飞机在飞行中,飞机机身表面的某些部位发生聚积冰层的现象称为飞机结冰。飞机机翼是飞机机身表面比较大的迎风面,飞行过程中机翼是最容易发生结冰现象的部位之一。飞机机翼结冰会改变飞机飞行的很多参数,如机翼表面气流、流线型形状等,对飞机的升力系数、翼型阻力系数、临界迎角等产生很大的影响。飞机机翼结冰破坏了飞机的气动性,使得飞机的操作性能下降,严重时会威胁飞机的安全。当飞机在不同的结冰环境下飞行时,机翼的表面会形成不同形状的冰形,常见的有角冰、粗糙冰、流向冰等。获取飞机在特定条件下的结冰冰形三维数据,无论在飞机设计阶段还是试航取证阶段都具有重要用途和意义,为飞机的除冰/防除冰设计提供了重要的数据依据。传统测量冰形的方法主要有两种:热刀法和铸模法,这两种方法为接触式测量方法,效率低、周期长、精度低。随着测量技术的发展,三维测量的方法越来越多的应用于冰形几何形状的测量,其具有精度高、效率高、操作性好等特点。本文基于对三维测量技术方法在冰形测量方面的应用进行了深入学习和研究,使用结构光三维扫描设备在结冰风洞内完成了角冰、粗糙冰、流向冰三种冰形的测量。本文主要完成的工作有:(1)研究了飞机机翼结冰原理、国内外机翼结冰冰形测量研究的发展与现状。(2)研究了双目立体视觉系统的基本原理以及基于变温、振动环境下双目立体视觉系统自标定的方法。(3)研究了低温环境(-20℃)下冰形三维测量方法的相关难点和关键点,并用相关实验进行了试验,为结冰风洞冰形测量做好准备。(4)在结冰风洞内利用结构光三维扫描设备完成了三种冰形三维形貌的测量,对扫描数据进行处理得到了STL、STP两类数据,并对两类数据进行了误差分析。