基于摄像测量原理的船体垂向变形测量半实物仿真实验研究

针对船体垂向变形测量的迫切需求,以及现有方法对于垂向变形适用性差的实际情况,提出了一种利用摄像测量原理实现垂向变形测量的新方法,推导了设备垂向变形角与姿态欧拉角变化量之间的转换关系,在此基础上设计了船体垂向变形测量方案。通过在平台上的CCD像机对与垂向设备基座固连的合作标志的实时观测,解算由于变形引起的合作标志姿态变化量,再利用合作标志与设备基座固连关系计算设备的垂向变形角。在实验室条件下进行了半实物仿真实验,实验结果测量值与参考值变化趋势一致,测量误差均在10″以下,说明该方法在垂向变形测量中正确可行。     

大型结构变形及形貌摄像测量技术研究进展

船体、机翼、工程建筑等大型结构的变形与形貌的精确测量是实验力学的基本任务之一.摄像测量具有测量精度高、范围大、非接触、可动态测量等优点,是结构形貌与运动测量的重要手段.本文介绍了作者及其所在科研团队近年来利用摄像测量技术在大型结构变形、形貌测量等方面的研究成果和典型应用范例,主要包括:提出折线光路像机链摄像测量方法与技...     

大型结构变形及形貌摄像测量技术研究进展

船体、机翼、工程建筑等大型结构的变形与形貌的精确测量是实验力学的基本任务之一。摄像测量具有测量精度高、范围大、非接触、可动态测量等优点,是结构形貌与运动测量的重要手段。本文介绍了作者及其所在科研团队近年来利用摄像测量技术在大型结构变形、形貌测量等方面的研究成果和典型应用范例,主要包括：提出折线光路像机链摄像测量方法与技术,用于船体等大型结构,不稳定平台的静态基准转换,以及地下工程、边坡等的多点变形长期动态监测;采用多摄像机联合组网,用于机翼、风电叶片等大型结构形貌与变形的高精度测量;在投影轮廓线辅助下进行多部像机组网,用于对大型堆场三维形貌、料堆体积和高程等的高精度测量等。     

大型结构变形监测摄像测量研究进展

桥梁、隧道、舰船等大型结构变形的全场、高精度、动态测量,是其动态性能实验和质量监测的基本要求。摄像测量具有非接触、高精度、可测点多、实时动态测量等特点,在大型结构的变形监测方面有独特的优势。本文介绍了作者所在科研团队近年来利用摄像测量技术在大型结构变形监测方面的研究新成果和典型应用,包括提出位移传递像机串联网络摄像测量方法与技术,用于自动监测高速铁路、隧道等大型结构的路基沉降;研制天线基座变形摄像测量系统,实时、连续、长时间测量我国远望号测量船的天线基座变形等。     

Videometric research on deformation measurement of large-scale wind turbine blades

Utilization of wind energy is a promising way to generate power, and wind turbine blades play a key role in collecting the wind energy effectively. This paper attempts to measure the deformation parameter of wind turbine blades in mechanics experiments using a videometric method. In view that the blades experience small buckling deformation and large integral deformation simultaneously, we proposed a parallel network measurement (PNM) method including the key techniques such as camera network construction, camera calibration, distortion correction, the semi-automatic high-precision extraction of targets, coordinate systems unification, and bundle adjustment, etc. The relatively convenient construction method of the measuring system can provide an abundant measuring content, a wide measuring range and post processing. The experimental results show that the accuracy of the integral deformation measurement is higher than 0.5 mm and that of the buckling deformation measurement higher than 0.1 mm.     

深海全通透耐压壳蠕变分析

有机玻璃 (polymethyl methacrylate, PMMA) 是一种透明高分子化合物,具有透明性好、耐腐蚀、重量轻、机械强度优异等优点,可作为全通透潜水器耐压壳体材料的候选材料。PMMA是一种黏弹性材料,当经受长时间的外界高压作用时,由PMMA制成的耐压结构可能发生蠕变,导致其承载能力下降。本文对PMMA耐压壳体进行了有限元分析,基于温度相关的时间硬化蠕变模型,获得了壳体的蠕变变形,并研究了不同类型无开孔和有开孔的耐压壳体的蠕变特性,分析了不同压力和温度下PMMA耐压壳体的应变-时间曲线和位移曲线。分析结果将为大深度载人潜水器全通透耐压舱的设计提供理论参考。     

基于光纤光栅技术的船体变形修正技术

为进一步优化航天测量船变形测量系统,提出了基于光纤Bragg光栅技术的应变误差测量方法。首先通过对测量船变形系统的结构和光路进行几何分析,建立了应变量与误差角之间的转换模型。然后基于光纤光栅技术设计了测量船变形系统的应变误差测量方案。由应变与误差角的转换公式得到,运用常用的Si425型光纤光栅解调仪,其理论测量精度可达0.01″。     

基于视觉测量的应变片空间定位及应用

在大型航天结构舱段试验中,通常需要粘贴大量的应变片来获取结构的应变测试数据。为了能够准确定位结构舱段上的应变片位置,本文研究了基于单目视觉测量技术的应变片空间坐标重建方法。该方法采用一台单反相机,从不同视角连续对构件进行拍摄,获得一组包含圆环编码点和应变片的图像序列;通过检测编码点图像坐标,构建相邻帧之间的匹配关系,然后基于相对定位原理估计相机姿态信息;再利用深度学习技术提取图像中的应变片坐标,结合估计的姿态信息对提取的应变片进行立体匹配,并且采用三角测量方法重构应变片空间坐标,从而实现应变片的三维定位。利用所研究的方法,分别对铝质平板和圆筒上粘贴应变片的三维坐标、碳纤维标尺的长度进行了定位。定位结果表明,该方法的重复定位精度优于0.05mm,三维点距离测量精度优于0.1mm。     

基于激光陀螺自适应补偿的船体变形测量方法

基于长期变形、动态挠曲变形以及陀螺随机零偏的状态方程,构建了激光陀螺测量的惯性姿态匹配最优滤波器,可以实时地估计出船体变形角。针对实时估计的长期变形角具有偏置误差的问题,推导了惯性姿态匹配的误差方程,指出动态挠曲变形角与船体惯性姿态角之间具有长时间的交叉相关耦合作用导致了长期变形角估计具有偏置误差,并提出了对输入到最优滤波器的激光陀螺角增量进行自适应补偿的方法来抑制偏置误差。实验结果表明,补偿后俯仰角、横滚角和艏挠角的偏置误差均方根均小于5″,较补偿前降低均方根误差约为5″,该自适应补偿方法可有效地抑制偏置误差,提高惯性姿态匹配方法在船体变形测量应用中的有效性。     

计及大变形的Власов实用弹性壳体理论及船壳应用

本文在文[2]的基础上进一步建立了一种计及大变形的БЛасов壳体理论计算方案。