一種拉桿連動機構連接件應變測量方法
【專利摘要】本發明涉及一種拉桿連動機構連接件應變測量方法，采用雙攝像機對連接部位進行拍攝感知圖像，可測量曲面連接件應變梯度，拉桿連動機構連接件應變測量方法的測量步驟包括步驟一：建立非接觸式測量坐標系；步驟二：將待測量的曲面結構進行離散化分為若干個面積單元，利用雙攝像機從兩個不同視點觀察面積單元獲得感知圖像，通過計算分析不同感知圖像中面積單元的視差來獲取物體表面的三維形貌信息；步驟三：通過三維形貌信息，計算待測曲面內測量點在測量坐標系下的空間位置；步驟四：利用擬合法對位移場進行分區逐點擬合求全場應變。本發明的一種拉桿連動機構連接件應變測量方法克服了傳統應變片測量方式的弊端，縮短了研制周期，降低了研制成本。
【專利說明】
一種拉桿連動機構連接件應變測量方法
技術領域
[0001] 本發明屬于結構強度分析技術領域，尤其涉及一種拉桿連動機構連接件應變測量 方法。
【背景技術】
[0002] 隨著現代飛機飛行性能的提高，高升力增生裝置拉桿連動機構廣泛采用，見圖1所 示，圖中A、B、C、D四處即為連接位置。大集中載荷作用下連動機構大間隙連接件（見圖2所 示)強度評估和計算亟需一種新的測量方法，這成為結構強度分析的重要內容。
[0003] 關于連動機構大間隙結構的應變測量方法，目前主要采用應變片方法，應變片測 量方法對測量部位要求較高：局部測量部位為平面且尺寸足夠大，并且測量應變值是應變 片粘貼部位應變值的平均，不能準確反映出應變梯度大小。此外，對于深而狹窄的曲面也不 能進行有效的測量。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是提供一種拉桿連動機構連接件應變測量方法，解決目前測量方法 或測量不準確，或局限于測量部位的空間等問題。
[0005] 為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:一種拉桿連動機構連接件應變測量 方法，采用雙攝像機對連接部位進行拍攝感知圖像，用于測量曲面連接件的應變梯度，所述 拉桿連動機構連接件應變測量方法的測量步驟包括
[0006] 步驟一:建立非接觸式測量坐標系；
[0007] 步驟二:將待測量的曲面結構進行離散化分為若干個面積單元，利用雙攝像機從 兩個不同視點觀察所述面積單元獲得感知圖像，通過計算分析不同感知圖像中面積單元的 視差來獲取物體表面的三維形貌信息；
[0008] 步驟三:通過三維形貌信息，計算待測曲面內測量點在所述測量坐標系下的空間 位置；
[0009] 步驟四：利用擬合法對位移場進行分區逐點擬合求全場應變。
[0010] 進一步地，步驟二中，離散化程度為每個圖片單元的面積為目標區域面積的萬分 之一至萬分之五，所述目標區域即為待測量的曲面結構的面積。
[0011] 進一步地，步驟四中所述的擬合法為最小二成法。
[0012] 本發明的一種拉桿連動機構連接件應變測量方法通過光信號能對深而狹窄的曲 面連接件進行應變測量，對關鍵連接件局部曲面結構應變梯度進行精確表征，克服了傳統 應變片測量方式的弊端，本發明的方法，縮短了研制周期，降低了研制成本。
【附圖說明】
[0013] 此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施 例，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。
[0014] 圖1為現有技術的某拉桿連動結構示意圖。
[0015] 圖2為本發明的大間隙集中傳載連接件結構測量示意圖。
[0016] 圖3為本發明的雙目立體視覺坐標系示意圖。
[0017]圖4和圖5均為本發明的光學非接觸應變測量分布圖。
[0018] 其中，1-第一連接件，2-第二連接件，3-連接螺栓，4-間隙，5-攝影機。
【具體實施方式】
[0019] 為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中 的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類 似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發明 一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例型的，旨在用 于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人 員在沒有作出創造型勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。下 面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。
[0020] 在本發明的描述中，需要理解的是，術語"中心"、"縱向"、"橫向"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內"、"外"等指示的方位或位置關系為基于附圖所 示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝 置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護 范圍的限制。
[0021] 本發明的拉桿連動機構連接件應變測量方法采用雙攝像機5對連接部位進行拍攝 感知圖像，第一連接件1與第二連接件2通過連接螺栓3進行連接，在第一連接件1和第二連 接件2中間有較大間隙4，其測量方法的步驟包括：
[0022] (1)建立非接觸式測量坐標系，通過選取連接件關鍵點的坐標，建立三維測量坐標 系；
[0023] (2)將配合間隙深而狹窄的曲面結構進行剖面點離散化，分為若干個圖片單元，具 體的，將突出的曲面即目標區域分割成若干小面積塊，每塊小面積為目標區域的萬分之一 到萬分之五，，利用雙攝像機從兩個視點觀察同一物體從而得到不同視角下的感知圖像，通 過計算分析不同圖像中同一像點的視差來獲取物體表面的三維形貌信息；
[0024] (3)通過三維形貌信息，計算空間點p在測量坐標系下的三維坐標：點p既位于直線 Oipi上又位于直線02P2上，由Oipi和02P2兩條直線的交點即可確定點p的空間位置，見圖3;
[0025] (4)利用局部最小二乘擬合法對位移場進行分區逐點擬合求全場應變。
[0026] 本發明的拉桿連動機構連接件應變測量方法的基本思想是用多項式對子區內的 離散位移數據進行逐點擬合，對已知兩個方向的位移值進行平面平滑處理，通過最小二乘 法得到擬合多項式的系數，進而得到擬合區域中點的值和各階導數。作為該點的平滑和差 分結果，接著將局部子域移動到下一個數據點，得到新的數據子集的中心點平滑和差分結 果，進而得到全局應變。
[0027] 通過對圖2所示中所示的大應變梯度連接螺栓進行應變測量，采用光學非接觸應 變測量法及應變片方法進行測量，光學非接觸測量法間隙部位應變分布見圖4及圖5。圖4及 圖5中，A-E為光學攝像機記錄的連接螺栓的一側面，a-e為光學攝像機記錄的連接螺栓的 另一側面。由圖中可看出，關于C區域基本對稱的A區域和E區域，其微應變也基本是對稱的， 且可看出是有層次的階梯應變，若C區域圖2中連接螺栓的中間部位，A區域和E區域為相對 于C區域基本對稱的部分，其微變形也基本符合事實。
[0028]由圖4及圖5得到結構間隙典型部位應變值，并和應變片法進行對比，見表1。
[0029] 表1典型部位應變測量值
[0030]
[0031] 由圖4、圖5和表1可看出，光學非接觸方法對螺栓典型連接部位應變梯度進行了準 確表征，給出連接件的強度薄弱部位;而應變片方法對此部位應變進行了平均化處理:A、B、 C、D四點非接觸式應變值與應變片測量值誤差為46 · 64%、15 · 48%、-15 · 56%、-40 · 79%，應 變片方法不能反映出螺栓高應力區應變梯度。
[0032] 本發明的拉桿連動機構應變側方法利用非接觸光學應變測量系統，通過光信號對 曲面結構狹小間隙部位進行三維位移點測量，得到整個間隙部位的三維位移場，通過應變 位移偏微分方程求導，得到間隙部位應變分布場，進而獲取配合間隙部位的應變梯度，精確 判斷結構的危險部位。適用于應變梯度高、測量范圍狹窄的曲面大間隙集中傳載結構，具有 較大的實際應用價值，已在拉桿連動機構關鍵連接件強度評估中應用。本發明可應用于應 變梯度高、測量范圍狹窄的大配合間隙集中傳載曲面結構，對關鍵連接件局部曲面結構應 變梯度進行精確表征，克服了傳統應變片測量方式的弊端，本發明的拉桿連動機構應變側 方法縮短了研制周期，降低了研制成本。
[0033] 以上所述，僅為本發明的最優【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范 圍為準。
【主權項】
1. 一種拉桿連動機構連接件應變測量方法，其特征在于，采用雙攝像機對連接部位進 行拍攝感知圖像，用于測量曲面連接件的應變梯度，所述拉桿連動機構連接件應變測量方 法的測量步驟包括 步驟一:建立非接觸式測量坐標系； 步驟二:將待測量的曲面結構進行離散化分為若干個面積單元，利用雙攝像機從兩個 不同視點觀察所述面積單元獲得感知圖像，通過計算分析不同感知圖像中面積單元的視差 來獲取物體表面的三維形貌信息； 步驟三:通過三維形貌信息，計算待測曲面內測量點在所述測量坐標系下的空間位置； 步驟四：利用擬合法對位移場進行分區逐點擬合求全場應變。2. 根據權利要求1所述的拉桿連動機構連接件應變測量方法，其特征在于，步驟二中， 離散化程度為每個圖片單元的面積為目標區域面積的萬分之一至萬分之五，所述目標區域 即為待測量的曲面結構的面積。3. 根據權利要求1所述的拉桿連動機構連接件應變測量方法，其特征在于，步驟四中所 述的擬合法為最小二成法。
【文檔編號】G01B11/16GK106091964SQ201610374219
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】鄭茂亮, 范瑞娟, 王利國, 魏洪, 李健, 李海林
【申請人】中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所