一種飛機結構健康監測數據顯示方法技術

本發明專利技術屬于航空強度試驗技術領域，涉及飛機結構健康監測，特別是涉及一種飛機結構健康監測數據顯示方法，包括使用CAD軟件建立監測對象的幾何三維模型文件的步驟，使用OpenGL圖形引擎創建虛擬場景的步驟，添加虛擬傳感器網絡于虛擬場景中的三維模型上，并與實際傳感器網絡監測得到的數據建立關聯的步驟，根據實際傳感器網絡監測得到的數據的變化的步驟。本方法直接使用飛機設計所輸出的飛機CAD模型，在虛擬的場景中再現飛機結構，省去了三維顯示中建立模型的環節，在對監測對象的監測過程中各種傳感器數據變化的關聯性可直觀展現。應力集中區域和非應力集中區域一目了然。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于航空強度試驗
，涉及飛機結構健康監測，特別是涉及。
技術介紹
在飛機結構健康監測系統中，常采用多種傳感器系統對監測對象進行監測，這些傳感器系統有應力應變(SG)、光纖光柵(FBG)、壓電(PZT)、聲發射(AE)等。各個傳感器系統采用獨立的規則來顯示采集到的數據和處理后的結果，不能顯示出多種數據間變化的關聯性。飛機結構健康監測系統將各個傳感器系統的監測數據進行融合，在數據可視化過程中，需要體現各種傳感器間數據的關聯性，提高監測效果。在飛機結構健康監測領域，迄今對于大型的、復雜的飛機結構還沒有多種傳感器數據的綜合的顯示方法，在實際的監測過程中，往往需要分別對各種傳感器的數據進行可視化，再加以分析綜合各種傳感器數據的關聯性。效率低且不直觀。
技術實現思路
專利技術目的為了解決飛機結構監測過程中多種傳感器數據的綜合顯示的問題，提供。技術方案，使用位于結構健康監測系統數據采集單元后端的數據可視化單元的圖形工作站設備，基于監測對象的虛擬幾何三維模型，包括以下步驟步驟一、使用CAD軟件建立監測對象的幾何三維模型文件；步驟二、使用OpenGL圖形引擎創建虛擬場景，根據幾何三維模型文件，繪制監測對象于三維虛擬場景中；步驟三、添加虛擬傳感器網絡于虛擬場景中的三維模型上，并與實際傳感器網絡監測得到的數據建立關聯，針對傳感器類型選擇數據映射方式對于測量應變的傳感器，選擇三維映射方式，以測量點為中心的三維空間內的顏色根據傳感器的實際測量值變化；對于壓電傳感器，選擇二維映射方式，將傳感器對監測區域的信號進行信號處理形成損傷成像信號，再以貼圖的方式覆蓋在監測區域表面；步驟四、根據實際傳感器網絡監測得到的數據的變化，三維模型上虛擬傳感器網絡映射區域的相應參數隨之發生相應的變化，實現監測數據的顯示。優選地，步驟三中所述的建立關聯的具體方法為實際傳感器網絡上的物理通道與三維模型上虛擬傳感器網絡上的傳感器通過配置或拾取的方式一一對應。優選地，步驟四中所述的虛擬傳感器網絡映射區域的相應參數包括監測區域、顏色、映射范圍大小。有益效果本方法直接使用飛機設計所輸出的飛機CAD模型，在虛擬的場景中再現飛機結構，省去了三維顯示中建立模型的環節，節省了時間。本方法將飛機結構健康監測中使用的應變類傳感器和壓電傳感器的數據綜合顯示到監測對象的三維模型上，在對監測對象的監測過程中各種傳感器數據變化的關聯性可直觀展現。應力集中區域和非應力集中區域一目了然。可以快速地把握重點、提高監測效率。解決了飛機結構健康監測系統中多種傳感器數據的綜合顯示問題，該技術方法具有普遍性，實施方便，易于向其他系統推廣。附圖說明圖1飛機結構健康監測數據顯示方法示意中1、監測對象，2、應變類傳感器，3、壓電傳感器，4、應變傳感器數據映射區域，5、壓電傳感器數據映射區域，6、結構損傷成像。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細描述，請參閱圖1。，使用位于飛機結構健康監測系統數據采集單元后端的數據可視化單元的圖形工作站設備，其中飛機結構健康監測系統是一個集傳感器、數據采集、通信、信號處理為一體的軟硬件系統，基本功能劃分為數據采集、處理、數據可視化等單元，數據采集單元位于最前端，數據處理及可視化單元次之。圖形工作站設備為通用型計算機，這種計算機在圖形處理方面擁有高性能。該方法基于監測對象的虛擬幾何三維模型，該模型需要使用專用工具制作。該方法包括以下步驟步驟一、使用常用的CAD軟件，如CATIA、AUT0CAD等建立監測對象的幾何三維模型文件，并將其保存為STL文件格式，該文件內保存有三維模型的頂點坐標信息，格式分為二進制和文本；步驟二、在通用的軟件編程環境中，如VisualStudio、Delphi等,使用OpenGL圖形引擎創建虛擬場景，虛擬場景根據監測對象所在的真實環境的背景、光線等來設置。打開監測對象的三維模型STL文件，根據該文件中的頂點信息，繪制監測對象于三維虛擬場景中，該繪制方法首先繪制頂點，再對頂點連線、而后對頂點圍成的區域著色、使用材料、設置光昭等.步驟三、通過手動三維拾取選擇或直接配置傳感器坐標的方式，添加虛擬傳感器網絡于虛擬場景中的三維模型上，并與實際傳感器網絡監測得到的數據建立關聯，針對傳感器類型選擇數據映射方式對于測量應變的傳感器，選擇三維映射方式，以測量點為中心的三維空間內的顏色根據傳感器的實際測量值變化；對于壓電傳感器，選擇二維映射方式，將傳感器對監測區域的信號進行信號處理形成損傷成像圖，將該圖以紋理的方式覆蓋在監測區域表面；步驟四、根據實際傳感器網絡監測得到的數據的變化，三維模型上虛擬傳感器網絡映射區域的相應參數隨之發生相應的變化，對于應變類傳感器，如金屬絲應變橋、光柵光纖等，其映射區域的顏色和映射區域大小發生變化；對于壓電傳感器，其映射區域根據實際傳感器信號損傷成像的結果實時變化。實現監測數據的綜合顯示。優選地，步驟三中所述的建立關聯的具體方法為實際傳感器網絡上的物理通道與三維模型上虛擬傳感器網絡上的傳感器通過配置或三維拾取的方式一一對應。如圖1所示，對一個以飛機結構件為監測對象進行健康監測的示意圖，使用CATIA或AUTOCAD軟件建立監測對象也即該飛機結構件的三維模型并保存為STL文件格式。在VisualStudio編程環境中使用OpenGL圖形引擎打開三維模型的STL文件，并將三維模型重新繪制在三維場景中。使用三維拾取方式根據實際的傳感器位置部署虛擬傳感器在三維模型表面，通過配置與實際傳感器的物理測量通道一一對應。圖1中2為應變片，3為壓電傳感器。應變片使用三維映射方式，映射范圍見圖1中4 ;壓電傳感器使用二維映射方式、映射范圍見圖1中5。實際監測過程中對飛機結構件加載，應變片映射區域4根據虛擬應變片2所對應的實際應變片通道的數值顏色和范圍發生變化；壓電傳感器映射區域5，由其頂點的虛擬壓電傳感器3等包圍而成。虛擬壓電傳感器所對應的實際壓電傳感器的測量信號，經過通用的算法形成損傷成像圖片，將該圖片以二維紋理貼圖的方式顯示在區域5中，若結構發生損傷，則結構損傷成像6會顯示在區域5中。本方法直接使用飛機設計所輸出的飛機CAD模型，在虛擬的場景中再現飛機結構，省去了三維顯示中建立模型的環節，節省了時間。本方法將飛機結構健康監測中使用的應變類傳感器和壓電傳感器的數據綜合顯示到監測對象的三維模型上，在對監測對象的監測過程中各種傳感器數據變化的關聯性可直觀展現。應力集中區域和非應力集中區域一目了然。可以快速地把握重點、提高監測效率。解決了飛機結構健康監測系統中多種傳感器數據的綜合顯示問題，該技術方法具有普遍性，實施方便，易于向其他系統推廣。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種飛機結構健康監測數據顯示方法，使用位于結構健康監測系統數據采集單元后端的數據可視化單元的圖形工作站設備，基于監測對象的虛擬幾何三維模型，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、使用CAD軟件建立監測對象的幾何三維模型文件；步驟二、使用OpenGL圖形引擎創建虛擬場景，根據幾何三維模型文件，繪制監測對象于三維虛擬場景中；步驟三、添加虛擬傳感器網絡于虛擬場景中的三維模型上，并與實際傳感器網絡監測得到的數據建立關聯，針對傳感器類型選擇數據映射方式：對于測量應變的傳感器，選擇三維映射方式，以測量點為中心的三維空間內的顏色根據傳感器的實際測量值變化；對于壓電傳感器，選擇二維映射方式，將傳感器對監測區域的信號進行信號處理形成損傷成像信號，再以貼圖的方式覆蓋在監測區域表面；步驟四、根據實際傳感器網絡監測得到的數據的變化，三維模型上虛擬傳感器網絡映射區域的相應參數隨之發生相應的變化，實現監測數據的顯示。

【技術特征摘要】
1.一種飛機結構健康監測數據顯示方法，使用位于結構健康監測系統數據采集單元后端的數據可視化單元的圖形工作站設備，基于監測對象的虛擬幾何三維模型，其特征在于，包括以下步驟步驟一、使用CAD軟件建立監測對象的幾何三維模型文件；步驟二、使用OpenGL圖形引擎創建虛擬場景，根據幾何三維模型文件，繪制監測對象于三維虛擬場景中；步驟三、添加虛擬傳感器網絡于虛擬場景中的三維模型上，并與實際傳感器網絡監測得到的數據建立關聯，針對傳感器類型選擇數據映射方式對于測量應變的傳感器，選擇三維映射方式，以測量點為中心的三維空間內的顏色根據傳感器的實際測量值變化；對于壓電傳感器，選擇二維映射...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜振華，肖迎春，李閔行，白瑋，張昭，郭佳，王倩，
申請(專利權)人：中國飛機強度研究所，
類型：發明
國別省市：