一种飞机结构健康监测数据显示方法技术

本发明专利技术属于航空强度试验技术领域，涉及飞机结构健康监测，特别是涉及一种飞机结构健康监测数据显示方法，包括使用CAD软件建立监测对象的几何三维模型文件的步骤，使用OpenGL图形引擎创建虚拟场景的步骤，添加虚拟传感器网络于虚拟场景中的三维模型上，并与实际传感器网络监测得到的数据建立关联的步骤，根据实际传感器网络监测得到的数据的变化的步骤。本方法直接使用飞机设计所输出的飞机CAD模型，在虚拟的场景中再现飞机结构，省去了三维显示中建立模型的环节，在对监测对象的监测过程中各种传感器数据变化的关联性可直观展现。应力集中区域和非应力集中区域一目了然。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空强度试验
，涉及飞机结构健康监测，特别是涉及。
技术介绍
在飞机结构健康监测系统中，常采用多种传感器系统对监测对象进行监测，这些传感器系统有应力应变(SG)、光纤光栅(FBG)、压电(PZT)、声发射(AE)等。各个传感器系统采用独立的规则来显示采集到的数据和处理后的结果，不能显示出多种数据间变化的关联性。飞机结构健康监测系统将各个传感器系统的监测数据进行融合，在数据可视化过程中，需要体现各种传感器间数据的关联性，提高监测效果。在飞机结构健康监测领域，迄今对于大型的、复杂的飞机结构还没有多种传感器数据的综合的显示方法，在实际的监测过程中，往往需要分别对各种传感器的数据进行可视化，再加以分析综合各种传感器数据的关联性。效率低且不直观。
技术实现思路
专利技术目的为了解决飞机结构监测过程中多种传感器数据的综合显示的问题，提供。技术方案，使用位于结构健康监测系统数据采集单元后端的数据可视化单元的图形工作站设备，基于监测对象的虚拟几何三维模型，包括以下步骤步骤一、使用CAD软件建立监测对象的几何三维模型文件；步骤二、使用OpenGL图形引擎创建虚拟场景，根据几何三维模型文件，绘制监测对象于三维虚拟场景中；步骤三、添加虚拟传感器网络于虚拟场景中的三维模型上，并与实际传感器网络监测得到的数据建立关联，针对传感器类型选择数据映射方式对于测量应变的传感器，选择三维映射方式，以测量点为中心的三维空间内的颜色根据传感器的实际测量值变化；对于压电传感器，选择二维映射方式，将传感器对监测区域的信号进行信号处理形成损伤成像信号，再以贴图的方式覆盖在监测区域表面；步骤四、根据实际传感器网络监测得到的数据的变化，三维模型上虚拟传感器网络映射区域的相应参数随之发生相应的变化，实现监测数据的显示。优选地，步骤三中所述的建立关联的具体方法为实际传感器网络上的物理通道与三维模型上虚拟传感器网络上的传感器通过配置或拾取的方式一一对应。优选地，步骤四中所述的虚拟传感器网络映射区域的相应参数包括监测区域、颜色、映射范围大小。有益效果本方法直接使用飞机设计所输出的飞机CAD模型，在虚拟的场景中再现飞机结构，省去了三维显示中建立模型的环节，节省了时间。本方法将飞机结构健康监测中使用的应变类传感器和压电传感器的数据综合显示到监测对象的三维模型上，在对监测对象的监测过程中各种传感器数据变化的关联性可直观展现。应力集中区域和非应力集中区域一目了然。可以快速地把握重点、提高监测效率。解决了飞机结构健康监测系统中多种传感器数据的综合显示问题，该技术方法具有普遍性，实施方便，易于向其他系统推广。附图说明图1飞机结构健康监测数据显示方法示意中1、监测对象，2、应变类传感器，3、压电传感器，4、应变传感器数据映射区域，5、压电传感器数据映射区域，6、结构损伤成像。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述，请参阅图1。，使用位于飞机结构健康监测系统数据采集单元后端的数据可视化单元的图形工作站设备，其中飞机结构健康监测系统是一个集传感器、数据采集、通信、信号处理为一体的软硬件系统，基本功能划分为数据采集、处理、数据可视化等单元，数据采集单元位于最前端，数据处理及可视化单元次之。图形工作站设备为通用型计算机，这种计算机在图形处理方面拥有高性能。该方法基于监测对象的虚拟几何三维模型，该模型需要使用专用工具制作。该方法包括以下步骤步骤一、使用常用的CAD软件，如CATIA、AUT0CAD等建立监测对象的几何三维模型文件，并将其保存为STL文件格式，该文件内保存有三维模型的顶点坐标信息，格式分为二进制和文本；步骤二、在通用的软件编程环境中，如VisualStudio、Delphi等,使用OpenGL图形引擎创建虚拟场景，虚拟场景根据监测对象所在的真实环境的背景、光线等来设置。打开监测对象的三维模型STL文件，根据该文件中的顶点信息，绘制监测对象于三维虚拟场景中，该绘制方法首先绘制顶点，再对顶点连线、而后对顶点围成的区域着色、使用材料、设置光昭等.步骤三、通过手动三维拾取选择或直接配置传感器坐标的方式，添加虚拟传感器网络于虚拟场景中的三维模型上，并与实际传感器网络监测得到的数据建立关联，针对传感器类型选择数据映射方式对于测量应变的传感器，选择三维映射方式，以测量点为中心的三维空间内的颜色根据传感器的实际测量值变化；对于压电传感器，选择二维映射方式，将传感器对监测区域的信号进行信号处理形成损伤成像图，将该图以纹理的方式覆盖在监测区域表面；步骤四、根据实际传感器网络监测得到的数据的变化，三维模型上虚拟传感器网络映射区域的相应参数随之发生相应的变化，对于应变类传感器，如金属丝应变桥、光栅光纤等，其映射区域的颜色和映射区域大小发生变化；对于压电传感器，其映射区域根据实际传感器信号损伤成像的结果实时变化。实现监测数据的综合显示。优选地，步骤三中所述的建立关联的具体方法为实际传感器网络上的物理通道与三维模型上虚拟传感器网络上的传感器通过配置或三维拾取的方式一一对应。如图1所示，对一个以飞机结构件为监测对象进行健康监测的示意图，使用CATIA或AUTOCAD软件建立监测对象也即该飞机结构件的三维模型并保存为STL文件格式。在VisualStudio编程环境中使用OpenGL图形引擎打开三维模型的STL文件，并将三维模型重新绘制在三维场景中。使用三维拾取方式根据实际的传感器位置部署虚拟传感器在三维模型表面，通过配置与实际传感器的物理测量通道一一对应。图1中2为应变片，3为压电传感器。应变片使用三维映射方式，映射范围见图1中4 ;压电传感器使用二维映射方式、映射范围见图1中5。实际监测过程中对飞机结构件加载，应变片映射区域4根据虚拟应变片2所对应的实际应变片通道的数值颜色和范围发生变化；压电传感器映射区域5，由其顶点的虚拟压电传感器3等包围而成。虚拟压电传感器所对应的实际压电传感器的测量信号，经过通用的算法形成损伤成像图片，将该图片以二维纹理贴图的方式显示在区域5中，若结构发生损伤，则结构损伤成像6会显示在区域5中。本方法直接使用飞机设计所输出的飞机CAD模型，在虚拟的场景中再现飞机结构，省去了三维显示中建立模型的环节，节省了时间。本方法将飞机结构健康监测中使用的应变类传感器和压电传感器的数据综合显示到监测对象的三维模型上，在对监测对象的监测过程中各种传感器数据变化的关联性可直观展现。应力集中区域和非应力集中区域一目了然。可以快速地把握重点、提高监测效率。解决了飞机结构健康监测系统中多种传感器数据的综合显示问题，该技术方法具有普遍性，实施方便，易于向其他系统推广。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机结构健康监测数据显示方法，使用位于结构健康监测系统数据采集单元后端的数据可视化单元的图形工作站设备，基于监测对象的虚拟几何三维模型，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、使用CAD软件建立监测对象的几何三维模型文件；步骤二、使用OpenGL图形引擎创建虚拟场景，根据几何三维模型文件，绘制监测对象于三维虚拟场景中；步骤三、添加虚拟传感器网络于虚拟场景中的三维模型上，并与实际传感器网络监测得到的数据建立关联，针对传感器类型选择数据映射方式：对于测量应变的传感器，选择三维映射方式，以测量点为中心的三维空间内的颜色根据传感器的实际测量值变化；对于压电传感器，选择二维映射方式，将传感器对监测区域的信号进行信号处理形成损伤成像信号，再以贴图的方式覆盖在监测区域表面；步骤四、根据实际传感器网络监测得到的数据的变化，三维模型上虚拟传感器网络映射区域的相应参数随之发生相应的变化，实现监测数据的显示。

【技术特征摘要】
1.一种飞机结构健康监测数据显示方法，使用位于结构健康监测系统数据采集单元后端的数据可视化单元的图形工作站设备，基于监测对象的虚拟几何三维模型，其特征在于，包括以下步骤步骤一、使用CAD软件建立监测对象的几何三维模型文件；步骤二、使用OpenGL图形引擎创建虚拟场景，根据几何三维模型文件，绘制监测对象于三维虚拟场景中；步骤三、添加虚拟传感器网络于虚拟场景中的三维模型上，并与实际传感器网络监测得到的数据建立关联，针对传感器类型选择数据映射方式对于测量应变的传感器，选择三维映射方式，以测量点为中心的三维空间内的颜色根据传感器的实际测量值变化；对于压电传感器，选择二维映射...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜振华，肖迎春，李闵行，白玮，张昭，郭佳，王倩，
申请(专利权)人：中国飞机强度研究所，
类型：发明
国别省市：