一种应用于大型风洞喷管型面全景误差检测方法技术

本发明专利技术涉及一种应用于大型风洞喷管型面全景误差检测方法，属于风洞检测技术领域。解决的是无法全面观测喷管型面状况的问题。包括以下步骤：步骤一：建立喷管局部坐标系，并和标准坐标系对齐；步骤二：在喷管型面上标记出栅格点位置，并采集数据；步骤三：型面数据的插值与可视化；步骤四：数据转换与输出。本发明专利技术从更高的维度上去考察喷管型面的偏差问题，将点误差问题提升为整个曲面的误差测量，能够清楚的看到型面是否存在翘曲、倾斜等问题，得到喷管型面更加全面且真实的状态，更加精确评价喷管性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于大型风洞喷管型面全景误差检测方法


[0001]本专利技术涉及一种应用于大型风洞喷管型面全景误差检测方法，属于风洞检测


技术介绍

[0002]喷管作为风洞中的高精度执行部件，是保证试验段流场品质极为关键的部件，喷管型面的位置精度和喷管型面的真实形状，是评价喷管产品最终性能的关键指标，对流场品质有至关重要的影响。大型风洞的喷管段长达十几米，形状不规则，型面的精度要求高，传统的测量手段是采用激光跟踪仪在喷管型面上采集少量推点位置的孤立点，用推点的误差来评价喷管整体的精度情况。这种方法在一定程度上虽然能够表征喷管的精度，但推点数目一般很少，半柔壁喷管仅仅几组推点，因此，对于喷管型面大部分非推点区域都是处在未知状态。由于喷管型面的不规则性和复杂性，几个推点的数据无法完整表征喷管型面形状，甚至无法知晓喷管是否是严格二维的。而整个喷管性能的优劣，不仅仅取决于几个推点的位置偏差，而是由以实际型面与理论型面的整体吻合度来决定。传统方法没有将喷管型面作为一个整体进行测量和研究，使得对喷管性能的评价产生一定的误差。
[0003]因此，亟需提出一种应用于大型风洞喷管型面全景误差检测方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术研发解决的是无法全面观测喷管型面状况的问题。在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。<br/>[0005]本专利技术的技术方案：一种应用于大型风洞喷管型面全景误差检测方法，包括以下步骤：步骤一：建立喷管局部坐标系，并和标准坐标系对齐；步骤二：在喷管型面上标记出栅格点位置，并采集数据；步骤三：型面数据的插值与可视化；步骤四：数据转换与输出。
[0006]优选的：
①
用高精度测量设备连续采集喷管出口附近的机加工侧壁面数据，采集范围为2m*1m的矩形，将采集的数据点以最小二乘法拟合为第一平面，取其平面方程的法向量作为喷管局部坐标系第一主轴；
②
用高精度测量设备采集喷管出口两侧的喷管出口端面数据，将采集到的数据通过最小二乘法拟合形成第二平面，取其平面方程的法向量作为喷管局部坐标系的第二主轴；
③
用高精度测量设备采集喷管出口端面的四个角点，将其投影到第二平面上，形
成四边形，取四边形对角线的交点，作为原点；
④
第一主轴与第二主轴在原点处相交，形成喷管局部坐标系；
⑤
将三维模型中的喷管标准坐标系进行移动，调整坐标轴方向与喷管局部坐标系相同，完成对齐操作。
[0007]优选的：步骤二中，将喷管型面划分栅格，在栅格的交点处用高精度测量设备采集栅格点坐标，由此将喷管型面离散成为栅格点坐标，喷管型面的数据可由这些离散点来表述。
[0008]优选的：喷管为12m*2.4m的曲面结构，将喷管型面划分成300mm宽的栅格并用记号笔标识。
[0009]优选的：步骤三中，得到喷管型面栅格点数据后，通过数据插值的方法得到喷管的数学模型，即实测的喷管型面数据；对比实测喷管型面数据与理论数据之间的差异，通过编程方法形成喷管与理论型面的误差曲面图和截面误差曲线。
[0010]优选的：步骤四中，需要将数据点按照一定的数据格式进行改造，使其变成制图软件能够识别的格式，可以通过编程将插值后的喷管型面数据转换为stl格式，能够为分析软件识别。
[0011]优选的：高精度测量设备为激光跟踪仪。
[0012]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术从更高的维度上去考察喷管型面的偏差问题，将点误差问题提升为整个曲面的误差测量，能够清楚的看到型面是否存在翘曲、倾斜等问题，得到喷管型面更加全面且真实的状态，更加精确评价喷管性能。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的一种应用于大型风洞喷管型面全景误差检测方法的流程图；图2是喷管型面误差测量结果图；图3是喷管中心截面误差图；图4是喷管出口端面示意图；图5是喷管剖面图；图6是喷管的纵向剖面图；图中：1
‑
侧壁板，2
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喷管框架，3
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喷管柔板，4
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螺旋升降机，11
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上柔板误差，12
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下柔板误差，13
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入口侧，14
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出口侧，15
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实曲线减去理论直线曲线，16
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出口端面，17
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原点，18
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角点，19
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喷管局部坐标系，20
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气流方向，21
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推点。
具体实施方式
[0014]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0015]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0016]具体实施方式一：结合图1
‑
6说明本实施方式，本实施方式的一种应用于大型风洞喷管型面全景误差检测方法，喷管包括侧壁板1、喷管框架2、喷管柔板3和螺旋升降机4，喷管框架2的前后两侧设置有侧壁板1，侧壁板1的上下两侧设置有喷管柔板3，侧壁板1出口侧设置出口端面16，喷管柔板3与螺旋升降机4一端铰接，喷管柔板3与螺旋升降机4铰接处为推点，喷管柔板3内侧具有型面，螺旋升降机4另一端与喷管框架2连接，螺旋升降机4的长度变化推动喷管柔板3按照预定型面序列变化；包括以下步骤：步骤一：建立喷管局部坐标系，并和标准坐标系对齐；测量数据需要与三维模型世界中的理想喷管理论数据进行对比，必须将坐标系对齐的足够准确，才能够得到满足精度要求的数据，利用激光跟踪仪采集喷管特征数据作为坐标系基准，完成喷管局部坐标系的建立，并和三维数模中的坐标系进行对齐；喷管坐标系建立中所采用的数据采集与坐标系建立的软件为Spatial Analyzer（简称SA），在SA中将采集到的点坐标，通过最小二乘法拟合成为一个平面，得到其法向量，具体过程如下：假设点的采集到的点坐标为：其中，为第n（n不小于100）个点的坐标，为第i个点的坐标值。
[0017]如果这n个点拟合形成一个平面，则这个平面应该满足使得平面与所有参与拟合点的距离平方之和最小，假设这个平面的方程为：其中A、B、C和D为平面方程的系数，向量（A，B，C）为此平面的法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于大型风洞喷管型面全景误差检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：建立喷管局部坐标系，并和标准坐标系对齐；步骤二：在喷管型面上标记出栅格点位置，并采集数据；步骤三：型面数据的插值与可视化；步骤四：数据转换与输出。2.根据权利要求1所述的一种应用于大型风洞喷管型面全景误差检测方法，其特征在于：步骤一包括以下步骤：
①
用高精度测量设备连续采集喷管出口附近的机加工侧壁面数据，采集范围为2m*1m的矩形，将采集的数据点以最小二乘法拟合为第一平面，取其平面方程的法向量作为喷管局部坐标系第一主轴；
②
用高精度测量设备采集喷管出口两侧的喷管出口端面数据，将采集到的数据通过最小二乘法拟合形成第二平面，取其平面方程的法向量作为喷管局部坐标系的第二主轴；
③
用高精度测量设备采集喷管出口端面的四个角点，将其投影到第二平面上，形成四边形，取四边形对角线的交点，作为原点；
④
第一主轴与第二主轴在原点处相交，形成喷管局部坐标系；
⑤
将三维模型中的喷管标准坐标系进行移动，调整坐标轴方向与喷管局部坐标系相同，完成对齐操作。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新朝，崔晓春，张刃，鲁文博，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：