桨叶作为直升机的关键组成部件,在工作状态下承受着复杂的载荷。桨叶各剖面的扭转刚度、挥舞刚度和摆振刚度直接影响旋翼系统的结构动力学特性。目前,用于检测直升机桨叶剖面刚度,特别是扭转刚度的方法精度与可靠性较低。为此,本文综合运用计算机视觉、图像处理、材料力学等基础理论,研究一种基于双目立体视觉的桨叶剖面刚度测量方法。通过在待测剖面夹持标尺或划十字线,保持双目相机位姿不变,在桨叶承受已知载荷而发生变形前后各拍摄一组图像,通过图像处理、图像匹配和三维重建等技术计算出剖面两侧的相对变形,进而计算该剖面的扭转刚度、挥舞刚度和摆振刚度。本文深入研究了基于双目立体视觉的直升机桨叶剖面刚度测量方法的各项关键技术,主要研究内容和创新点包括:①提出了基于双目立体视觉的桨叶剖面刚度测量整体方案。包括桨叶的装夹方案、加载方案和变形测量方案。深入分析了直升机桨叶的变形形式和内部结构,设计了固支夹具、加载夹具以及加载形式,并针对桨叶变形过程中桨叶剖面是否保持刚性,提出了两套测量变形的方案。②在深入研究双目立体视觉理论的基础上,实现了双目立体测量系统的关键技术,包括双目相机的标定、图像匹配、三角法重建等技术,并提出了圆形标记点和十字划线的图像提取方法。③深入分析了直升机桨叶的扭转变形、挥舞变形和摆振变形,结合具体实际问题,提出了适用于直升机桨叶的扭转模型和挠曲线示意图,并推导出扭转刚度、挥舞刚度和摆振刚度的计算方法。④在理论和算法研究的基础上,自主开发了基于双目立体视觉的直升机桨叶剖面刚度测量系统BIM S?B(Binocular Stereo Measurement System-Blade),并通过实验对系统的各方面性能进行了验证,对测量结果进行了统计,分析了可能产生误差的原因。测量实验结果显示,基于双目立体视觉的剖面挥舞及摆振刚度的重复测量精度较低,目前尚难以取代应变片测量方法进行剖面挥舞刚度和剖面摆振刚度测量。而基于双目立体视觉对剖面扭转刚度进行测量的重复精度较高,载荷与变形之间也表现出良好的线性关系,因此基于双目立体视觉进行桨叶剖面刚度测量有望作为一种新的有效方法替代现有的激光三角测距的桨叶剖面刚度测量方法。