基于工作空间测量定位系统的飞机全机水平测量方法

摘要

本发明提供一种基于工作空间测量定位系统的飞机全机水平测量方法，先根据被测飞机的外形尺寸及测量点的位置确定测量工作空间以及激光扫描基站的数量；然后使用基准尺对所有激光扫描基站所构成的测量工作空间进行外部参数的标定，建立工作空间测量定位系统坐标系；接着将工作空间测量系统坐标系与飞机坐标系进行统一；使用工作空间测量定位系统的矢量棒分别对各个测量点进行接触式测量；最后将测得的各测量点的坐标值导入工作空间测量定位系统的数据处理器中，实测坐标值与理论值进行比较进而判断飞机变形是否在容许范围内。本发明解决传统飞机水平测量方法中存在的测量精度差、工作量大、测量效率低且容易受到操作人员熟练度的影响等问题。

说明书

技术领域

本发明属于飞机工业现场大尺寸三维坐标测量技术领域，特别是涉及一种基于工作空间测量定位系统的高精度飞机数字化全机水平测量方法。

背景技术

工作空间测量定位系统（wMPS：Workspace Measurement Positioning System）是一种针对工业现场全局测量及控制的需求而发展起来的一种大尺度网络式测量系统，其优势在于可以实现大尺度空间坐标的网络化高精度自动测量。该系统通过多个旋转激光发射装置(发射站)组成测量网络，采用基于光电扫描的空间角度交会自动测量方法对单个接收器进行定位，发射站在工作时向外发射带有角度信息的光信号，为测量空间内的光电接收器提供定位服务。发射站工作时，其旋转平台绕固定轴匀速旋转并向外发射两束随转台一同旋转的平面激光，同时每当旋转平台转至一个预定位置时基座上的激光器发出全向光脉冲作为单周旋转起点的同步标记。接收器接收到同步标记光信号及扫描平面光信号并通过内部计时器记录此时时间值，进而解算出发射站转过的角度。在己知发射站方位信息后，只需要得到两个以上基站的角度测量值，便可以使用角度交汇方法计算出接收器此时的精确坐标。

飞机在试飞、作战及训练的等飞行过程中，常常会受到较大的过载荷，这会导致飞机机身、机翼及尾翼的永久变形。如果变形量过大却不能及时发现并采取相应措施，会直接影响到飞机的飞行性能，甚至危及飞行安全。飞机水平测量是利用机身、机翼及尾翼上的水平测量点来对飞机各个部件的相对位置及其在使用过程中变形情况的检查确认。因此，对于保证良好的飞行性能以及较高的飞行安全性，飞机的水平测量有着十分重要的意义。

传统的测量飞机机身、机翼及尾翼变形的方法是以传统光学测量仪器为主对飞机进行水平测量，使用的测量工具为光学经纬仪及钢卷尺等。这种传统的测量方法测量精度差、工作量大、测量效率低且容易受到操作人员熟练度的影响，因此，设计一种高精度高效率的测量方法成为飞机水平测量工作亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供本发明提出了一种基于工作空间测量定位系统的飞机全机水平测量方法，解决传统飞机水平测量方法中存在的测量精度差、工作量大、测量效率低且容易受到操作人员熟练度的影响等问题。

本发明的技术方案：基于工作空间测量定位系统的飞机全机水平测量方法，包括如下步骤：

（1）根据被测飞机的外形尺寸及测量点的位置确定测量工作空间以及激光扫描基站的数量，使得各个测量点位于激光发射基站的最佳工作距离处，且两个激光发射基站发出的激光交会角为60°-90°，并保证测量点无遮挡，具有较好的可测性；

（2）使用基准尺对所有激光扫描基站所构成的测量工作空间进行外部参数的标定，建立工作空间测量定位系统坐标系；

（3）在飞机机身上选取基准点并建立飞机坐标系，使得基准点在飞机坐标系中的坐标值为定值；然后在工作空间测量系统坐标系下测量基准点的坐标，将工作空间测量系统坐标系与飞机坐标系进行统一，从而使得在工作空间测量系统坐标系下测得的坐标值换算为在飞机坐标系中的坐标值；

（4）使用工作空间测量定位系统的矢量棒分别对各个测量点进行接触式测量，依次测得机身、机翼上各测量点的坐标值；对于飞机尾翼上比较高的测量点，通过延长杆配合矢量棒进行测量；

（5）将测得的各测量点的坐标值导入工作空间测量定位系统的数据处理器中，得出各测量点在飞机坐标系中的实测坐标值，飞机坐标系中的实测坐标值与飞机坐标系中理论值进行比较，进而判断飞机变形是否在容许范围内。

本发明的有益效果：本发明采用工作空间测量定位系统来完成飞机的全机水平测量任务，方法操作简单，对工作人员的人数及技术水平的要求较低；测量精度高，测量速度快，极大的减小了测量工作量；测量结果直接导入数据处理器与理论值进行比较，比较结果以直观的表格形式输出显示，便于对飞机各部位的变形进行分析与调整。

附图说明

图1为基于工作空间测量定位系统的飞机全机水平测量示意图。

具体实施方式

如图1所示，基于工作空间测量定位系统的飞机全机水平测量方法，包括如下步骤：

（1）根据被测飞机的外形尺寸及测量点的位置确定测量工作空间，并确定激光扫描基站的数量为9个，使得各个测量点位于激光发射基站的最佳工作距离6m处，且两个激光发射基站发出的激光交会角为90°，并保证测量点无遮挡，具有较好的可测性；

（2）使用基准尺对所有激光扫描基站所构成的测量工作空间进行外部参数的标定，建立工作空间测量定位系统坐标系；

（3）在飞机机身上选取三个基准点并建立飞机坐标系，使得三个基准点在飞机坐标系中的坐标值均为定值；然后在工作空间测量系统坐标系下测量基准点的坐标，将工作空间测量系统坐标系与飞机坐标系进行统一，从而使得在工作空间测量系统坐标系下测得的坐标值换算为在飞机坐标系中的坐标值；

（4）使用工作空间测量定位系统的矢量棒分别对各个测量点进行接触式测量，依次测得机身、机翼上各测量点的坐标值；对于飞机尾翼上比较高的测量点，通过延长杆配合矢量棒进行测量；

（5）将测得的各测量点的坐标值导入工作空间测量定位系统的数据处理器中，得出各测量点在飞机坐标系中的实测坐标值，飞机坐标系中的实测坐标值与飞机坐标系中理论值进行比较，如某一测量点的Y相坐标值超过其Y相坐标理论值的公差带，则说明该测量点发生了较大变形。

本发明通过依次将各个测量点的实测坐标值与理论值比较最终得出各测量点的变形量，并以表格形式输出显示，进而判断飞机变形是否在容许范围内。