CN115420244B - 一种用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装，包括标靶件、标靶台、空间定位传感器、夹具和连接部件。所述夹具包括座体和安装在座体下方的两个夹板，两夹板的顶端通过铰链结构与座体连接；所述连接部件包括连接盒和连接轴：所述连接盒由上下两个单元盒体通过可拆卸的连接方式拼接而成，上部单元盒体与所述标靶台的底面固定连接，下部单元盒体通过所述连接轴与夹具的座体转动连接，空间定位传感器安装在所述连接盒中；所述标靶件布置在标靶台和/或夹具的外表面。本发明标靶工装结构规划合理且适应性强，可维护性好，成本低，能够显著提高飞机油箱三维扫描测量的作业效率。

Description

一种用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装
技术领域
本发明涉及激光测量技术,具体为一种用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装。
背景技术
在大型飞机中，整体油箱即是飞机的储油部件，又是连接飞机机身和翼盒的重要结构部件，确保整体油箱的结构可靠性对保证飞行安全具有重要意义。因此，在制造和维护阶段，均需要对飞机整体油箱的各项关键参数及指标进行量化分析。现有技术中，所述的量化分析工作有时需要对整体油箱的三维模型进行重建，该重建工作需要对所述整体油箱进行三维数据采集。
目前，国内外针对飞机整体油箱的三维扫描作业仍处在探索和实验阶段，基本还是按照传统的三维扫描作业方式来对飞机整体油箱进行数据采集。传统方法依赖于人工在油箱内部壁板逐个粘贴标靶点来实现对三维扫描设备的空间定位，然而人工粘贴标靶的方式标准化程度较低，从而导致数据的可靠性低，这是限制油箱三维重建精度的一个重要原因。同时，由于测量大型部件时需要在其表面部署大量标靶，费时费力，且粘性标靶在扫描作业完成后很容易由于人工疏忽遗留在整体油箱内部，成为多余物，甚至可能会堵塞输油管道而对飞机的安全性造成影响。
发明内容
本发明的技术目的是设计一种新型的用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装，改善现有技术的不足，提高对飞机油箱等大型部件进行三维扫描作业的作业效率和作业可靠性。
本发明实现上述技术目的的技术方案为：
一种用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装，包括标靶件、标靶台和空间定位传感器，其特征在于，还设有夹具和连接部件：
所述夹具包括座体和安装在座体下方的两个夹板，两夹板的顶端通过铰链结构与座体连接；
所述连接部件包括连接盒和连接轴：
所述连接盒由上下两个单元盒体通过可拆卸的连接方式拼接而成，其中，上部单元盒体与所述标靶台的底面固定连接，下部单元盒体通过所述连接轴与夹具的座体转动连接，空间定位传感器安装在所述连接盒中，至少一个单元盒体在两单元盒体的对接面设置有嵌入所述空间定位传感器的凹槽；
所述标靶件布置在标靶台和/或夹具的外表面。
进一步的，所述标靶件包括贴片和附着在贴片上的标靶点，所述贴片为粘性贴片或磁吸贴片。
进一步的，所述空间定位传感器为RFID电子标签。
进一步的，所述连接盒为磁吸盒，由上下两个通过磁吸对接的单元盒体构成。
进一步的，两夹板的相对面的下部对应安装有磁条，所述夹具通过两磁条的吸附作用提供夹紧力。所述磁条优选采用橡胶磁条。
进一步的，所述座体的底面安装有橡胶吸盘，所述橡胶吸盘位于两夹板之间；
进一步的，所述两夹板相对面的下部对应安装有Z型弹簧件，所述Z型弹簧件包括第一贴片、第二贴片和簧片，所述第一贴片沿着夹板的下边缘固定在夹板上，所述第二贴片位于第一贴片的内侧，所述簧片设置并连接在第一贴片和第二贴片之间，所述磁条附着在第二贴片的表面。
本发明的有益效果是：
1）本发明标靶工装可通过夹具附着在油箱的加强筋结构上，或通过吸盘附着在油箱的光滑壁面上，对油箱结构不会产生损伤，且能够避免将标靶点粘贴到油箱表面带来的污染问题；
2）本发明以多个标靶点预先布置在工装的表面，之后再统一安装在油箱测定点的方式，提高了标靶部署的标准化程度，同时能够显著的提高三维激光测量作业的作业效率；
3）本发明标靶工装中，标靶台可相较于夹具的座体轴向转动，能够实现对预先部署好的标靶点实施快速调节，容易满足各种测量角度下测量作业的观测需求；
4）本发明标靶工装结构规划合理，占用空间小，但在完成测量后进行拆卸时，相较于单个的标靶点而言更不容易被操作人员忽视，且工装本身在油箱中的位置可通过安装在连接部件中的空间定位传感器进行跟踪，配合检测设备即能够有效解决现有技术中标靶点易于被遗漏在油箱中的问题；
5）本发明标靶工装结构简单且适应性强，可维护性好，实施成本低，适合推广使用。
附图说明
图1是本发明标靶工装的结构示意图；
图2是本发明标靶的四视图（主视图、俯视图、仰视图、侧视图）；
图3是本发明标靶工装一实施例中标靶件的部署示意图；
图4是本发明标靶工装在油箱内的安装示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
一种用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装，由标靶件、标靶台1、空间定位传感器4、夹具和连接部件等组成，具体如图1所示。
所述标靶台1为设有六个面的立方体，夹具通过所述连接部件与标靶台1连接。
所述夹具包括座体7和安装在座体7下方的一对夹板9，所述座体7为条状的矩形块体，所述的一对夹板9包括两个结构镜像对称的夹板9。
两夹板9的顶端通过铰链结构（合页）与座体7底部的左右两侧铰接，座体7底部左右两侧在拐角处，对称开设了矩形的缺口凹槽， 以方便嵌入铰链连接轴的凸出部位。
所述连接部件包括连接盒和连接轴6。
本实施例中，所述连接盒设计为磁吸盒，所述磁吸盒由上下两个通过磁体吸附对接的单元盒体构成。上述的两单元盒体中，上部单元盒体2与所述标靶台1的底面固定连接，下部单元盒体5固定安装在所述连接轴6的顶端，并通过连接轴6与所述夹具的座体7转动连接。上部单元盒体2和下部单元盒体5内对应的安装有可相互吸附的磁体，上部单元盒体2和下部单元盒体5在磁吸力作用下拼合成方形盒体，空间定位传感器4安装在所述磁吸盒中，故至少一个单元盒体在两单元盒体的对接面设置有嵌入所述空间定位传感器的凹槽。所述空间定位传感器4采用能够追踪位置的无线传感器件，如RFID电子标签等。
所述连接轴6安装在座体7的中部，其轴向方向与座体7垂直。为了方便对标靶件的调整定位，本实施例中，所述连接轴6设计为阻尼转轴，当操作人员将其转到某一位置时，可基于摩擦力停留在操作人员的期望角度，避免测量过程中产生晃动（阻尼转轴为现有技术，此处即不再赘述）。
所述标靶件包括贴片和附着在贴片上的标靶点，所述贴片为粘性贴片或磁吸贴片，使用时粘贴在标靶台上。安装在标靶台1上的第一标靶件包括一个方形的贴片，其上的多个圆形标靶点具有预先设置好的编码，在实践中，如有需要，也在夹具的表面补充布置第二标靶件，如图3所示的一种实施方式，夹具座体 7的表面布置有多个单体标靶件，即所述第二标靶件，所述第二标靶件包括一个方形贴片和一个附着在方形贴片上的一个圆形标靶点。
本实施例标靶工装在使用时，可夹持在飞机油箱的加强筋结构上，为标靶工装提供夹持力的是安装在两夹板9下部相对面的橡胶磁条12，所述夹具通过两橡胶磁条12的吸附作用提供夹紧力。当标靶工装安装在合适的加强筋结构上，标靶点却不易被观测到时，可通过旋转连接轴6调整标靶点的空间位置，以保证标靶点位于三维扫描设备视场范围内。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上，在所述座体7的底面的中间位置安装了橡胶吸盘10，所述橡胶吸盘10位于两夹板9之间。本实施例标靶工装可通过橡胶吸盘10附着在油箱的光滑表面，使用时，将两夹板展平，按压工装固定住吸盘即可。相较于实施例1，本实施例标靶工装的布置方式更加灵活。
实施例3：
考虑到不同加强筋结构尺寸规格的变化，以及橡胶吸盘10安装，本实施例在实施例1、实施例2的基础上，在所述两夹板9相对面的下部对应安装了Z型弹簧件11。
如图1所示，所述Z型弹簧件11包括第一贴片、第二贴片和簧片，所述第一贴片竖直设置，沿着夹板9的下边缘固定在了夹板上，所述第二贴片位于第一贴片的内侧，初始状态下与第一贴片基本平行，所述簧片倾斜则设置在第一贴片和第二贴片之间，其上下两端分别与第一、第二贴片连接，形成Z形结构。所述橡胶磁条12则附着在第二贴片与夹持物接触的一侧表面上。
如图所示，所示Z型弹簧件11具有一定的厚度，使橡胶磁条12更容易靠近，从而降低了对夹板9的板幅高度要求。所述橡胶磁条12的外表面为平面，当工装夹持的加强筋结构厚度发生变化时（飞机整体油箱加强筋结构的厚度一般在2.0~3.5毫米范围内），两夹板连带两个第一贴片的夹角也会发生变化，而在簧片弹力的协调作用下，第二贴片可相对于第一贴片发生倾斜，使橡胶磁条12的外表面与被夹持的部位始终保持贴合，确保工装的稳固性。
利用本实施例标靶工装检测飞机整体油箱的操作流程如下
1）预先将多个第一标靶件、第二标靶件分别粘贴在标靶台1的表面和夹具的表面，粘贴第二标靶件时，将标靶件上下错开，尽量保证从左到右（或从右向左）依次粘贴的每三个标靶点不处于同一直线上，如图3所示，不处于同一行的每三个临近的标靶点可以独立构成一个三角形；
2）预先将RFID标签粘贴于磁吸盒的凹槽中，以实现对单个标靶工装的追踪，标靶台1底面设有预加工的螺孔，将上部单元盒体2与标靶台1通过螺栓进行固定，之后将上部单元盒体2与下部单元盒体5吸附连接在一起；
3）标靶件粘贴完成后，将若干标靶工装以夹持的方式固定于油箱内部的加强筋结构（如：工字型，L型等）上，或将夹板9以水平方向展开，利用橡胶吸盘10将标靶工装附着于整体油箱的侧壁版或者上壁板等光滑表面区域；
4）根据三维扫描仪的视场范围，调整标靶台的旋转角度和标靶工装的部署密度，保证在有效视场内，三维扫描仪可覆盖2-3个标靶工装上的标靶点，保证通过标靶点对扫描仪进行定位的精度；
5）标靶工装固定完成后，通过三维激光扫描设备对油箱内表面进行数据采集，以实现对整体油箱内表面的三维重建；
6）完成整体油箱的模型重建后，对模型进行定量化分析，如，螺栓封包厚度，填角涂胶厚度，装配完成后的油箱整体形变等指标。
本实施例标靶工装解决了传统三维激光测量作业中标靶部署效率低下，标靶易于遗漏等问题，既不会对油箱表面造成机械损伤，也不会产生带入胶体附着物污染油箱的问题。本发明标靶工装易于实现标靶点部署的标准化设计，结构简单且适应性强，可维护性好，成本低，可显著提高飞机油箱三维扫描测量的作业效率，并且保证模型的重建精度。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。并且本领域技术人员可以理解，本发明标靶工装亦可用于其它具有加强筋板和光滑表面的大型部件的三维扫描作业中。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装，包括标靶件、标靶台（1）和空间定位传感器（4），其特征在于，还设有夹具和连接部件：
所述夹具包括座体（7）和安装在座体（7）下方的两个夹板（9），两夹板（9）的顶端通过铰链结构与座体（7）连接；
所述连接部件包括连接盒和连接轴（6）：
所述连接盒由上下两个单元盒体通过可拆卸的连接方式拼接而成，其中，上部单元盒体（2）与所述标靶台（1）的底面固定连接，下部单元盒体（5）通过所述连接轴（6）与夹具的座体（7）转动连接，空间定位传感器（4）安装在所述连接盒中，至少一个单元盒体在两单元盒体的对接面设置有嵌入所述空间定位传感器的凹槽；
所述标靶件布置在标靶台（1）和/或夹具的外表面；
两夹板（9）相对面的下部对应安装有磁条和Z型弹簧件，所述夹具通过两磁条的吸附作用提供夹紧力，所述Z型弹簧件包括第一贴片、第二贴片和簧片，所述第一贴片沿着夹板（9）的下边缘固定在夹板上，所述第二贴片位于第一贴片的内侧，所述簧片设置并连接在第一贴片和第二贴片之间，所述磁条附着在第二贴片的表面。
2.根据权利要求1所述的一种用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装，其特征在于：
所述标靶件包括贴片和附着在贴片上的标靶点，所述贴片为粘性贴片或磁吸贴片。
3.根据权利要求1所述的一种用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装，其特征在于：
所述空间定位传感器为RFID电子标签。
4.根据权利要求1所述的一种用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装，其特征在于：
所述连接盒为磁吸盒，由上下两个通过磁吸对接的单元盒体构成。
5.根据权利要求1所述的一种用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装，其特征在于：
所述磁条为橡胶磁条（12）。
6.根据权利要求1所述的一种用于飞机整体油箱三维激光测量的标靶工装，其特征在于：
所述座体（7）的底面安装有橡胶吸盘（10），所述橡胶吸盘（10）位于两夹板（9）之间。
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