基于逆向工程的航空发动机叶片数字化建模

航空发动机叶片作为飞机发动机的关键部件之一,其修复质量的好坏直接影响着飞行安全。研究利用扫描获取的点云数据实现高压叶片面形数字化建模的方法。采用依曲率变步长的方法取得叶片的边界点,利用三次B样条曲线对边界点进行拟合得到发动机叶片的包络线,并利用该包络线和精简过的数据点云对发动机叶片进行数字化三维建模。建模结果表明,利用该方法建立出的发动机叶片模型具有良好的光顺性及精确性。

高精度双线阵CCD非接触直径测量系统

设计引入一字线状激光作为目标检测光源,搭建了光学直径测量系统。为了突出目标检测工件特征,设计通过实时改变光积分时间以增强边缘信号特征。采用现场可编程门阵列(FPGA)作为CCD的驱动设备和信号处理器,采用亚像元边缘检测算法对一维图像数据进行处理,最后将结果实时显示出来。实验表明:系统能够完成目标检测任务,检测精度可以达到微米级。

三轴转台轴系相交度和垂直度的新测量方法

提出了一种新的三轴转台轴线相交度和垂直度测量方法。在空间光束三角交会测量原理基础上采用单CCD相机多基站网络化测量方法,利用CCD相机对贴附有编码特征点的三轴转台采集图像,建立基于同一空间点在各测站下对应成像光线交会一点光束平差模型,利用非线性优化方法进行求解编码标志空间位姿,通过最小二乘法拟合转台回转轴线进而求解转台轴线相交度及垂直度的误差。结果表明:该方法可以对转轴多圈数据进行处理,避免了只对单圈数据进行处理的缺点,不存在安装偏心误差,使测试结果更加可靠,测量精度高。

十字线结构光双目视觉测量的在线匹配方法

一字线及编码(相移)光栅结构光扫描测量系统在复杂曲面数模过程中得到广泛应用,但不能同时保证较低的测量不确定度指标和复杂曲面数模结果的各向光顺性。文章采用双目视觉和十字光配置扫描测量方案,在有效降低测量不确定度指标的同时,利用正交配置的十字光平面,改善了复杂曲面数模结果的各向光顺性。针对十字光双目外极线约束匹配可能存在的多义性问题,提出了附加光平面约束,有效剔除了误匹配点。实验结果表明:该十字光匹配方法可行、具有较好的精度,为后续准确高效地进行空间三角测量奠定了基础。

采用加权最小二乘准则的影像仪自动对焦方法

针对影像测量领域中自动对焦方法存在的对焦准确性不高、对焦过程复杂等问题,提出了一种采用加权最小二乘准则的自动对焦方法。首先,根据不同种类图像清晰度评价函数的评价特性,选定对焦过程中所用的图像清晰度评价函数。其次,在图像清晰度评价函数的基础上进行两阶段对焦,即粗对焦阶段与精对焦阶段。然后,分析了加权最小二乘准则中加权系数的确定原则并给出了其具体确定方法。最后,对精对焦阶段所得清晰度评价值进行归一化处理,采用加权最小二乘准则进行高斯曲线拟合求取极值,极值位置即最终正焦平面。实验结果表明:在步距为0.1mm的条件下,该方法与现有的洛伦兹(Lorent)、Gauss拟合方法相比,对焦误差由0.05mm降低到0.02mm,有效地提高了现有曲线拟合法的对焦准确性。

一种基于非参数模型的相机内参校准方法

影响大空间视觉三维坐标测量不确定度的主要因素有相机内参数、外部方位参数和特征成像质量。传统相机内参数校准方法需要参数模型化及全局最优化求解方法,会造成各内参数相关性过高,局部校准误差较大,对基于测角的测量方式不确定度影响较大、结合相机成像原理及垂线法,提出了一种基于物理参数校准的方法,对主点位置偏移、全视场范围非均匀镜头畸变等参数进行了精细校准。最后,以交比不变误差作为相机校准精度的评价方法,与传统校准方法的对比实验表明,该校准方法能够有效地提高测量不确定度指标,是一种简单、实用的校准方法。

基于编码测棒的单目视觉测量系统

为了提高单目视觉测量系统的精度,提出了一种基于编码测棒的单目视觉测量系统。该系统采用GSI编码点作为测棒上的特征点,首先用CCD像机对编码测棒一次成像,然后通过编码点特征位与编码位之间特定的约束关系对各个编码点分别进行姿态测量,最后根据最小二乘数据拟合和误差平均的数学思想实现测头的优化求解。在精密二维平移台上做了对比实验,实验结果表明,系统在1 000mm×500mm的测量区域中,实际测量的相对误差不超过6.3×104,系统的精度能满足工业中对大尺寸现场测量的要求。

基于6SE70变频器的飞机襟翼驱动器测试系统

设计出了一种高精度、灵活性好、可实现正反向测试的针对空客A319/A320系列飞机的襟翼驱动器测试系统,该系统使用西门子6SE70变频器(VFD)控制1FT6伺服电机作为输入端驱动,西门子S7-300PLC作为控制单元通过Profibus-DP总线与变频器构成主从站结构。配合转矩传感器的检测功能和WinCC监控程序良好的通讯、监控功能能够实时对测试系统运行状况实现监控。实验表明,使用变频控制器控制伺服电机的驱动方式能够良好地完成测试要求。该测试系统具有一定的实际意义。

基于GSI编码点的二维散斑测量技术研究

在摄影测量中,采用人工编码点可以有效提高测量精度。为了提高二维散斑测量的精度和效率,引入了一种有效的GSI(Geodetic Systems Incorporation)编码点。研究了GSI编码点对二维散斑测量精度和效率的影响,采用亚像素搜索和曲面拟合相结合的方法进行数据处理,并对结果进行了分析。实物实验中引入编码标志点,降低了测量误差,提高了计算效率。

缩小垂直间隔适航性研究及相关问题分析

2007年11月22日零点,中国开始实施缩小垂直间隔(RVSM)的运行,对RVSM适航性的研究极其重要,但中国RVSM空域运行相对于北大西洋空域于1997年3月27日开始实施缩小垂直间隔具有十年的空白期。根据相关航空手册,借鉴实施RVSM运行的其他国家与地区的经验,结合中国民航的实际情况和管理体系,研究缩小垂直间隔的适航性;对中国RVSM运行中遇到的米英制高度显示差异以及高度层配置问题进行分析,给出运用对应查找的方式解决米英制高度问题的转换方法,使中国的RVSM运行与国际接轨。

CCD相机的BUCK-BOOST型稳压电源设计

根据CCD工作过程及其耗能特点,应用BUCK-BOOST开关稳压控制器LCT3780控制的级联式双向BUCK-BOOST电路,设计了一款针对CCD相机的高性能稳压电源。利用LTspice仿真软件对开关稳压电路进行了仿真,主要对不同输入电压时的输出电压和有大突变负载时的稳压能力进行了仿真,并通过实验进行了测试。

基于电液比例控制的襟翼驱动器液压加载系统

设计一套主要针对空客A319/A320飞机襟翼驱动器日常维护和深度维修的液压加载测试系统。在该系统的设计中,提出一种以S7-300PLC作为逻辑控制单元、传感器作为数据采集单元的电液比例控制方式,通过对比例阀和液压马达等部件的控制,模拟襟翼驱动器实际工况中的负载转矩。实验结果表明:采用上述电液比例控制的方式,该液压加载系统运行稳定,工作可靠,能够很好地完成襟翼驱动器的适航测试任务。

GSI靶标与立体视觉的双目相机结构参数标定

针对大视场双目相机结构参数标定问题,提出了一种基于GSI靶标的标定方法。相机的内参数已知,利用同名编码点在双相机像面上成像点及双目视觉测量原理,解算出双目相机的相对方位。该方法无需移动靶标,只需要双目相机同时对靶标平面拍摄一次,简单方便。

基于GMM的单航空公司安检区旅客到达模型

运用高斯混合分布模型对某航空公司安检区旅客到达分布进行拟合分析。采用极值聚类的方法获取EM求解算法的初验分布,经过多次迭代后求得参数解。在实验环节采用某航空公司真实值机输出数据进行实验验证,结果表明GMM对单航班安检区旅客到达分布的拟合精度达到90%以上,比常用拟合方法提高了15%以上。在分峰不明显的情况下,E value-GMM与K means-GMM拟合精度相比提高了5%左右。

一种智能型光纤辐射多路温度巡回检测系统

光纤测温是70年代发展起来的一门新兴测温技术,它使用光导纤维作为传输光路,充分利用了光纤的绝缘性、可挠性、耐热性、耐腐蚀性以及低损耗传输等特点,使探头与仪表分离,大大增强了仪表的环境适应能力.为强电磁干扰、腐蚀气体、空间狭小等恶劣环境中的温度测量提供了一条新的途径. 目前,国内外研制的光纤辐射式中、高温测量仪多为单路式^([1]),而在实际测量领域中。

采用K⁃SVD字典训练稀疏基的压缩感知叶尖间隙数据重构方法

航空发动机叶尖间隙是监控其运行状态的有效参数,现有间隙测量方法很难满足超高转速下间隙距离的奈奎斯特采样率,因此无法有效提取精确的叶尖间隙值。本文基于压缩感知原理,针对间隙距离数据特征提出一种采用K-SVD(K-singular value decomposition)字典训练稀疏基的数据重构方法,该方法首先构建出K-SVD字典稀疏基对数据进行稀疏化表示,然后使用m序列高斯随机矩阵对数据进行压缩观测,最后基于压缩欠采样观测值使用正交匹配追踪算法对数据进行重构,进而精确提取叶尖间隙值。实验结果表明,在欠采样条件下间隙距离数据可精确恢复重构,与高采样率下的间隙数据相比,重构误差不超过0.02 mm。

光纤辐射中温测量仪的研究

介绍了一种光纤辐射中温测量仪的构成及工作原理。它根据温度的单波长辐射原理，利用光纤、光电探测器等构成的传输传感系统及有效的电子检测技术，完成了恶劣环境中的中温测量与控制。检验结果表明，在２００～８００℃的温度测量范围内，测量误差＜±１％，响应时间＜０．１５ｓ，并能长期稳定工作。

采用红外扫描激光与超声技术的室内空间定位

为了解决当前定位方法无法兼顾高精度、高集成度、多任务性、实时性测量的问题,提出了一种基于激光测距原理的室内空间定位系统。该方法通过单台测量基站向被测空间内发射旋转扫描红外激光信号以及超声脉冲信号,采用旋转扫描红外激光形成多平面约束,采用高精度超声测距形成距离约束。然后,将多平面约束与距离约束相耦合,得到测量靶标的非线性约束方程组。最后,利用非线性最优化算法解算得到测量靶标的精确空间坐标。该方法仅采用单台测量基站即可完成全周向、多任务实时性的空间测量与定位。采用激光跟踪仪系统作为比对基准验证了本方法的测量精度及可靠性。结果显示,在5m的被测空间内,其定位测量误差在0.3mm以内,可满足大多数工业测量应用场合需求。与传统的室内定位方法相比,本方法极大地提高了测量系统的集成度以及测量效率,为全站式空间定位方法提供了新的思路。

基于自适应小波去噪法的精密超声波测距方法

超声脉冲飞行时间的精确提取决定了超声测距的精度,因此滤除接收信号中的噪声可有效提高其测距精度。针对传统的去噪方法无法随噪声的变化而自动调整去噪阀值和小波分层数的缺点,提出了一种自适应小波去噪法,通过实时提取接收信号中的噪声特征,自动选择最优的小波参数,有效地提高了接收信号信噪比,从而提高飞行时间提取精度。实验表明,在室内环境条件下测距误差小于0.28mm,可满足大部分工业制造领域的距离测量应用。

基于改进snake模型的图像中雨雪去除算法研究

针对雨雪在图像处理中造成的不利影响,提出一种基于改进snake模型的雨雪去除新方法。传统snake模型的初始轮廓点为手工确定,且只适用于目标边缘清晰的情况,而雨雪的轮廓并不明显,因此该算法利用模糊连接度自动确定有序初始轮廓点;由于高速下落的雨雪在图像中形成模糊边缘,传统的snake模型不能准确地收敛到边界点,该算法利用模糊相似度函数来构造snake模型的外部能量函数,从而准确定位雨雪边界,而后采用三次B样条得到连续光滑的雨雪轮廓;并且为了消除运动因素的干扰,应用了HSI颜色空间的H元素。通过对大量雨雪图像进行实验,结果表明,该算法可以有效地识别出不同降速的雨滴或雪片,并能较好地消除移动物体的影响。