一种基于视觉的飞机飞控部件姿态测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种基于视觉的飞机飞控部件姿态测量装置，属于制造检测领域。高低及俯仰姿态可调整支架用于安装双目红外视觉测量组件。双目红外视觉测量组件基于双目视觉原理实现姿态测量目标的姿态角及隐藏点测量目标的空间坐标点的测量。高空快速装夹组件用于实现姿态测量目标在高空处快速安装及拆卸。姿态测量目标用于安装多个多方向的目标点，配合双目红外视觉测量组件实现飞控部件在宽范围姿态角内进行基于空间坐标值的姿态角的测量及解算。隐藏点测量目标用于安装多个多方向的目标点及探针，配合双目红外视觉测量组件进行基于空间坐标值的姿态及位置的测量及解算。本发明专利技术能够实现飞控部件姿态角参数的现场测量，避免高空作业，提升测量效率。提升测量效率。提升测量效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉的飞机飞控部件姿态测量装置


[0001]本专利技术属于制造检测领域，涉及一种基于视觉的飞机飞控部件姿态测量装置，尤其涉及一种直接为飞机制造及维护过程中飞控部件的姿态角度提供现场测量的装置。

技术介绍

[0002]飞机飞控系统用于飞机飞行期间操纵飞机，达到控制飞机姿态实现飞机机动的目的。现代飞机飞控系统采用驾驶杆、脚蹬、飞行模式控制板作为驾驶员操纵输入设备，以多余度的计算机等为计算和处理核心，以机电/电液伺服作动器为执行部件，通过控制方向舵、副翼、襟翼、鸭翼等飞机飞控操纵系统部件，实现对飞机三轴(俯仰、翻转、偏航)和配平、升力和阻力控制等功能。飞机中飞控操纵系统某个操纵部件出现故障时，会导致飞机飞行性能严重下降，多个操纵部件(操纵面)发生故障时，如果不及时采取补救措施，将导致严重空中事故发生。故飞机飞控系统安全可靠程度是决定飞机飞行安全性能的重要因素之一。因此，各种类型飞机制造出厂前及周期维护时，均需要对飞机操控系统部件如平尾、副翼、方向舵和襟翼进行测量判定是否满足飞行状态需求，以保障飞行安全。
[0003]目前在制造及周期维护时有两种适用于飞机飞控操作部件姿态角测量的方案。一种是采用倾角传感器测量方案，包括常规倾角传感器和基于无线的倾角传感器两种方法，通常采用的是传统液晶数码管显示的二轴重力加速度计倾角测量仪器，这种测量仪器测量精度低，且仅能测量转动轴与地面平行的旋转角度，无法测量诸如驾驶盘操纵旋转角度、方向舵舵面旋转角度等转动轴与地面呈一定夹角的参数，而且使用这种测量仪器进行测量时，测试人员工作强度较大且工作效率较低，为了改进以上的不足中国商用飞机有限责任公司在CN103336506A专利中公开了一种飞机飞控系统角度测量装置。该角度测量装置包括传感器模块、主控模块、无线通信模块和电源模块，传感器模块包括角速度陀螺和重力加速度计；主控模块与传感器模块电连接用于接收来自角速度陀螺的角速度信号和来自重力加速度计的重力加速度信号并将这些信号计算处理转换成偏转角度信号；无线通信模块与主控模块电连接来用于接收来自主控模块的偏转角度信号并将偏转角度信号发送至远程控制服务器；电源模块与上述各模块分别电连接以为这些模块提供电力。该装置可同时测量并计算角度，综合角速率陀螺动态响应快和重力加速度计重复度高的优点，实现测量数据的无线传输和远程测量与控制等。但该种方案对其夹持需要要严格的定位要求，需要操作人员高空作业安放角度测量装置，同时不能解决剪刀差测量问题。第二种方案常用在周期检查过程中，其测量手段为钢直尺和钢卷尺测量，主要方式是通过维修检查人员登梯高空作业完成数据采集，之后进行数据处理后获得测量结果。如利用钢卷尺对飞控作动面如方向舵、升降平尾、副翼的标记测量点进行测量，获取在不同状态下的位置数据，转化成所需要的角度进行判断是否满足角度要求；利用钢直尺对驾驶杆的中立位置及极限尺寸进行位置测量判断位置尺寸是否满足尺寸要求；当驾驶感中立位置时，左右副翼测量点在副翼转动平面上的投影距离则需要进行多点测量获取投影面再通过投影计算获得剪刀差是否满足要求。该种方法存在的问题一是对平尾、方向舵、襟翼、副翼、鸭翼等作动面的姿态测量是
通过钢卷尺对测量点的距离测量反算而成的，因此距离测量及测量点的变形均会引入到对姿态角的计算过程中，故周期维护及检修过程中传统人工钢直尺钢卷尺测量存在效率低、对齐精度低、人工检修存在差错的问题。

技术实现思路

[0004]为解决现有飞机飞控部件姿态角参数的现场综合测量及测量效率难题，本专利技术的主要目的是提供一种基于视觉的飞机飞控部件姿态测量装置，通过双目红外视觉测量获取姿态测量目标的上多红外目标点的测量实现姿态角的测量，通过双目红外视觉原理测量获取隐藏点测量目标的上多红外目标点实现剪刀差等参数的测量，实现飞控部件姿态角参数的现场综合测量；通过快速装夹工装可实现多红外目标点在高空位置飞控部件上的安装，进而避免操作人员高空作业，提升测量效率。所述高空位置飞控部件包括方向舵、襟翼。
[0005]本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：
[0006]本专利技术公开的一种基于视觉的飞机飞控部件姿态测量装置，主要由高低及俯仰姿态可调整支架、双目红外视觉测量组件、高空快速装夹组件、姿态测量目标、隐藏点测量目标五部分组成。
[0007]所述的高低及俯仰姿态可调整支架用于安装双目红外视觉测量组件，实现双目红外视觉测量组件高低及俯仰方向的调整及调整后的稳定支撑，确保姿态测量目标及隐藏点测量目标在可视的测量范围内。所述的双目红外视觉测量组件用于基于双目视觉原理实现姿态测量目标的姿态角及隐藏点测量目标的空间坐标点的测量，实现飞控部件姿态角参数的现场综合测量。所述的高空快速装夹组件用于实现姿态测量目标在高空处的快速安装及拆卸，降低姿态角测量准备时间，提升测量效率。所述的姿态测量目标用于安装多个多方向的目标点，配合双目红外视觉测量组件实现飞控部件在宽范围姿态角内进行基于空间坐标值的姿态角的测量及解算。所述的隐藏点测量目标用于安装多个多方向的目标点及探针，配合双目红外视觉测量组件进行基于空间坐标值的姿态及位置的测量及解算，进而获取隐藏点实现飞控部件姿态参数的测量。所述飞控部件姿态参数包括平尾、方向舵、襟翼、副翼、鸭翼等作动面姿态角以及升降舵剪刀差。
[0008]所述的高低及俯仰姿态可调整支架主要由可调高度支撑三角架和俯仰调整机构两个部件组成。可调高度支撑三角架采用三脚架，俯仰调整机构采用单销轴、弧形腰子槽锁紧结构，实现支撑三角与双目红外视觉测量组件的稳定支撑及连接，同时实现双目红外视觉测量组件的俯仰角度的调整与锁紧。
[0009]所述的双目红外视觉测量组件主要由相机支架、快速安装架、指示激光安装座、指示激光器、倾角传感器、安装连接座、视觉测量相机及安装架组成。相机支架安装在安装连接座的两侧支撑视觉测量相机，确保视觉测量相机再调整好角度后保持尺寸稳定。快速安装架安装在安装连接座的底部，其采用C字型结构实现双目红外视觉测量组件与高低及俯仰姿态可调整支架上的俯仰调整机构连接。指示激光器通过指示激光安装座安装到安装连接座上，其可发射激光用于指示双目红外视觉测量组件的中心位置。倾角传感器安装在安装连接座上，用于建立坐标测量与水平测量的联系，实现部分飞机飞控部件中立位的测量。安装连接座安装在两个相机支撑架中间，实现视觉测量相机与倾角传感器及指示激光器的连接。视觉测量相机及安装架用于安装两个相机实现测量目标点的空间位置的测量。
[0010]所述的高空快速装夹组件主要由卡盘连接板、卡盘锁紧杆、压紧导向弹簧、下夹紧盘、上夹紧盘、夹紧盘开口量调整球头螺纹件、上锁紧弯杆、杆上连接座、高空装夹杆、上滑轮及安装座、锁紧复位绳、下滑轮及安装座、手持锁紧块组成。卡盘连接板安装在上夹紧盘上，用于与杆上连接座上的销进行快速连接。卡盘锁紧杆固定安装在下夹紧盘上，其采用L型结构能够实现下夹紧盘绕着上、下夹紧盘连接轴的旋转，进而实现夹紧口的开合，进而实现与被测件的安装。压紧导向弹簧一端安装在上夹紧盘上，一端安装在下夹紧盘上，其采用销孔导向的方式确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的飞机飞控部件姿态测量装置，其特征在于：主要由高低及俯仰姿态可调整支架、双目红外视觉测量组件、高空快速装夹组件、姿态测量目标、隐藏点测量目标五部分组成；所述的高低及俯仰姿态可调整支架用于安装双目红外视觉测量组件，实现双目红外视觉测量组件高低及俯仰方向的调整及调整后的稳定支撑，确保姿态测量目标及隐藏点测量目标在可视的测量范围内；所述的双目红外视觉测量组件用于基于双目视觉原理实现姿态测量目标的姿态角及隐藏点测量目标的空间坐标点的测量，实现飞控部件姿态角参数的现场综合测量；所述的高空快速装夹组件用于实现姿态测量目标在高空处的快速安装及拆卸，降低姿态角测量准备时间，提升测量效率；所述的姿态测量目标用于安装多个多方向的目标点，配合双目红外视觉测量组件实现飞控部件在宽范围姿态角内进行基于空间坐标值的姿态角的测量及解算；所述的隐藏点测量目标用于安装多个多方向的目标点及探针，配合双目红外视觉测量组件进行基于空间坐标值的姿态及位置的测量及解算，进而获取隐藏点实现飞控部件姿态参数的测量；所述飞控部件姿态参数包括作动面姿态角和升降舵剪刀差；所述作动面姿态角包括平尾、方向舵、襟翼、副翼、鸭翼。2.如权利要求1所述的一种基于视觉的飞机飞控部件姿态测量装置，其特征在于：所述的高低及俯仰姿态可调整支架主要由可调高度支撑三角架和俯仰调整机构两个部件组成；可调高度支撑三角架采用三脚架，俯仰调整机构采用单销轴、弧形腰子槽锁紧结构，实现支撑三角与双目红外视觉测量组件的稳定支撑及连接，同时实现双目红外视觉测量组件的俯仰角度的调整与锁紧；所述的双目红外视觉测量组件主要由相机支架、快速安装架、指示激光安装座、指示激光器、倾角传感器、安装连接座、视觉测量相机及安装架组成；相机支架安装在安装连接座的两侧支撑视觉测量相机，确保视觉测量相机再调整好角度后保持尺寸稳定；快速安装架安装在安装连接座的底部，其采用C字型结构实现双目红外视觉测量组件与高低及俯仰姿态可调整支架上的俯仰调整机构连接；指示激光器通过指示激光安装座安装到安装连接座上，其可发射激光用于指示双目红外视觉测量组件的中心位置；倾角传感器安装在安装连接座上，用于建立坐标测量与水平测量的联系，实现部分飞机飞控部件中立位的测量；安装连接座安装在两个相机支撑架中间，实现视觉测量相机与倾角传感器及指示激光器的连接；视觉测量相机及安装架用于安装两个相机实现测量目标点的空间位置的测量；所述的高空快速装夹组件主要由卡盘连接板、卡盘锁紧杆、压紧导向弹簧、下夹紧盘、上夹紧盘、夹紧盘开口量调整球头螺纹件、上锁紧弯杆、杆上连接座、高空装夹杆、上滑轮及安装座、锁紧复位绳、下滑轮及安装座、手持锁紧块组成；卡盘连接板安装在上夹紧盘上，用于与杆上连接座上的销进行快速连接；卡盘锁紧杆固定安装在下夹紧盘上，其采用L型结构能够实现下夹紧盘绕着上、下夹紧盘连接轴的旋转，进而实现夹紧口的开合，进而实现与被测件的安装；压紧导向弹簧一端安装在上夹紧盘上，一端安装在下夹紧盘上，其采用销孔导向的方式确保弹簧力沿着轴向的同时，实现下夹紧盘能够绕着上、下夹紧盘连接轴的复位运动同时产生对下夹紧盘的推力，确保高空快速装夹组件能够稳定夹持在被测件上；夹紧盘开口量调整球头螺纹件安装在上、下夹紧盘上，其通过调整可实现夹紧口的调整，以适应不用厚度的被测件测量的需求；上锁紧弯杆安装在杆上连接座上，通过锁紧复位绳的拉紧及松弛调整实现卡盘锁紧杆的旋转，进而实现夹紧口的开合；高空装夹杆用于安装上滑轮
及安装座、下滑轮及安装座、锁紧复位绳、以及手持锁紧块等零部件，实现高空快速装夹组件高空的支撑、夹持、拆卸；上滑轮及安装座、下滑轮及安装座通过中间孔与高空装夹杆连接，上滑轮、下滑轮内还安装有轴承，所述上滑轮、下滑轮用于实现锁紧复位绳施力的转向；手持锁紧块通过轴安装在高空装夹杆上，通过手持绕轴旋转实现锁紧复位绳的收紧或松弛；所述的姿态测量目标主要由目标点支撑架、控制面板、测量目标点、恒流电路、电源、接口盖组成；目标点支撑架用于安装控制面板、测量目标点、恒流电路、电源、接口盖，确保安装后的测量目标点的稳定；控制面板用于测量目标点的开关，恒流电路用于测量目标点的电流控制，电源用于隐藏点测量目标的供电，接口盖用于充电接口及通信接口的安装；所述的隐藏点测量目标主要由结构与姿态测量目标相同，不同点是目标点支撑架的一侧加长后安装有可拆卸探针，因此配合双目红外视觉测量组件进行基于空间坐标值的姿态及位置的测量及解算，进而获取隐藏点实现飞控部件姿态参数的测量；所述飞控部件姿态参数包括作动面姿态角和升降舵剪刀差；所述的双目红外视觉测量组件建立坐标测量与水平测量联系的方法是：在高精度花岗岩平台上嵌入销孔座到花岗岩面以下，销孔座呈直线分布，分布大于两纵列，在花岗岩端面同样布置两列销孔座，并在所有销孔座上安装带销靶座；利用高精度电子水平仪安放在高精度花岗岩顶面测量花岗岩平面的水平度，通过调整支撑花岗岩的千斤顶保证花岗岩平台的水平；带销靶座用于安装红外球形目标，并具有相同的设计高度，带销靶座的高度差均须控制在
±
0.01mm以内，带销靶座安装到花岗岩顶面和端面后依靠花岗岩自身的平面提供平面基准；带销靶座采用磁吸方法吸住红外球形目标，并保证重复安装时的位置重复性；所有带销靶座安装到花岗岩平台顶面及端面后，利用激光跟踪仪配合与红外球形目标座直径相同的激光跟踪靶球检验平面度，检验合格后将所有带销靶座安装红外球形目标，之后架设双目红外视觉测量组件到所述的高低及俯仰姿态可调整支架上，并安置在高精度花岗岩端面的一端，初步调平后，确保双目红外视觉测量组件能够同时测量端面及顶面上的红外球形目标；利用双目红外视觉测量组件同时测量端面及顶面上的红外球形目标获取相应的空间坐标，同时读取双目红外视觉测量组件上倾角传感器的两个方向上的倾角值，之后通过拟合测量的顶面上红外球形目标中心点获取一个法矢量方向，同时通过拟合测量的端面的红外球形目标中心点获取另一个法矢量方向，依据右手法则，以顶面上的一个红外球形目标中心为原点，建立坐标系，通过获取的两个方向上的倾角值...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙安斌，邹志，乔磊，甘晓川，曹铁泽，王继虎，高廷，樊晶晶，王鲁涛，郑义，马骊群，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：