Optotrak系统在风洞模型变形与姿态测量中的应用研究

风洞试验中模型的变形量与空间姿态角是非常重要的参数,变形量可用于CFD修正,而模型姿态角的准确度直接影响到试验数据的质量和特性。为了准确获取这些参数,介绍了一种基于三线阵CCD交汇原理的光学测量设备——Optotrak系统,以及应用该系统开展的测量试验技术。通过在沿翼展方向的多个剖面上安装Marker点,获取模型在不同风速下的变形量;并采用计算向量夹角的方法测量模型姿态角。试验结果表明:该系统取得了良好的应用效果,变形量数据曲线趋势合理,姿态角数据测量准确度达到0.004°。

Optotrak光学跟踪测量仪在风洞迎角测量的应用

针对风洞试验中采用迎角传感器进行角度精确测量时存在较大误差的问题,提出一种利用震动实时修正方法和三维坐标转换算法。通过分析Optotrak光学跟踪测量仪的工作原理,将Optotrak采集轴系转换成以试验侧壁板为基础的参考轴系,根据该参考轴系中模型上Marker点测值变化,直接计算出迎角的变化量,并采用了C++Builder与OpenCV混合编程的方法进行验证。分析结果表明:该方法测量出模型的迎角,测量精度<±0.015°,测量精度优于攻角传感器测值,具有数据精准,抗振动干扰能力强,响应频率高,实时性好等特点。

基于非接触测量技术的低速风洞连续扫描试验技术研究

基于Optotrak非接触光学测量系统,建立了风洞试验模型三维姿态角测量方法,实现了模型姿态角的高精度、实时、外触发时钟同步测量。基于该方法测量模型三维实时姿态角,在FL-14低速风洞开展了张线尾撑下YF-16飞机1∶9标模纵、横向连续扫描测力试验。试验结果表明,在0.3°/s的扫描速率下,连续扫描与步进试验数据比对一致性好,各气动分量同期重复性达到国军标合格或先进指标。连续扫描试验获得了更为详尽完整的气动特性信息,同时显著提升了试验效率。

考虑关节柔性的模块机器人动力学参数辨识

提出了一种基于3维运动测量系统Optotrak3020的柔性关节模块机器人动力学模型参数辨识方法.首先将机器人的动力学模型参数化为不包括刚度力矩的线性形式,避免了参数矩阵的标定问题.激励轨迹基于有限的傅里叶级数函数,采用自适应遗传算法得出了优化的傅里叶级数系数.机器人每一关节单独跟随优化激励轨迹进行运动,同时电机位置、连杆位置、电机力矩被实时测量并记录.最后,采用经典的线性最小二乘参数辨识方法,对PowerCube模块化机器人的前3个关节进行了动力学参数辨识实验,得出了机器人动力学模型参数.

基于PowerCube的4R冗余度机器人实验平台设计

机器人的实验研究是机器人研究的重要环节。以PowerCube模块化机器人为基础,利用Optotrak三维测量仪以及计算机等设备建立了4R冗余度机器人实验平台。对于出现故障的机器人,采用锁定故障关节的容错方式。通过一个简单的实例对实验平台进行了实验验证。

基于七孔探针的手持式流场测试与显示技术

为快速方便地获取流场信息,研究一种基于七孔探针的流场测试与显示技术。通过探针获取流场速度信息,由Optotrak系统获取探针的位置和姿态信息,进而通过数学工具的插值,将流场进行图形化显示,并利用该技术在风洞中开展测试实验。实验结果表明:该技术装置结构简单,使用灵活,可快速地获取流场信息,为流场的测试提供一种新的方法和思路。

3自由度柔性并联机器人的实验研究

柔性臂在运动过程中不可避免的产生弹性振动,其末端轨迹便在理想轨迹附近振动。利用采用两种方法对3-RRR柔性并联机器人动平台轨迹进行测量:3D光学测量仪OPTOTRAK,以及基于线尺传感器的数据采集系统,并对实验结果进行了对比。

基于非接触测量技术的进水塔动力模型破坏试验研究

高耸进水塔的抗震安全一直是水利水电工程建设中倍受关注的关键技术问题。本文通过破坏性动力模型试验基于非接触测量技术对地震作用下进水塔主-附结构体系的抗震性能和震损模式进行研究,将3D-DIC与OC非接触测量技术相结合并引入水工进水塔的破坏性动力模型试验中,全程测量进水塔模型从弹性阶段到破坏性阶段的动应变场,实时测量模型关键部位动位移。计算结果表明,基于3D-DIC测量技术的应变场分析可以较好识别结构损伤发生和发展,确定结构的抗震薄弱部位;综合OC技术采集的动位移结果,可有效评价结构的抗震性能和极限承载能力。研究表明,3D-DIC与OC测量技术相结合适用于水工动力模型试验研究,且测量结果精确可信。本文研究成果可供高耸进水塔抗震设计和研究工作提供参考。