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所 示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装 置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护 范围的限制。
[0021] 本发明的拉杆连动机构连接件应变测量方法采用双摄像机5对连接部位进行拍摄 感知图像，第一连接件1与第二连接件2通过连接螺栓3进行连接，在第一连接件1和第二连 接件2中间有较大间隙4，其测量方法的步骤包括：
[0022] (1)建立非接触式测量坐标系，通过选取连接件关键点的坐标，建立三维测量坐标 系；
[0023] (2)将配合间隙深而狭窄的曲面结构进行剖面点离散化，分为若干个图片单元，具 体的，将突出的曲面即目标区域分割成若干小面积块，每块小面积为目标区域的万分之一 到万分之五，，利用双摄像机从两个视点观察同一物体从而得到不同视角下的感知图像，通 过计算分析不同图像中同一像点的视差来获取物体表面的三维形貌信息；
[0024] (3)通过三维形貌信息，计算空间点p在测量坐标系下的三维坐标：点p既位于直线 Oipi上又位于直线02P2上，由Oipi和02P2两条直线的交点即可确定点p的空间位置，见图3;
[0025] (4)利用局部最小二乘拟合法对位移场进行分区逐点拟合求全场应变。
[0026] 本发明的拉杆连动机构连接件应变测量方法的基本思想是用多项式对子区内的 离散位移数据进行逐点拟合，对已知两个方向的位移值进行平面平滑处理，通过最小二乘 法得到拟合多项式的系数，进而得到拟合区域中点的值和各阶导数。作为该点的平滑和差 分结果，接着将局部子域移动到下一个数据点，得到新的数据子集的中心点平滑和差分结 果，进而得到全局应变。
[0027] 通过对图2所示中所示的大应变梯度连接螺栓进行应变测量，采用光学非接触应 变测量法及应变片方法进行测量，光学非接触测量法间隙部位应变分布见图4及图5。图4及 图5中，A-E为光学摄像机记录的连接螺栓的一侧面，a-e为光学摄像机记录的连接螺栓的 另一侧面。由图中可看出，关于C区域基本对称的A区域和E区域，其微应变也基本是对称的， 且可看出是有层次的阶梯应变，若C区域图2中连接螺栓的中间部位，A区域和E区域为相对 于C区域基本对称的部分，其微变形也基本符合事实。
[0028]由图4及图5得到结构间隙典型部位应变值，并和应变片法进行对比，见表1。
[0029] 表1典型部位应变测量值
[0030]
[0031] 由图4、图5和表1可看出，光学非接触方法对螺栓典型连接部位应变梯度进行了准 确表征，给出连接件的强度薄弱部位;而应变片方法对此部位应变进行了平均化处理:A、B、 C、D四点非接触式应变值与应变片测量值误差为46 · 64%、15 · 48%、-15 · 56%、-40 · 79%，应 变片方法不能反映出螺栓高应力区应变梯度。
[0032] 本发明的拉杆连动机构应变侧方法利用非接触光学应变测量系统，通过光信号对 曲面结构狭小间隙部位进行三维位移点测量，得到整个间隙部位的三维位移场，通过应变 位移偏微分方程求导，得到间隙部位应变分布场，进而获取配合间隙部位的应变梯度，精确 判断结构的危险部位。适用于应变梯度高、测量范围狭窄的曲面大间隙集中传载结构，具有 较大的实际应用价值，已在拉杆连动机构关键连接件强度评估中应用。本发明可应用于应 变梯度高、测量范围狭窄的大配合间隙集中传载曲面结构，对关键连接件局部曲面结构应 变梯度进行精确表征，克服了传统应变片测量方式的弊端，本发明的拉杆连动机构应变侧 方法缩短了研制周期，降低了研制成本。
[0033] 以上所述，仅为本发明的最优【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范 围为准。
【主权项】
1. 一种拉杆连动机构连接件应变测量方法，其特征在于，采用双摄像机对连接部位进 行拍摄感知图像，用于测量曲面连接件的应变梯度，所述拉杆连动机构连接件应变测量方 法的测量步骤包括 步骤一:建立非接触式测量坐标系； 步骤二:将待测量的曲面结构进行离散化分为若干个面积单元，利用双摄像机从两个 不同视点观察所述面积单元获得感知图像，通过计算分析不同感知图像中面积单元的视差 来获取物体表面的三维形貌信息； 步骤三:通过三维形貌信息，计算待测曲面内测量点在所述测量坐标系下的空间位置； 步骤四：利用拟合法对位移场进行分区逐点拟合求全场应变。2. 根据权利要求1所述的拉杆连动机构连接件应变测量方法，其特征在于，步骤二中， 离散化程度为每个图片单元的面积为目标区域面积的万分之一至万分之五，所述目标区域 即为待测量的曲面结构的面积。3. 根据权利要求1所述的拉杆连动机构连接件应变测量方法，其特征在于，步骤四中所 述的拟合法为最小二成法。
【文档编号】G01B11/16GK106091964SQ201610374219
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】郑茂亮, 范瑞娟, 王利国, 魏洪, 李健, 李海林
【申请人】中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所