一种飞行器旋转角度的测量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种飞行器旋转角度的测量方法及系统，方法包括：待测飞行器舵面上贴附编码标志点贴纸；标定采集设备；通过标定好的采集设备采集编码标志点贴纸的编码标志点的图像并重建编码标志点的三维点云模型，计算所述飞行器舵面的旋转轴；分别采集起始位置和旋转后终点位置的所述编码标志点贴纸的编码标志点的图像并分别重建三维点云模型结合和旋转轴建立目标坐标系；在目标坐标系中，通过计算起始位置的三维点云模型和旋转后终点位置的三维点云模型中各个相同的编码标志点之间的夹角得到待测飞行器舵面的旋转角度。采用光学测量方法，相比传统手工测量方法不会对飞行器舵面产生机械性破坏；方法操作简单，测量结果准确。

A Method and System for Measuring the Rotation Angle of Aircraft

【技术实现步骤摘要】
一种飞行器旋转角度的测量方法及系统
本专利技术涉及测试测量
，尤其涉及一种飞行器旋转角度的测量方法及系统。
技术介绍
飞行器舵面角测量是飞行器地面总装测试中的一个重要测试项目，通过控制指令发出的飞行器舵面的旋转角度与舵面实际的旋转角度的对比，可以测试飞行器电子控制系统和机械传动系统之间的匹配性是否合格。目前在飞行器旋转角度测量领域主要有以下三种测量方案：1、基于量角器的测量方法；2、基于倾角传感器的测量方法；3、基于单目视觉系统的测量方法。基于量角器的测量方法为是在舵面旋转后，通过量角器测量舵面与固定机翼之间的夹角来得到舵面的旋转角度。基于倾角传感器的测量方法是将倾角传感器利用夹具等工装固定在舵面上，通过角度传感器测量舵面的旋转角度。单目视觉系统通过拍摄贴附于舵面表面的圆的图像，经数字图像处理后确定特征圆的坐标，利用针孔成像和射影变换原理建立物像空间坐标解算模型，计算出特征圆的法线相对方向和圆心的相对位置，舵面角位移由该圆的法线方向偏转得到旋转角度。量角器的测量方法操作流程繁琐复杂，精度低，在舵面非平面的情况下难以进行测量。传感器安装在飞行器舵面上的固定方式主要有捆绑和夹紧两种，无论哪种方式都存在着很难确定传感器测量轴与舵面转轴之间的空间位置关系的难题，同时固定传感器的工装安装在飞行器舵面上存在着过夹紧导致伤害飞行器舵面、欠夹紧导致工装脱落的风险，舵面旋转时，无法实时监测工装的夹紧状态。单目视觉可测量角度范围小，通过特征圆圆心法向计算角度的方法精度低。现有技术中缺乏一种精确的飞行器旋转角度的测量方法及系统。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的问题，提供了一种飞行器旋转角度的测量方法及系统。本专利技术采用的技术方案如下所述：一种飞行器旋转角度的测量方法，包括如下步骤：S1：待测飞行器舵面上贴附编码标志点贴纸；S2：标定采集设备；S3：通过标定好的所述采集设备采集所述编码标志点贴纸的编码标志点的图像并重建所述编码标志点的三维点云模型，通过所述三维点云模型计算所述飞行器舵面的旋转轴；S4：通过所述采集设备分别采集起始位置和旋转后终点位置的所述编码标志点贴纸的编码标志点的图像并分别重建三维点云模型，根据两个所述三维点云模型和所述旋转轴建立目标坐标系；S5：在所述目标坐标系中，通过计算所述起始位置的三维点云模型和所述旋转后终点位置的三维点云模型中各个相同的所述编码标志点之间的夹角得到所述待测飞行器舵面的旋转角度。优选地，粘贴至少5个不同的所述编码标志点贴纸。优选地，通过获取带有编码标志点的标定板在至少8个不同位置和姿态的图像标定所述采集设备。优选地，所述步骤S3包括：S31：通过所述编码标志点的编码值找到不同角度下的所述三维点云模型中相同的所述编码标志点，得到所述编码标志点的三维坐标点；S32：对每个所述编码标志点对应的所述三维坐标点进行空间圆拟合运算，得到每个所述编码标志点对应的空间圆圆心的三维坐标点；S33：对每个所述编码标志点对应所述空间圆圆心的三维坐标点进行直线拟合运算，得到目标向量，其中，所述目标向量为所述旋转轴。优选地，所述不同角度至少包括5个角度。优选地，所述步骤S5包括：S51：将所述起始位置和所述终点位置的所述三维点云模型转换到所述目标坐标系中并计算相同的所述编码标志点之间的夹角，得到夹角集合；S52：通过所述夹角集合计算所述夹角的平均值，得到所述待测飞行器舵面的旋转角度。优选地，所述编码标志点贴纸上的编码标志点包括圆形特征和环形特征。优选地，所述采集设备包括两台相机。本专利技术还提供一种飞行器旋转角度的测量系统，包括：采集单元，用于采集编码标志点贴纸的编码标志点的图像数据；处理单元；用于实现如权利要求1-8任一所述的方法。优选地，所述采集单元包括两台相机。本专利技术的有益效果为：提供一种飞行器旋转角度的测量方法，采用光学测量方法，只需要在飞行器舵面贴附编码标志点贴纸，相比传统手工测量方法不会对飞行器舵面产生机械性破坏；更进一步的，可以通过两次拍摄操作在极短时间内(毫秒级)计算出飞行器舵面旋转角度，方法操作简单，测量结果准确。附图说明图1是本专利技术实施例中一种飞行器旋转角度的测量方法示意图。图2是本专利技术实施例中一种标定旋转轴的方法示意图。图3是本专利技术实施例中一种计算飞行器舵面的旋转角度的方法示意图。图4是本专利技术实施例中一种飞行器旋转角度的测量系统示意图。图5是本专利技术实施例中一种飞行器旋转角度的采集单元示意图。图6是本专利技术实施例中又一种飞行器旋转角度的采集单元示意图。图7是本专利技术实施例中粘贴有编码标志点贴纸的飞行器舵面示意图。图8(a)是本专利技术实施例中一种编码标志点贴纸的示意图。图8(b)是本专利技术实施例中又一种编码标志点贴纸的示意图。图8(c)是本专利技术实施例中再一种编码标志点贴纸的示意图。图9是本专利技术实施例中对一个编码标志点进行空间圆拟合的示意图。图10是本专利技术实施例中对多个编码标志点进行空间圆拟合的示意图。其中，1、2-相机，3-控制盒，4-计算机，5-采集单元，6-相机，7-相机，8-光源，9-飞行器舵面，10-编码标志点贴纸，11-编码标志点组成的空间圆圆心，12-编码标志点在30°位置，13-编码标志点在50°位置，14-编码标志点在80°位置，15-编码标志点在120°位置，16-编码标志点在140°位置。具体实施方式下面结合附图通过具体实施例对本专利技术进行详细的介绍，以使更好的理解本专利技术，但下述实施例并不限制本专利技术范围。另外，需要说明的是，下述实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构思，附图中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形状、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。实施例1如图1所示，一种飞行器旋转角度的测量方法，包括如下步骤：S1：待测飞行器舵面上贴附编码标志点贴纸；编码标志点具有独特的特征信息，编码标志点包括圆形特征和环形特征。通过数字图像处理技术，可以对图像进行编码特征点的识别，计算出编码特征点在图像中的图像坐标。在一种具体的实施例中，粘贴5个不同的编码标志点贴纸，可以理解的是，也可以粘多于5个的编码标志点贴纸。S2：标定采集设备；在一种实施例中，采集设备包括两台相机。将带有编码点的标定板放置于相机的视场下，通过移动标定板获取标定板在不同位置和姿态的相机图像，过数字图像处理技术，识别出十组图像中编码点的图像坐标和编码点对应的编码值；通过双目立体视觉原理计算出两个测量头相机间的内外参数。在一种具体的实施例中，通过移动标定板，一共从至少8个角度拍摄8租照片，这样才能解算出包括外方位元素和相机内参数等至少6个的未知数的相机模型方程。S3：通过标定好的所述采集设备采集所述编码标志点贴纸的编码标志点的图像并重建所述编码标志点的三维点云模型，通过所述三维点云模型计算所述飞行器舵面的旋转轴；已经标定好内外参数的采集设备对已经贴好编码标志点贴纸的飞行器舵面进行拍照，通过数字图像处理技术得到编码标志点的编码值和图像坐标，重建出编码标志点的三维点云模型。S4：通过所述采集设备分别采集起始位置和旋转后终点位置的所述编码标志点贴纸的编码标志点的图像并分别重建三维点云模型，根据两个所述三维点云模型和所述旋转轴建立本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器旋转角度的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：待测飞行器舵面上贴附编码标志点贴纸；S2：标定采集设备；S3：通过标定好的所述采集设备采集所述编码标志点贴纸的编码标志点的图像并重建所述编码标志点的三维点云模型，通过所述三维点云模型计算所述飞行器舵面的旋转轴；S4：通过所述采集设备分别采集起始位置和旋转后终点位置的所述编码标志点贴纸的编码标志点的图像并分别重建三维点云模型，根据两个所述三维点云模型和所述旋转轴建立目标坐标系；S5：在所述目标坐标系中，通过计算所述起始位置的三维点云模型和所述旋转后终点位置的三维点云模型中各个相同的所述编码标志点之间的夹角得到所述待测飞行器舵面的旋转角度。

【技术特征摘要】
1.一种飞行器旋转角度的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：待测飞行器舵面上贴附编码标志点贴纸；S2：标定采集设备；S3：通过标定好的所述采集设备采集所述编码标志点贴纸的编码标志点的图像并重建所述编码标志点的三维点云模型，通过所述三维点云模型计算所述飞行器舵面的旋转轴；S4：通过所述采集设备分别采集起始位置和旋转后终点位置的所述编码标志点贴纸的编码标志点的图像并分别重建三维点云模型，根据两个所述三维点云模型和所述旋转轴建立目标坐标系；S5：在所述目标坐标系中，通过计算所述起始位置的三维点云模型和所述旋转后终点位置的三维点云模型中各个相同的所述编码标志点之间的夹角得到所述待测飞行器舵面的旋转角度。2.如权利要求1所述的一种飞行器旋转角度的测量方法，其特征在于，粘贴至少5个不同的所述编码标志点贴纸。3.如权利要求1所述的一种飞行器旋转角度的测量方法，其特征在于，通过获取带有编码标志点的标定板在至少8个不同位置和姿态的图像标定所述采集设备。4.如权利要求1所述的一种飞行器旋转角度的测量方法，其特征在于，所述步骤S3包括：S31：通过所述编码标志点的编码值找到不同角度下的所述三维点云模型中相同的所述编码标志点，得到所述编码标志点的三维坐标点；S32：对每个所述编...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊刚，王祺，蒋召玉，庞然，拜宏伟，
申请(专利权)人：新拓三维技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44