凹凸测量设备及凹凸测量方法技术

一种凹凸测量设备及凹凸测量方法，能准确地对飞机蒙皮表面的凹坑和凸起的外形进行测量。所述凹凸测量设备包括由面板、限位板和多个自复位直线位移传感器构成的测量设备主体，在面板的板平面上开设有多个插孔，并且在面板四周的端部分别形成有对准部，他们的中心线均经过面板的中心点而分别作为水平对准线和竖直对准线，在面板的水平端部形成有多个辅助对准部，他们的中心线作为辅助对准线，限位板为平板结构，其板平面开设有与面板的插孔一一对应的多个插孔,每一个自复位直线位移传感器同时插入对应成对的面板及限位板上的插孔，并且能由对应成对的插孔构成的滑动通道内滑动，自复位直线位移传感器在靠面板一侧的端部具有与待测对象接触的探头。与待测对象接触的探头。与待测对象接触的探头。

【技术实现步骤摘要】
凹凸测量设备及凹凸测量方法


[0001]本专利技术涉及对不规则曲面的形状进行测量的技术，更具体来说，涉及一种对飞机蒙皮表面的凹坑和凸起进行测量的凹凸测量设备及凹凸测量方法。

技术介绍

[0002]影响现代民用飞机飞行安全的因素中，结构安全是非常关键的一方面。在飞机装配阶段或日常运营中，飞机蒙皮由于人为或其他原因，受到外力撞击，在飞机蒙皮表面会产生不规则的凹坑或凸起。为了得到对结构性能的具体影响，以及计算外表面凹坑和凸起带来的额外阻力，需要测量凹坑或凸起的精确形状,包括波长、波峰高度/波谷深度、波纹度等参数。
[0003]当前，应用于民用飞机外形测量的技术主要有两种，一种是使用固定式的三坐标测量机对零件外形进行测量，而另一种是使用在线测量设备，如激光跟踪仪、照相测量设备等，对生产线上的飞机或是日常运营维护中的飞机进行测量。
[0004]众所周知，三坐标测量机具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，探测器通过接触或非接触等方式传递讯号，三个轴的位移系统经数据处理计算出工件的各点坐标。精度可达0.1μm。
[0005]而激光跟踪仪工作的基本原理是在目标点上安置一个反射器，跟踪头发出的激光射到反射器上，又返回到跟踪头，当目标移动时，跟踪头调整光束方向对准目标。同时，返回光束为检测系统所接收，用来测算目标的空间位置。激光跟踪仪在测量物体前需要让激光找到基准，然后再将激光导向待测物体。
[0006]另外，照相测量设备则是对目标从不同的观察方向进行拍照，采用回光反射得到物体的数字影像，经计算机图像处理后可以得到反射标志点精确的X、Y、Z坐标。它是通过不同位置的相机对多个目标进行测量，从而解算出相机间的位置和姿态关系，以及目标点的三维坐标。
[0007]但是，无论是三坐标测量机，还是激光跟踪仪，又或是照相测量设备，均存在其局限性，无法广泛地加以应用。
[0008]例如，三坐标测量机由于是固定式安装，因此，量程受到设备自身尺寸的限制，无法应用于生产线上或日常运营维护中的飞机。
[0009]激光跟踪仪则对于尺寸较小且位置不够外露的蒙皮凹坑，激光光路容易被飞机自身遮挡。同时，激光跟踪仪的测量系统容易受到环境影响，如温度、震动等，从而影响测量精度。因此，激光跟踪仪适合测量飞机大部段的外形和空间位置，而不适合精确测量蒙皮凹坑形状。
[0010]另外，照相测量设备适合对突出物体的外形进行扫描，而尺寸较小、内陷的蒙皮凹坑，可供照相的角度较单一，获得的图像重复度高，导致解算出的凹坑形状不准确。
[0011]因此，亟待研发设计一种能准确地对飞机蒙皮表面的凹坑和凸起的外形进行测量
的凹凸测量设备及凹凸测量方法。

技术实现思路

[0012]本专利技术为解决上述现有技术存在的缺陷而作，其目的在于提供一种凹凸测量设备及凹凸测量方法，能准确地对飞机蒙皮表面的凹坑和凸起的外形、尤其是凹坑的外形进行测量。
[0013]为了实现上述目的，本专利技术提供一种凹凸测量设备，其特征是，所述凹凸测量设备的测量设备主体由面板、限位板和多个自复位直线位移传感器构成，在所述面板的板平面上开设有多个插孔，并且在所述面板四周的水平端部和竖直端部分别形成有水平对准部和竖直对准部,所述水平对准部和所述竖直对准部各自的中心线均经过所述面板的中心点而分别作为水平对准线和竖直对准线，在所述面板的水平端部还形成有多个辅助对准部，所述辅助对准部分别位于所述水平对准部的竖直方向的两侧，将所述辅助对准部的中心线作为辅助对准线，所述限位板为平板结构，在所述限位板的板平面开设有多个插孔，所述限位板上的多个插孔与所述面板上的多个插孔一一对应，每一个所述自复位直线位移传感器同时插入所述面板和所述限位板上对应的一对插孔中，并且能由对应的所述一对插孔构成的滑动通道内滑动，所述自复位直线位移传感器在靠所述面板一侧的端部具有与所述待测对象接触的探头。
[0014]优选的是，所述限位板设置有从所述板平面立起的多个立柱，并且通过连接螺钉将所述限位板与所述面板相连，使得所述限位板和所述面板通过各自的板平面、各自的插孔以及所述限位板的所述立柱共同实现对设置于两者之间的多个所述自复位直线位移传感器的限位。
[0015]另外，优选的是，在所述面板上的多个插孔中，具有开设在所述面板的中心区域处的中心插孔和开设在所述面板的中心插孔四周的辅助插孔，在所述限位板上的多个插孔中，具有开设在所述限位板的中心区域处的中心插孔和开设在所述限位板的中心插孔四周的辅助插孔，所述限位板上的中心插孔与所述面板上的中心插孔一一对应，所述限位板上的辅助插孔与所述面板上的辅助插孔一一对应。更优选的是，单位面积上的所述中心插孔的数量大于单位面积上的所述辅助插孔的数量。
[0016]另外，优选的是，所述凹凸测量设备还包括用于进行所述测量设备主体的校准的标准垫块和标准平板。
[0017]与此同时，为了实现上述目的，本专利技术还提供一种凹凸测量方法，利用前述的凹凸测量设备来对所述待测对象的外形进行准确测量，其特征是，所述凹凸测量方法包括：对所述待测表面进行绘线准备工作的绘线步骤；通过使所述待测表面上的绘线对应地与所述凹凸测量设备的所述水平对准线、所述竖直对准线以及所述辅助对准线对齐的对齐步骤；以及对所述待测表面进行正式测量的测量步骤。
[0018]其中，所述绘线步骤是在正式测量之前，目视取得所述待测表面上的所述待测对象的极深点或极高点，通过所述极深点或极高点在所述飞机蒙皮表面绘制平行于航向的航向基准线和平行于飞机周向即环向的环向基准线，根据所述凹凸测量设备中的所述面板上的所述水平对准部的所述水平对准线与所述辅助对准部的所述辅助对准线之间的距离，并
结合所述飞机蒙皮表面的理论半径，计算出所述飞机蒙皮表面的弧长，在所述飞机蒙皮表面上的所述航向基准线的两侧，与所述航向基准线平行地且以所述弧长为与所述航向基准线的间距绘制出航向辅助线。进一步地，所述航向基准线和所述环向基准线的长度分别大于所述凹凸测量设备的所述面板的长度和宽度，所述航向辅助线的长度大于所述凹凸测量设备的所述面板的长度。
[0019]另外，其中，所述对齐步骤是使视角垂直于所述待测对象处的蒙皮切平面，通过使所述凹凸测量设备中的所述面板上的所述水平对准部的所述水平对准线与所述飞机蒙皮表面上的所述航向基准线对齐，使所述面板上的所述竖直对准部的所述竖直对准线与所述飞机蒙皮表面上的所述环向基准线对齐，并使所述面板上的所述辅助对准部的所述辅助对准线与所述飞机蒙皮表面上的所述航向辅助线分别对齐。
[0020]另外，其中，所述测量步骤是使所述凹凸测量设备的所述测量设备主体保持在所述对齐步骤中已进行对齐的位置处，按压所述测量设备主体，使每个所述自复位直线位移传感器都能取得测量读数。
[0021]在此基础上，所述凹凸测量方法还包括：对所述凹凸测量设备进行校准的校准步骤；以及对在所述测量步骤中取得的所述测量读数进行处理的数据处理步骤。
[0022]其中，所述校准步骤是在正式测量之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凹凸测量设备(100)，其特征在于，所述凹凸测量设备(100)的测量设备主体由面板(110)、限位板(120)和多个自复位直线位移传感器(130)构成，在所述面板(110)的板平面(111)上开设有多个插孔(112)，并且在所述面板(110)四周的水平端部(113a)和竖直端部(113b)分别形成有水平对准部(114a)和竖直对准部(114b),所述水平对准部(114a)和所述竖直对准部(114b)各自的中心线均经过所述面板(110)的中心点而分别作为水平对准线和竖直对准线，在所述面板(110)的水平端部(113a)还形成有多个辅助对准部(115a、115b)，所述辅助对准部(115a、115b)分别位于所述水平对准部(114a)的竖直方向的两侧，将所述辅助对准部(115a、115b)的中心线作为辅助对准线，所述限位板(120)为平板结构，在所述限位板(120)的板平面(121)开设有多个插孔(123)，所述限位板(120)上的多个插孔(123)与所述面板(110)上的多个插孔(112)一一对应，每一个所述自复位直线位移传感器(130)同时插入所述面板(110)和所述限位板(120)上对应的一对插孔中，并且能在由对应的所述一对插孔构成的滑动通道内滑动，所述自复位直线位移传感器(130)在靠所述面板(110)一侧的端部具有与待测对象(O)接触的探头(131)。2.如权利要求1所述的凹凸测量设备(100)，其特征在于，所述限位板(120)设置有从所述板平面(121)立起的多个立柱(122)，并且通过连接螺钉(160)将所述限位板(120)与所述面板(110)相连，使得所述限位板(120)和所述面板(110)通过各自的板平面、各自的插孔以及所述限位板(120)的所述立柱(122)共同实现对设置于两者之间的多个所述自复位直线位移传感器(130)的限位。3.如权利要求1所述的凹凸测量设备(100)，其特征在于，在所述面板(110)上的多个插孔(112)中，具有开设在所述面板(110)的中心区域处的中心插孔(112a)和开设在所述面板(110)的中心插孔(112a)四周的辅助插孔(112b)，在所述限位板(120)上的多个插孔(123)中，具有开设在所述限位板(120)的中心区域处的中心插孔(123a)和开设在所述限位板(120)的中心插孔(123a)四周的辅助插孔(123b)，所述限位板(120)上的中心插孔(123a)与所述面板(110)上的中心插孔(112a)一一对应，所述限位板(120)上的辅助插孔(123b)与所述面板(110)上的辅助插孔(112b)一一对应。4.如权利要求3所述的凹凸测量设备(100)，其特征在于，单位面积上的所述中心插孔(112a)的数量大于单位面积上的所述辅助插孔(112b)的数量。5.如权利要求1至4中任一项所述的凹凸测量设备(100)，其特征在于，所述凹凸测量设备(100)还包括用于进行所述测量设备主体的校准的标准垫块(140)和标准平板(150)。6.一种凹凸测量方法，利用权利要求5所述的凹凸测量设备(100)来对所述待测对象(O)的外形进行准确测量，其特征在于，
所述凹凸测量方法包括：对所述待测表面进行绘线准备工作的绘线步骤；通过使所述待测表面上的绘线对应地与所述凹凸测量设备(100)的所述水平对准线、所述竖直对准线以及所述辅助对准线对齐的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宇，闻捷，单文娟，郑娜，贾李涵，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：