CN102506734A - 一种非接触测量机翼变形的装置 - Google Patents

Abstract

一种非接触测量机翼变形的装置，包括数码相机、刻度板和水平仪。其中，在刻度板的上表面有0～360°的刻度；所述的刻度在50～70°、110～130°、230～250°和290～310°的角度范围内的精度为0.1°；其它角度范围内的精度为1°。水平仪位于刻度板的下表面的卡槽内。本发明通过刻度板上的刻度调整记录相机镜头主光轴，即通过镜头圆心且垂直于镜头平面的轴与两相机连线的夹角的角度，使其在有效范围分辨力可精确到0.1°。本发明具有装置体积小、结构简单、精度高的特点，并且在不使用激光器、大功率电子设备和无线通讯设备或传感器之类的情况下测量角度，从而可以在飞行中的飞行器上进行测量。

Description

一种非接触测量机翼变形的装置

技术领域

本发明属于航空气动弹性分析技术领域，尤其是针对飞行器在飞行过程中测量其机翼结构变形的一种装置。

背景技术

飞行器在飞行过程中，机翼上由于作用有气动载荷，会发生较大的结构变形，目前该变形主要利用计算机模拟计算进行研究，而没有相关的实验来加以验证。因为在飞行中进行测量时，观察位置受舷窗位置限制较大，同时航空法规不允许在飞行过程中使用激光器、大功率电子设备和无线通讯设备。而已有的非接触测量方法中，例如有一项发明申请号为91224211，名称为一种超精密表面非接触测量装置，其中用到了激光作为光源。有一项发明申请号为200410094052.6，名称为光学非接触式小角度测量装置，其中光探头包括标准直半导体激光器、偏光分光镜以及两个光电二极管等。有些类似的发明需要在被测物件上贴传感器等，有的也是通过拍摄来完成但其整个系统都需要的在22度恒温封闭系统里，而这些设备都不能运用在飞行器飞行过程中去测量。近年来数码相机和计算机图形学的发展使得通过摄影技术来重新获得空间模型成为可能。有一项发明申请号为201010223691，名称为一种高动态范围纹理三维模型的重构方法及装置，也是通过拍摄来完成三维几何重构的，但是该发明采用环绕式阵列式排列的拍摄设备。但是环绕式阵列式排列的拍摄设备在飞行器巡航状态环境下无法实施。一直以来飞行器飞行过程中的结构静变形都没有实验数据，所以飞行器气动弹性静变形的计算准确性难以得到有效验证。因此，从航空气动弹性分析技术领域来看，发展一种有效的并能在飞行器巡航状态环境下实施的测量结构变形的装置非常具有实用价值。

西北工业大学在申请号为201110114994.6的发明专利申请中提出了一种飞行器机翼结构变形的非接触测量方法。该方法是利用照相机获取飞行器在飞行状态下和静止状态下的两组照片，并通过读取照片特征点的参数值，计算得到其坐标值，利用得到的空间坐标换算得到机翼扭转角。但是，在上述技术方案中并没有描述如何确定照相机镜头主光轴的角度，而照相机镜头主光轴的角度的精确度直接影响机翼扭转角的精确度。

发明内容

为了克服现有技术中存在的照相机镜头主光轴的角度不精确的不足，本发明提出了一种非接触测量机翼变形的装置。

本发明包括数码相机、刻度板和水平仪；其中，在刻度板的上表面有0～360°的刻度；所述的刻度在50～70°、110～130°、230～250°和290～310°的角度范围内的精度为0.1°；其它角度范围内的精度为1°；水平仪位于刻度板的下表面的卡槽内；刻度板的中心有螺丝轴；卡槽长度中心线过刻度板的圆心；卡槽长度须大于或等于刻度板的半径，以使水平仪装入卡槽后能够保持平衡。

刻度板下表面的卡槽由三个框板围成；所述的卡槽两侧的槽壁上有滑槽；在水平仪一端的两侧表面有与卡槽两侧槽壁上的滑槽相配合的滑块。

本发明将几何重构技术用于飞行器机翼结构变形的非接触测量，提出的基于几何重构的飞行器机翼结构变形的非接触测量装置包括数码相机、刻度板和水平仪等。刻度板为一个半径6厘米的圆盘，上面带有0～360°的刻度，下面有一个卡槽用来连接水平仪，圆盘中心有一个与数码相机连接的螺丝轴并且数码相机可以绕该轴转动。在测量过程中需要使用两套非接触测量机翼变形的装置，分别同时从两个角度进行拍摄，用水平仪来保证刻度板圆盘所在平面为水平面，刻度板上面的刻度来记录相机镜头主光轴，即通过镜头圆心且垂直于镜头平面的轴与两相机连线的夹角的角度。

本发明的优点在于整个装置体积小、结构简单、精度高，在其有效范围分辨力可精确到0.1°。并且在不使用激光器、大功率电子设备和无线通讯设备或传感器之类的情况下测量角度，从而可以在飞行中的飞行器上进行测量。

附图说明

图1是非接触测量机翼变形装置的结构示意图；

图2是非接触测量机翼变形装置的侧视图；

图3是非接触测量机翼变形装置的俯视图；

图4是刻度板的结构示意图；

图5是刻度板的侧视图；

图6是刻度板的主视图。图中：

1.数码相机  2.刻度板  3.卡槽  4.水平仪  5.螺丝轴

具体实施方式

本实施例是一种非接触测量机翼变形的装置，包括数码相机1、刻度板2和水平仪4。

刻度板2为圆形平板，在刻度板2的上表面有刻度。在刻度板2的下表面有由三个框板围成的矩形的卡槽3，刻度板2的中心有螺丝轴5。所述的卡槽3两侧的槽壁上有滑槽；卡槽3长度中心线过刻度板2的圆心；卡槽3长度须大于或等于刻度板2的半径，以使水平仪4装入卡槽3后能够保持平衡，本实施例中，卡槽3的长度与刻度板2的半径相同。水平仪4采用电子数显水平仪。在水平仪一端的两侧表面有滑块，所述滑块与卡槽3两侧槽壁上的滑槽相配合。

刻度板2上表面的刻度为0～360°。所述的刻度在50～70°、110～130°、230～250°和290～310°的角度范围内，其精度为0.1°；其它角度范围内的精度为1°。

使用时，将数码相机1通过刻度板2中心的螺丝轴5安装在刻度板2的上表面。将水平仪4装入刻度板2下表面的卡槽3内。调整卡槽的两侧的框板，使之分别与刻度板上90°与270°的连线平行。

在两个相机初始内夹角为零度情况下调整刻度板，使得两个相机镜头的主光轴平行，再保持刻度板和水平仪不动并旋转相机到适合的角度，使一个相机的镜头主光轴与两个相机连线之间的内夹角为α1＝58°，使另一个相机的镜头主光轴与两个相机连线之间的内夹角为α2＝70°。最后再微度调整使水平仪的读数为零且保持到拍照结束，从两个测点同时进行拍照。

Claims (2)

1.一种非接触测量机翼变形的装置，其特征在于，包括数码相机、刻度板和水平仪；其中，在刻度板的上表面有0～360°的刻度；所述的刻度在50～70°、110～130°、230～250°和290～310°的角度范围内的精度为0.1°；其它角度范围内的精度为1°；水平仪位于刻度板的下表面的卡槽内；刻度板的中心有螺丝轴；卡槽长度中心线过刻度板的圆心；卡槽长度须大于或等于刻度板的半径，以使水平仪装入卡槽后能够保持平衡。

2.如权利要求1所述一种非接触测量机翼变形的装置，其特征在于，刻度板下表面的卡槽由三个框板围成；所述的卡槽两侧的槽壁上有滑槽；在水平仪一端的两侧表面有与卡槽两侧槽壁上的滑槽相配合的滑块。

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