用于测量飞机内部空间的方法技术

本发明专利技术涉及一种对在全局xyz坐标系内具有纵轴x的细长物体(1，2)的内部空间进行测量的方法，在该方法中进行激光轮廓扫描，其中在某一平面内进行扫描的激光扫描器(6)穿过内部空间移动，其特征在于，扫描平面(8)从内部空间的全局坐标系以倾斜角α围绕y轴倾斜，并且/或者以倾斜角γ围绕z轴倾斜，优选围绕y轴和z轴倾斜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述对细长物体的内部空间进行测量的方法。
技术介绍
在设计飞机的内部结构时，需要清楚了解要在其中进行内部构造的机身或者机身 片段的三维几何形状。众所周知已公开的在先技术是用激光扫描内部空间。通常所执行的是一种球形扫 描法，即使得固定激光器围绕两个轴线转动，测量光束以球形扫描方式对内部空间进行扫 描。可以根据反射测量光束的传播时间，或者优选根据其干涉原理获得关于反射地点的距 离信息。就大致呈圆柱形的飞机内部空间而言，所得到的测量点的质量差异很大，因为如果 测量光束的入射角平缓，或者激光器所在位置与测量光束入射点之间的距离较大，测量结 果就会具有比较大的误差。已公开的在先技术中同样也包括轮廓测量法或者轮廓扫描法。如果采用轮廓测量 法，则使得测量光束在一个平面内仅围绕一个轴线旋转，较为典型的是垂直于待测量内部 空间纵轴线的平面。在轮廓测量过程中，或者在数次轮廓测量之间，可使得测量激光器在该 轴线上或者平行于该纵轴线运动。如果采用轮廓扫描法，测量光束通常垂直或者近似垂直 于待测量平面，从而可获得更好的测量质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种文章开头所述类型的方法，尤其能对细长内部空间 进行简单、高质量测量。使得扫描平面从内部空间的全局坐标系以倾斜角α围绕y轴倾斜， 并且/或者以倾斜角Y围绕ζ轴、优选围绕y轴和ζ轴倾斜，即可实现本专利技术的目的。按照本专利技术所述，能够以高效和尽可能均勻的分辨率对例如大致呈圆柱形的飞机 内部空间进行测量。因为测量光束的入射角以及与待测量区域之间的距离波动均小于现有 技术条件下的球形扫描法，所以本专利技术所述的方法具有可以估测并且比较小的测量误差。 通过测量获得的点云本身数据量庞大，难以进行处理。按照本专利技术所述，可优选采用一种网 格法生成描绘被测内部空间的网格，然后将其作为继续进行处理的依据。由于本专利技术的误 差比较小而且均勻，并且也可尽可能覆盖以下将要描述的侧凹部分，因此本专利技术能够为这 种网格计算提供良好的基础数据。首先对本专利技术所用的几个术语进行解释。本专利技术所述的方法可用来测量细长物体 的内部空间。所述细长物体例如可以是飞机的机身、轨道车辆或者类似物体。因此尤其涉 及交通工具的内部空间。在该内部空间中建立一个假想的直角坐标系。该坐标系的纵轴χ 指向纵向，在交通工具中通常指向行驶方向。y轴是垂直于χ轴的横轴，例如指向飞机的机 翼方向。ζ轴是竖轴(垂轴)。将该坐标系称作内部空间的全局坐标系，如图2所示。如果 使得图2中所示的扫描平面8从yz平面(附图标记9)围绕y轴旋转，则以α表示倾斜角。3如果使得扫描平面从yz平面围绕竖轴Z旋转，则以Υ表示相应的角度(在图2中没有绘 出)。按照本专利技术所述执行一种激光轮廓扫描。该术语表示让激光器的测量光束围绕某 一轴线旋转、并且在某一平面中进行测量的过程。在轮廓扫描过程中或者在各次轮廓扫描 之间使得激光扫描器例如平行于X轴穿过内部空间，即可获得内部空间的完整图像。按照 本专利技术所述，扫描平面从内部空间的全局坐标系以倾斜角α围绕y轴倾斜，并且/或者以 倾斜角γ围绕Z轴、优选围绕y轴和Z轴倾斜。这就意味着扫描平面并不与某一个从全局 坐标系的轴展开的平面重合，例如通常不与垂直的yz平面重合。围绕上述轴中至少一个轴 倾斜表示围绕该全局坐标系的至少一个轴倾斜。围绕y轴倾斜就是使得扫描平面例如从全 局坐标系的垂直yz平面向外倾斜。按照本专利技术所述，扫描平面可以围绕该全局坐标系的两 个轴或者所有三个轴倾斜。优选例如围绕全局坐标系的y轴和ζ轴倾斜。如果由于结构原 因使得测量光束被扫描器外壳遮蔽而干扰测量，另外还可以比如有利地围绕χ轴倾斜。这种使扫描平面倾斜的方式有助于更好地覆盖被扫描表面中可能存在的侧凹。由 于扫描平面相对于yz平面倾斜，因此测量光束并非垂直、而是以根据扫描平面倾斜幅度的 某一角度投射到通常大致呈圆柱形的内部空间表面上。但该角度(不同于球形扫描)基本 上在全部待测量内部空间范围内保持不变，从而也使得内部空间所有区域的测量精度基本 上一致。以这种通常将测量光束倾斜投射到待测量的内部空间表面上的方式，能够更好地 覆盖可能存在的侧凹，并且可以对其进行测量。所述侧凹例如可以是将要安装于内部空间 中的设备或装置的容纳腔或者其它固定装置。由于通常要在准备或者规划内部结构时对 内部空间进行测量，因此对这些与装配有关的内部空间区域进行测量通常有特别重要的意 义。按照本专利技术所述，使得激光扫描器穿过内部空间运动。运动方向优选以内部空间 的纵轴X为取向，并且可以与该纵轴基本上平行。优选是直线运动，但按照本专利技术所述，也 可以是非直线运动。但即使是非直线运动，运动路径的总体方向通常也以内部空间的纵轴 X为取向。按照本专利技术所述，在各次扫描之间以多次手工移动激光扫描器的方式使得激光扫 描器在待测量内部空间之内运动。但激光扫描器优选具有一种可以运动的装置(例如一辆 小车)或者安装于运动装置上。这种小车可以自由运动穿过内部空间，例如可以在飞机内 部空间的客舱地板上自由运动。但也可以优选设置可供该小车运动的导轨或者运动路径。 该运动路径可以利用内部空间的现有装置，例如用于将座椅安装在飞机客舱地板上的座椅 导轨。但也可以是临时可安装于待测内部空间之中的运动路径，例如导轨、跨越内部空间的 绳索或者类似器具。在待测内部空间的坐标系中进行测量的过程中，激光扫描器的所在位置必须已 知，以便于分析测量结果。为此可按照本专利技术所述，在内部空间中使用现有技术条件下已知 的激光扫描器位置和定向跟踪技术。如果在各次测量之间以手工方式固定激光扫描器，可 以针对每一次测量将激光扫描器定位在某一个预先定义的已知位置上。如果优选将激光扫 描器布置在小车上，则可以通过运动路径的导轨预先确定激光扫描器的一部分位置坐标。 可以通过一些机械系统来确定运动路径上的其它位置坐标，所述机械系统例如可以识别、分析运动路径上的标记，或者在小车上设置车轮转速传感器。还可以使用倾角传感器，例如 能够在小车运动过程中识别倾斜、倾翻或者偏转的倾角传感器。由于也能识别倾斜、倾翻和 偏转运动，因此可以明显提高测量精度。还可以采用现有技术条件下已知的光学系统(例如激光跟踪)来跟踪激光扫描器 的位置。还可以通过声波或特殊的电磁波进行位置跟踪，例如可利用超声波、雷达、GPS或 差分GPS卫星定位系统或者类似系统。在一种优选的实施方式中，使得激光扫描器至少两次穿过内部空间，并且在两次 扫描过程中使扫描平面从内部空间坐标系的yz平面以不同的角度倾斜。也就是说，测量光 束在两次扫描过程中从不同的角度射向待测量表面。可以按照本专利技术所述，以角度α围绕 y轴倾斜，并且/或者以角度Y围绕ζ轴倾斜。按照本专利技术所述，所执行的倾斜操作优选含 有角度分量α，这样就使得扫描平面在任何情况下都会从yz平面以角度α围绕y轴倾斜。 还可以优选在两次扫描内部空间的过程中仅仅以角度α围绕y轴倾斜(或者在第二次扫 描时以角度-α围绕y轴倾斜)。按照本专利技术所述，由于使用不同的扫描平面至少执行两次 扫描，因此可以完全或者尽可能完全覆盖比较复杂的侧凹或者类似结构，从而可以对其进 行测量。就这种实施方式而言，“至少两次穿过内部空间”这一说法表示激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对在全局ｘｙｚ坐标系内具有纵轴ｘ的细长物体（１，２）的内部空间进行测量的方法，在所述方法中，进行激光轮廓扫描，其中，在平面内进行扫描的激光扫描器（６）穿过内部空间移动，其特征在于，扫描平面（８）从内部空间的全局坐标系以倾斜角α围绕ｙ轴倾斜，并且／或者以倾斜角γ围绕ｚ轴倾斜，优选围绕ｙ轴和ｚ轴倾斜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2008.09.04 DE 102008045746.91.一种对在全局xyz坐标系内具有纵轴X的细长物体(1, 的内部空间进行测量的方 法，在所述方法中，进行激光轮廓扫描，其中，在平面内进行扫描的激光扫描器(6)穿过内 部空间移动，其特征在于，扫描平面(8)从内部空间的全局坐标系以倾斜角α围绕y轴倾 斜，并且/或者以倾斜角Y围绕ζ轴倾斜，优选围绕y轴和ζ轴倾斜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使得激光扫描器(6)沿着基本上平行于纵 轴χ的轴线穿过内部空间运动。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使得激光扫描器(6)至少两次穿过内 部空间移动，且扫描平面(8)在两次扫描过程中从内部空间的坐标系以不同的角度α和/ 或Y倾斜，其中，扫描平面(8)优选在第一次扫描时从yz平面(9)围绕y轴和/或ζ轴朝 向χ轴的第一方向倾斜，并且在第二次扫描时围绕y轴和/或ζ轴朝向χ轴的另一个方向 倾斜，且还优选第一次和第二次扫描时的倾斜角α和/或Y的值相同。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，扫描平面(8)从内部空间的 坐标系的yz平面(9)以5-50°、优选以5-30°、更优选5-20°、更优选以5-15°的角度α 和/或Y倾斜。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在第一次和第二次扫描过程中使得激 光扫描器(6)沿着两个不同的轴(3，4)穿过内部空间移动，这两个不同的轴(3，4)优选相 互平行并且基本上平行于内...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·萨沙·托马施维斯基，
申请(专利权)人：汉莎技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE