Optische Bestimmung der Position von Rotorblattspitzen

Kurzfassung

Für eine detaillierte aerodynamische Analyse am bewegten Rotorblatt ist eine möglichst genaue Kenntnis der Rotorblattspitzenposition erforderlich. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher ein Algorithmus entwickelt, implementiert und getestet mit dem es möglich ist die Position von Rotorblattspitzen aus Bilddaten zu rekonstruieren, die im Rahmen von Messungen am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Göttingen entstanden sind. Dabei wird die Blattspitze mittels zweier Marker gekennzeichnet und mit einer Kamera bei einer Bildrate von zwei Bildern pro Sekunde aufgenommen. Der entwickelte Algorithmus identifiziert die Markierung in der gesamten Bildfolge und rekonstruiert daraus die Bewegung der Blattspitze. Dabei liegt das Augenmerk auf der Bestimmung des Anstellwinkels sowie der Schlag- und Schwenkbewegung des Rotorblattes. Die Bestimmung des Anstellwinkels wurde anhand der Messergebnisse eines Inklinometers in einer vereinfachten Testmessung validiert. Die Validierung und Auswertung der Versuchsergebnisse bestätigen eine hohe Genauigkeit und Repräsentativität dieser optischen Messmethode. /Abstract: For a detailed aerodynamic analysis, it is required to attain knowledge of the rotor blade tip position to perform an accurate movement analysis of the rotor blade. In this thesis, an algorithm has been developed, implemented and tested to reconstruct the position of the rotor blade tips from image data, that have arisen in the context of measurements at the German Centre for Aerospace in Göttingen. The blade tip is marked by two markers and recorded with a camera at a frame rate of two frames per second. The developed algorithm determines the marker in the whole image sequence and reconstructs the motion of the blade tip. Here the focus is on the determination of the angle of attack as well as the flapping and lagging movements of the rotor blade. The determination of the angle of attack has been validated with the measurement results of a inclinometer in a simplified test measurement. The validation and analysis of the experimental results confirm the high accuracy and representativeness of the optical measurement method.