CN115808133A - 一种自动化飞机结构外形快速检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种自动化飞机结构外形快速检测方法及系统，属于飞行试验测试技术领域，数据处理及控制分系统根据路径规划分系统发送的测量引导数据、信息传输分系统发送的实时测量数据确定智能测量分系统的AGV小车的运动位置，并控制AGV小车按照运动位置进行运动，同时控制智能测量分系统的6D关节臂带动光精密测量传感器对飞机进行测量。本发明可以实现飞机结构外形的快速测量，可以实现大空间测量范围的高精度定位控制，通过数据处理及控制分系统调控智能测量分系统来实现自动化测量，本发明可大幅度提高飞行器结构外形测量自动化和智能化水平，提供高效的外形定位检测和数据服务能力。

Description

一种自动化飞机结构外形快速检测方法及系统

技术领域

本申请属于飞行试验测试技术领域，尤其涉及一种自动化飞机结构外形快速检测方法及系统。

背景技术

飞机结构外形的变化直接关系到飞行安全性，飞机结构变形会严重影响飞机的安全性和飞机的空气动力性能，尤其是难以恢复的残余形变，会严重影响飞机的操控性能甚至安全性能，所以飞机结构变形测量是飞行试验的一个关键测试内容。飞机及部件等结构变化和疲劳裂纹等损伤的累积，会降低飞机蒙皮结构的强度，如不能及时维修会带来安全隐患。飞机在飞行过程中，按照要求都需要进行检修保障维护。通过飞机结构外形测量可获得残余变形量，再依据变形数据综合评价飞机结构强度、刚度，进而评价飞机的安全性能。所有飞机大过载飞行后都需要进行变形的测量。

目前，飞机表面损伤和缺陷检测仍以技术人员人工检测为主。而人工检测和技术人员的经验、责任心等密切相关，人工检测存在很大的局限性，容易发生丢、错、漏等现象，检测速度慢，所以急需用自动检测代替人工检测，提高飞机的维护保障时效性。

发明内容

为了解决相关技术中飞机结构外形检测易发生丢、错、漏等现象，检测速度慢的问题，本发明提供一种自动化飞机结构外形快速检测方法及系统，所述技术方案如下：

第一方面，提供一种自动化飞机结构外形快速检测系统，包括：智能测量分系统、信息传输分系统、路径规划分系统、数据处理及控制分系统；

路径规划分系统用于根据整机原始设计模型数据确定测量任务的路径规划信息，并由路径规划信息得到测量引导数据，再将确定的测量引导数据发送至数据处理及控制分系统；路径规划信息包括检测系统的设备布局和智能测量分系统的行驶路线，测量引导数据包括智能测量分系统的AGV小车要运行的站位信息与测量的区域信息；

信息传输分系统用于接收智能测量分系统发送的实时测量数据，并将该实时测量数据发送至数据处理及控制分系统；

数据处理及控制分系统用于根据路径规划分系统发送的测量引导数据、信息传输分系统发送的实时测量数据确定智能测量分系统的AGV小车的运动位置，并控制AGV小车按照运动位置进行运动，同时控制智能测量分系统的6D关节臂带动光精密测量传感器对飞机进行测量。

可选地，智能测量分系统包括：全空间定位发射机，AGV小车，位于AGV小车上的全空间定位接收器和6D关节臂，位于6D关节臂末端的光精密测量传感器，以及标定测量设备，

全空间定位发射器用于向全空间定位接收器发射信号；

全空间定位接收器用于接收全空间定位发射器的信号，智能测量分系统结合全空间定位发射机与全空间定位接收器获取全空间定位发射机与全空间定位接收器的相对距离，确定AGV小车的位置；

AGV小车用于在数据处理及控制分系统控制下按照运动位置进行运动；

6D关节臂用于在数据处理及控制分系统控制下将光精密测量传感器带动至指定的测量位置；

光精密测量传感器用于测量视场范围内所有点云数据，并将所有点云数据发送至数据处理及控制分系统；

标定测量设备用于标定获取全空间定位发射器之间的位置，将全空间定位发射器坐标体系转换到指定的全空间坐标测量体系；同时将飞机坐标体系转换到指定的全空间坐标测量体系。

其中，实时测量数据包括：全空间定位发射器的数据、全空间定位接收器的数据、光精密测量传感器实时测量的点云数据。

可选地，信息传输分系统设有无线传输模块，通过无线传输模块传输数据。

其中，数据处理及控制分系统用于将光精密测量传感器测量的所有点云数据转换到全空间测量坐标体系内。

可选地，AGV小车设有4个全空间定位接收器。

可选地，光精密测量传感器设有4个传感器，4个传感器位于虚拟方形的顶角处。

第二方面，提供一种自动化飞机结构外形快速检测方法，所述方法包括：路径规划分系统根据整机原始设计模型数据确定测量任务的路径规划信息，并由路径规划信息得到测量引导数据，再将确定的测量引导数据发送至数据处理及控制分系统；其中，路径规划信息包括检测系统的设备布局和智能测量分系统的行驶路线；测量引导数据包括智能测量分系统的AGV小车要运行的站位信息与测量的区域信息；

信息传输分系统接收智能测量分系统发送的实时测量数据，并将该实时测量数据发送至数据处理及控制分系统；

数据处理及控制分系统根据路径规划分系统发送的测量引导数据、信息传输分系统发送的实时测量数据确定智能测量分系统的AGV小车的运动位置，并控制AGV小车按照运动位置进行运动，同时控制智能测量分系统的6D关节臂带动光精密测量传感器对飞机进行测量。

所述方法还包括：

数据处理及控制分系统将智能测量分系统的光精密测量传感器测量的所有点云数据转换到全空间测量坐标体系内。

其中，实时测量数据包括：全空间定位发射器的数据、全空间定位接收器的数据、光精密测量传感器实时测量的点云数据。

本发明提供的一种自动化飞机结构外形快速检测方法及系统，可以实现飞机结构外形的快速测量，可以实现大空间测量范围的高精度定位控制，通过数据处理及控制分系统调控智能测量分系统来实现自动化测量，本发明可大幅度提高飞行器结构外形测量自动化和智能化水平，提供高效的外形定位检测和数据服务能力。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种自动化飞机结构外形快速检测系统结构示意图；

图2为本申请实施例提供的智能测量分系统结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式和附图对本申请作进一步详细说明。

针对飞机复杂曲面的全空间三维信息精密自动测量需求，如何对确定的飞机进行快速测量，获取飞机外形三维数据是本专利需要解决的问题。

本发明提供一种自动化飞机结构外形快速检测系统，请参见图1，该系统包括：智能测量分系统、信息传输分系统、路径规划分系统、数据处理及控制分系统；

其中，路径规划分系统用于根据整机原始设计模型数据确定测量任务的路径规划信息，并由路径规划信息得到测量引导数据，再将确定的测量引导数据发送至数据处理及控制分系统。

路径规划信息包括：检测系统的设备布局和智能测量分系统的行驶路线；

测量引导数据包括：智能测量分系统的AGV小车要运行的站位信息与测量的区域信息；

路径规划信息是智能测量分系统进行智能化测量的基础。路径规划分系统可通过仿真得到测量任务的路径规划信息。具体地，可将飞机的三维数字模型转换到全域空间坐标，通过已知的模型数据确定测量任务的路径规划信息。为了提高测量准确性，可进一步在仿真过程中考虑可视性与最短距离这两个要素，即，使AGV小车移动的距离最短，测量范围大。

信息传输分系统用于接收智能测量分系统发送的实时测量数据，并将该实时测量数据发送至数据处理及控制分系统。该实时测量数据包括：全空间定位发射器的数据、全空间定位接收器的数据、光精密测量传感器实时测量的点云数据。信息传输分系统可设有无线传输模块，通过无线传输模块传输数据。在一种可实现方式中，信息传输分系统可通过无线传输模块实时接收多个全空间定位发射器、多个全空间定位接收器的数据以及光精密测量传感器实时测量的点云数据，并传输给数据处理及控制分系统。另外，本申请中，智能测量分系统的AGV小车可以有多个，信息传输分系统可以同时接收多个AGV小车的数据，多个AGV小车可并行移动测量。

数据处理及控制分系统用于根据路径规划分系统发送的测量引导数据、信息传输分系统发送的实时测量数据确定智能测量分系统的AGV小车的运动位置，并控制AGV小车按照运动位置进行运动，同时控制智能测量分系统的6D关节臂带动光精密测量传感器对飞机进行测量。数据处理及控制分系统还用于将光精密测量传感器测量的所有点云数据转换到全空间测量坐标体系内。

智能测量分系统用于在数据处理及控制分系统的控制下进行全域测量，获取飞机全机信息。智能测量分系统为主要完成智能化测量任务。

本发明可以实现飞机结构外形的快速测量，可以实现大空间测量范围的高精度定位控制，通过数据处理及控制分系统调控智能测量分系统来实现自动化测量，该系统可大幅度提高飞行器结构外形测量自动化和智能化水平，提供高效的外形定位检测和数据服务能力。

在一实施例中，如图1和图2所示，智能测量分系统包括：全空间定位发射机1，AGV小车3，位于AGV小车3上的全空间定位接收器2和6D关节臂4，位于6D关节臂4末端的光精密测量传感器5，以及标定测量设备6，

全空间定位发射器1有多个，用于向全空间定位接收器2发射信号，其布设要求是：全空间定位发射器1发射的信号要能覆盖所有测量区域；全空间定位发射器1的布设数据可以根据覆盖范围和整体测量范围确定；

全空间定位接收器2用于接收全空间定位发射器1的信号，智能测量分系统结合全空间定位发射机1与全空间定位接收器2可以获取全空间定位发射机1与全空间定位接收器2的相对距离，确定AGV小车3的位置；

AGV小车3用于在数据处理及控制分系统控制下按照运动位置进行运动；在一种可实现方式中，AGV小车3可设有4个全空间定位接收器2。可通过4个全空间定位接收器2实时监测AGV小车3的位置；

6D关节臂4用于在数据处理及控制分系统控制下将光精密测量传感器5带动至指定的测量位置。6D关节臂4具有可收缩功能；

光精密测量传感器5用于测量视场范围内所有点云数据，并将所有点云数据发送至数据处理及控制分系统，由数据处理及控制分系统将所有点云数据转换到全空间测量坐标体系内；光精密测量传感器5可设有4个传感器7，4个传感器7位于虚拟方形的顶角处，通过4个传感器7，可准确得到光精密测量传感器5的位置；

标定测量设备6用于标定获取全空间定位发射器1之间的位置，将全空间定位发射器1坐标体系转换到指定的全空间坐标测量体系；同时将飞机坐标体系转换到指定的全空间坐标测量体系。标定测量设备6可设有多个接收器，通过多位置对标定设备上标定点进行测量，平差处理获取全空间定位发射机1之间的位置关系，确定坐标关系。

本发明一实施例还提供一种自动化飞机结构外形快速检测方法，该方法包括如下步骤：

步骤1、路径规划分系统根据整机原始设计模型数据确定测量任务的路径规划信息，并由路径规划信息得到测量引导数据，再将确定的测量引导数据发送至数据处理及控制分系统。

路径规划信息包括：检测系统的设备布局和智能测量分系统的行驶路线；

测量引导数据包括：智能测量分系统的AGV小车要运行的站位信息与测量的区域信息。

步骤2、信息传输分系统接收智能测量分系统发送的实时测量数据，并将该实时测量数据发送至数据处理及控制分系统。

该实时测量数据包括：全空间定位发射器的数据、全空间定位接收器的数据、光精密测量传感器实时测量的点云数据。

步骤3、数据处理及控制分系统根据路径规划分系统发送的测量引导数据、信息传输分系统发送的实时测量数据确定智能测量分系统的AGV小车的运动位置，并控制AGV小车按照运动位置进行运动，同时控制智能测量分系统的6D关节臂带动光精密测量传感器对飞机进行测量。

步骤4、数据处理及控制分系统将智能测量分系统的光精密测量传感器测量的所有点云数据转换到全空间测量坐标体系内。

步骤5、智能测量分系统在数据处理及控制分系统的控制下进行全域测量，获取飞机全机信息。

本发明另一实施例还提供一种自动化飞机结构外形快速检测方法，执行该方法之前，可先将待测量飞机拉进机库，并将飞机固定。具体地，该方法可以包括如下步骤：

步骤10、路径规划分系统根据整机原始设计模型数据确定测量任务的路径规划信息，并由路径规划信息得到测量引导数据。

路径规划信息包括：检测系统的设备布局和智能测量分系统的行驶路线。

测量引导数据包括：智能测量分系统的AGV小车3要运行的站位信息与测量的区域信息。

步骤20、根据飞机的位置，布设智能测量分系统的全空间定位发射器1。

布设全空间定位发射器1时，需使全空间定位发射器1发射的信号能够覆盖到所有测量区域，即全空间定位接收器2在各测量区域均能接收到全空间定位发射器1发射的信号。

步骤30、标定测量设备6标定获取全空间定位发射器1之间的位置，将全空间定位发射器1坐标体转换到指定的全空间坐标测量体系。

步骤40、标定测量设备6通过飞机机身上的至少3个预设测量点，将飞机坐标体系转换到指定的全空间坐标测量体系。

步骤50、路径规划分系统将确定的测量引导数据发送至数据处理及控制分系统。

步骤60、信息传输分系统接收智能测量分系统发送的实时测量数据，并将该实时测量数据发送至数据处理及控制分系统。

步骤70、数据处理及控制分系统根据路径规划分系统发送的测量引导数据、信息传输分系统发送的实时测量数据确定智能测量分系统的AGV小车3的运动位置，并控制AGV小车3按照运动位置进行运动，同时控制智能测量分系统的6D关节臂4带动光精密测量传感器5对飞机进行测量。

步骤80、光精密测量传感器5测量视场范围内所有点云数据，数据处理及控制分系统将所有点云数据统一到指定的全空间测量坐标体系内，得到测量的飞机整体模型。

步骤90、数据处理及控制分系统将测量的飞机整体模型与整机原始设计模型进行对比，得到测量偏差。

进一步地，为了提高测量准确性，还可依据专家信息查看残余变形是否超过预设范围。

以上仅表达了本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。另外，本发明未详尽部分均为常规技术。

Claims (10)

1.一种自动化飞机结构外形快速检测系统，其特征在于，包括：智能测量分系统、信息传输分系统、路径规划分系统、数据处理及控制分系统；

路径规划分系统用于根据整机原始设计模型数据确定测量任务的路径规划信息，并由路径规划信息得到测量引导数据，再将确定的测量引导数据发送至数据处理及控制分系统；路径规划信息包括检测系统的设备布局和智能测量分系统的行驶路线，测量引导数据包括智能测量分系统的AGV小车要运行的站位信息与测量的区域信息；

信息传输分系统用于接收智能测量分系统发送的实时测量数据，并将该实时测量数据发送至数据处理及控制分系统；

数据处理及控制分系统用于根据路径规划分系统发送的测量引导数据、信息传输分系统发送的实时测量数据确定智能测量分系统的AGV小车的运动位置，并控制AGV小车按照运动位置进行运动，同时控制智能测量分系统的6D关节臂带动光精密测量传感器对飞机进行测量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，智能测量分系统包括：全空间定位发射机，AGV小车，位于AGV小车上的全空间定位接收器和6D关节臂，位于6D关节臂末端的光精密测量传感器，以及标定测量设备，

全空间定位发射器用于向全空间定位接收器发射信号；

全空间定位接收器用于接收全空间定位发射器的信号，智能测量分系统结合全空间定位发射机与全空间定位接收器获取全空间定位发射机与全空间定位接收器的相对距离，确定AGV小车的位置；

AGV小车用于在数据处理及控制分系统控制下按照运动位置进行运动；

6D关节臂用于在数据处理及控制分系统控制下将光精密测量传感器带动至指定的测量位置；

光精密测量传感器用于测量视场范围内所有点云数据，并将所有点云数据发送至数据处理及控制分系统；

标定测量设备用于标定获取全空间定位发射器之间的位置，将全空间定位发射器坐标体系转换到指定的全空间坐标测量体系；同时将飞机坐标体系转换到指定的全空间坐标测量体系。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，实时测量数据包括：全空间定位发射器的数据、全空间定位接收器的数据、光精密测量传感器实时测量的点云数据。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，信息传输分系统设有无线传输模块，通过无线传输模块传输数据。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，数据处理及控制分系统用于将光精密测量传感器测量的所有点云数据转换到全空间测量坐标体系内。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，AGV小车设有4个全空间定位接收器。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，光精密测量传感器设有4个传感器，4个传感器位于虚拟方形的顶角处。

8.一种自动化飞机结构外形快速检测方法，其特征在于，所述方法包括：

路径规划分系统根据整机原始设计模型数据确定测量任务的路径规划信息，并由路径规划信息得到测量引导数据，再将确定的测量引导数据发送至数据处理及控制分系统；其中，路径规划信息包括检测系统的设备布局和智能测量分系统的行驶路线；测量引导数据包括智能测量分系统的AGV小车要运行的站位信息与测量的区域信息；

信息传输分系统接收智能测量分系统发送的实时测量数据，并将该实时测量数据发送至数据处理及控制分系统；

数据处理及控制分系统根据路径规划分系统发送的测量引导数据、信息传输分系统发送的实时测量数据确定智能测量分系统的AGV小车的运动位置，并控制AGV小车按照运动位置进行运动，同时控制智能测量分系统的6D关节臂带动光精密测量传感器对飞机进行测量。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

数据处理及控制分系统将智能测量分系统的光精密测量传感器测量的所有点云数据转换到全空间测量坐标体系内。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，实时测量数据包括：全空间定位发射器的数据、全空间定位接收器的数据、光精密测量传感器实时测量的点云数据。

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