直升机旋翼共锥度是考核旋翼特性的一个主要指标,它直接关系到直升机的安全和其他各项重要性能的优劣,是直升机生产、使用、维护中的重要检查项目。为了提高旋翼共锥度测量的精度,满足不同测量目的的需要,有必要对旋翼共锥度的测量方法进行研究。早期受到测试技术发展的水平的限制,没有合适的设备满足上述的测量,即使能够测量,测量系统的低精度也使测量工作失去意义。本文以直升机旋翼为研究对象,开展了基于激光技术的旋翼共锥度测量系统、基于单目视觉技术的旋翼共锥度测量系统、基于全景视觉技术的旋翼共锥度系统、Zernike图像矩亚像素边缘检测算子等关键技术的研究,主要的研究内容有：1.分析了基于激光技术的旋翼共锥度测量原理,将不同锥度的旋翼恒速穿越激光构成的直角三角形时所用的时间值作为已知条件解算旋翼的高度差,提出了一种新型光路结构,将单束激光通过2个分光镜、1个反光镜一次性获得由三束共面激光构成的直角三角形,研究了底层前端并行数据采集系统与顶层数据处理系统的设计方法。从不确定性角度对激光测量方案中的线速度不确定性、激光束不共面导致的时间差不确定性进行了相关研究。2.研究了基于单目视觉技术的旋翼共锥度测量原理,详细分析了基准旋翼与被测旋翼锥度差值、旋翼结构中心与成像系统中心空间偏移距离及镜头焦距等关键参数与感光器件成像距离的关系。提出了一种标定成像系统结构空间位置、方位的方案,从不确定性角度对单目测量方案中的像元标定误差不确定性进行了详细分析。设计图像处理软件提取不同旋翼在成像系统中的像素值并将其转换为空间相应的物理高度差值。最后开展了基于单目视觉进行旋翼共锥度测量的试验系统设计及实现,得到了系统的相对误差。3.对基于全景视觉技术的旋翼共锥度测量原理进行了分析,以此为基础建立了旋翼锥度差与感光器件成像距离差的数学模型,对全景视觉系统参数对物体空间测量分辨率影响的关键技术进行了仿真分析。对比基于任意图像和基于条纹坐标纸的两种全景系统标定方法,对基于条纹坐标纸标定方法的不确定度进行了研究。最后开展了基于全景视觉进行旋翼共锥度测量的试验系统设计及实现,得到了系统的相对误差,上述工作为未来的工程实际提供了理论依据。4.通过对Zernike矩算子的亚像素边缘检测原理及计算方法的探讨,计算了0到12阶的Zernike矩径向多项式值,以此为基础推导了4阶Zernike矩9×9模板系数,从Zernike矩定义出发,提出了一种基于4阶Zernike矩方向角的边缘检测判据。通过试验和仿真来考察比较了模板阶次、距离模型、阶跃模型、方向角模型几种Zernike图像矩判别法对图像的检测能力并验证其精度。5.通过与常用的几种像素级边缘检测算子对旋翼图片的边缘定位效果来考察Zernike矩边缘检测算子的实际应用能力。在单目测量方案中,Zernike算r的边缘检测判据采用基于4阶方向角的检测方法。在全景测址方案中,综合单目及全景的检测结果,使用Zernike矩边缘检测算子对全景图像中的圆心坐标点及两片旋翼的亚像素坐标值进行了相应计算,通过试验和仿真验证Zernike矩亚像素边缘检测算子与像素级边缘检测算子的检测精度。