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《南京航空航天大学》 2009年
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基于数字图像处理的叶片三维大位移测量研究

李季平  
【摘要】: 叶片在高速运动过程中产生的大位移,对物体的结构分析和性能评估是非常重要的原始数据,也是目前结构检测的难点和工程界的研究热点。针对叶片在高速运动状态下产生的大位移,研究测量原理简单、仪器简便易用、图像自动分析、连续数据的自动处理的实时测量系统,是非常必要的工作。本文研究基于数字图像处理技术的叶片三维大位移的测量系统,以满足对叶片动态大位移的测量需求。 本文研究基于数字图像技术的叶片三维大位移测量的基础理论,建立测量大位移的数学公式和不确定度的计算公式,构建测试系统,运用软件处理与分析图像,使测量数据可视化,为最终实现对叶片动态大位移的高精度、智能化、实时测量,提供了一个正确有效的方法。 本论文的主要研究工作如下: 1.研究了测量系统的基础理论,建立了测量系统的数学公式和不确定度计算公式。推导各测点的像坐标、空间坐标及空间位移的数学公式,着重解决图像上测点像坐标修正这一关键问题,分析了各个测量量在综合误差的影响下的不确定度大小。为测量高速运动的叶片的动态大位移提供了理论基础。 2.研究了测试系统的构成,解决了四个影响测量精度的关键问题。为使测量系统具有实效性,本文建立了两套光标系统—附加光标系统和自载光标系统,研究了迅速调节平行激光束的“参考坐标辅屏法”,解决了激光束的传输以及透镜畸变对测量精度的影响等四个关键问题。 3.研究了系统图像处理与分析方法。为提高测量精度,运用MATLAB处理和分析图像,滤除噪声,实现边缘检测,识别测量区域,自动提取位移信息,并给出测量点的中心位置的精确结果,为实现测量智能化提供必要的条件。 4.测量叶片大位移的试验研究。试验研究了叶片的静态二维平面、三维立体大位移及动态大位移,运用软件处理与分析图像,给出了测量结果的数据可视化效果,计算了不确定度的大小。试验证明像坐标修正的必要性,不确定度理论的正确性,同时为增大测量分辨率、提高测量精度提供了解决方案。
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