DE102019122898A1 - Verfahren und Anordnung zur Vermessung von Flugzeugflügeln während des Fluges - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Vermessung von Flugzeugflügeln während des Fluges Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung von Flugzeugflügeln (4) während des Fluges, mit den Vorbereitungsschritten:
- Installieren und Ausrichten einer Kamera (12) in einer definierten ortsfesten Pose gegenüber einem Referenzpunkt (13) eines Flugzeugflügels (4) zur Aufnahme des Flugzeugflügels (4);
- Festlegen von wenigstens einem Messpunkt (14, 15) am Boden befindlichen Flugzeug (1), umfassend:
- Bestimmung der geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes (14, 15) gegenüber dem Referenzpunkt (13); und
- Bestimmen der Abbildposition des wenigstens einen Messpunktes (14, 15) auf einer ersten Kameraaufnahme; und den auf Basis einer während des Fluges aufgenommenen zweiten Kameraaufnahme durchzuführenden Schritten:
- Bestimmen der Abbildposition des wenigstens einen Messpunktes (14,15) auf einer zweiten Kameraaufnahme; und
- Ermitteln der geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes (14, 15) aus den Abbildpositionen des Messpunktes (14, 15) auf der ersten und der zweiten Kameraaufnahme sowie der am Boden bestimmten geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes (14, 15) gegenüber dem Referenzpunkt (13). Die Erfindung betrifft weiterhin eine zur Durchführung des Verfahrens ausgebildete Anordnung (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Vermessung von Flugzeugflügeln während des Fluges.
  • Numerische Strömungsanalysen, die bspw. zu Optimierung der Form von Flugzeugen und insbesondere deren Flügel genutzt werden, um z. B. den Treibstoffverbrauch und/oder umweltbelastende Emissionen zu reduzieren, erfordern korrekte geometrische Modelle, welche die Realität möglichst exakt widerspiegeln, um aussagekräftige Ergebnisse zu liefern.
  • Während die Vermessung der Geometrie eines Flugzeugs und insbesondere dessen Flügel am Boden problemlos möglich ist, ist die genaue Vermessung eines Flügels während des Fluges, bei dem aufgrund von aerodynamischen Effekten grundsätzlich Verformungen insbesondere am Flügel auftreten, die mit unterschiedlichen Flugzuständen variieren, nicht oder nur sehr aufwendig möglich. So muss im Stand der Technik eine Vielzahl von Messinstrumenten in den Flugzeugkörper und den Flügel integriert werden, was aus Platz- und Zugänglichkeitsgründen häufig nicht möglich oder zumindest schwierig ist. Dazu kommt, dass strukturelle Veränderungen an der Struktur des Flugzeugs oder eines Flügels zur Anbringung von Messinstrumenten häufig aus Zulassungsgründen untersagt ist oder aber aufwendige Zulassungsverfahren durchlaufen werden müssen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Vermessung von Flugzeugflügeln im Flug zu schaffen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht oder nur noch in vermindertem Umfang aufweisen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß dem Hauptanspruch sowie die Anordnung gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vermessung eines Flugzeugflügels im Flug mit den Vorbereitungsschritten:
    • - Installieren und Ausrichten einer Kamera in einer definierten ortsfesten Pose gegenüber einem Referenzpunkt eines Flugzeugflügels zur Aufnahme des Flugzeugflügels;
    • - Festlegen von wenigstens einem Messpunkt bei am Boden befindlichen Flugzeug, umfassend:
      • - Bestimmung der geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes gegenüber dem Referenzpunkt; und
      • - Bestimmen der Abbildposition des wenigstens einen Messpunktes auf einer ersten Kameraaufnahme;
    sowie den auf Basis einer während des Fluges aufgenommenen zweiten Kameraaufnahme durchzuführenden Schritten:
    • - Bestimmen der Abbildposition des wenigstens einen Messpunktes auf einer zweiten Kameraaufnahme; und
    • - Ermitteln der geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes aus den Abbildpositionen des Messpunktes auf der ersten und der zweiten Kameraaufnahme und der am Boden bestimmten geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes gegenüber dem Referenzpunkt.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren umfassend ein in einem Flugzeug installierte Kamera, welche den Flugzeugsflügel wenigstens teilweise aufnimmt, und eine mit der Kamera verbundene Aufzeichnungseinheit, die zur Ermittlung der geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes aus der Abbildposition des Messpunktes auf der ersten und der zweiten Kameraaufnahme sowie der am Boden bestimmten geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes gegenüber dem Referenzpunkt ausgebildet ist.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es ausgehend von einem am Boden erstellten geometrischen Modell möglich ist, Veränderungen der Flügelgeometrie durch ein berührungsloses optisches Verfahren, welches keine strukturellen Veränderungen am Flugzeug erfordert, ausreichend genau zu erfassen, um darauf basierend aussagekräftige numerische Simulationen durchzuführen. Die Erfindung hat dabei erkannt, dass selbst bei Veränderung der Flügelform aufgrund aerodynamischer Einflüsse gewisse geometrische Zusammenhänge erhalten bleiben, die genutzt werden können, um aus zweidimensionalen optischen Daten eine dreidimensionale Verformung des Flügels abzuleiten.
  • Erfindungsgemäß ist als Vorbereitung zunächst vorgesehen, dass eine Kamera gegenüber einem Referenzpunkt des Flugzeugflügels ortsfest angeordnet und so ausgerichtet ist, dass die Kamera den Flügel wenigstens teilweise erfasst. „Ortsfest“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich die Pose, also die relative Lage und die Ausrichtung der Kamera gegenüber dem Referenzpunkt während des Fluges und in sämtlichen Flugzuständen praktisch nicht verändern. Sofern erforderlich kann eine weitergehende Kalibrierung der Kamera erfolgen, indem bspw. ein oder mehrere Kalibrierkörper im Aufnahmebereich der Kamera positioniert werden, die bekannte Muster besitzen, sodass anhand einer oder mehrerer Kameraaufnahmen des oder der Kalibrierkörper, ggf. in unterschiedlichen Positionen, die optischen Eigenschaften der Kamera sowie ggf. dazwischenliegende optisch wirkende Elemente, wie bspw. ein Flugzeugfenster bestimmt werden können.
  • Dabei kann die Kamera vorzugsweise im Innern des Flugzeugrumpfes angeordnet sein und durch ein vorhandenes Fenster den Flugzeugflügel wenigstens teilweise erfassen. Strukturelle Veränderungen des Flugzeugs, die ggf. für die Zulassung des Flugzeuges relevant wären, sind dafür regelmäßig nicht notwendig. Die Kamera kann bspw. fest in das Flugzeug verbaut werden, wobei eine strukturelle Anbindung des Flugzeuges je nach Ausgestaltung ggf. keine besondere oder wenigstens eine sehr einfache Zulassung erfordert. Alternativ ist es möglich, die Kamera bzw. deren Befestigung so auszugestalten, dass sie reproduzierbar in einer zuvor eingestellten Pose installiert werden kann. Bei einer solchen Ausgestaltung kann die Kamera bspw. am Boden installiert und ausgerichtet, also eine Pose festgelegt werden, wird dann für den Start des Flugzeuges abgebaut, um im Reiseflug wieder installiert zu werden, wobei dann jedoch die am Boden festgelegte Pose zuverlässig wieder erreicht wird.
  • Wird die Kamera im Innern des Flugzeuges angeordnet, ist - damit die Kamera, wie gefordert, ortsfest gegenüber dem Referenzpunkt ist - dieser im Bereich des Flugzeugrumpfes vorzusehen. Es ist bevorzugt, in diesem Fall den Referenzpunkt im Bereich der Flügelwurzel anzuordnen. Dies bietet den Vorteil einer einfachen geometrischen Betrachtung zur Ermittlung von Flügelverformungen während des Fluges, die nachfolgend noch näher erläutert wird, wobei gleichzeitig die relative Position zwischen Referenzpunkt an der Flügelwurzel und Kamera im Flugzeugrumpf als ausreichend ortsfest angesehen werden kann.
  • Ist die Kamera am Boden und somit bei ruhendem Flugzeug installiert, wird anschließend wenigstens ein Messpunkt auf dem Flugzeugflügel festgelegt. Von dem wenigstens einen Messpunkt wird zum einen die genaue geometrische Position gegenüber dem Referenzpunkt ermittelt, zum anderen wird die Abbildposition des Messpunktes auf der von der Kamera erfassten Aufnahme bestimmt. Die Ermittlung der geometrischen Position des oder der Messpunkte kann mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bspw. mithilfe eines Tachymeters bestimmt werden. Damit die Abbildposition des oder der Messpunkte auch auf der Kameraaufnahme bestimmt werden kann, ist es erforderlich, dass sich der oder die Messpunkte im Aufnahmebereich der Kamera befinden. Die Abbildposition auf der ersten Kameraaufnahme kann unmittelbar anhand einer tatsächlich erstellten ersten Kameraaufnahme bestimmt werden. Es ist aber alternativ auch möglich, die Abbildposition auf Basis der geometrischen Position des oder der Messpunkte, der Pose der Kamera und der Eigenschaften des optischen Systems mathematisch zu berechnen, so dass keine tatsächliche erste Kameraaufnahme erforderlich ist.
  • Sind die vorbereitenden Schritte abgeschlossen, kann das Flugzeug in einen Flugzustand überführt werden.
  • Wird während des Fluges eine zweite Kameraaufnahme aufgenommen, kann auf dieser zweiten Kameraaufnahme ebenfalls die Abbildposition des wenigstens einen Messpunktes ermittelt werden, wobei Ermittlung der Abbildposition und/oder daran anschließend der Position des wenigstens einen Messpunktes unmittelbar an Bord des Flugzeuges oder aber nach Landung des Flugzeuges durch eine separate Rechnereinheit auf Basis einer an Bord des Flugzeuges lediglich gespeicherten zweiten Kameraaufnahme erfolgen kann. Ist der Flugzeugflügel aufgrund aerodynamischer Einflüsse in demjenigen Bereich, in dem der oder die Messpunkte angeordnet sind, verformt, so wird die Abbildposition der Messpunkte auf der zweiten Kameraaufnahme von der Abbildposition des jeweils selben Messpunktes auf der ersten Kameraaufnahme verändert sein. Aus der Abbildposition des oder der Messpunkte sowohl auf der ersten, am Boden aufgenommenen Kameraaufnahme als auch auf der zweiten, im Flug aufgenommenen Kameraaufnahme lässt sich zunächst nur eine auf eine zweidimensionale Ebene parallel zur Bildebene der Kamera reduzierte Verschiebung eines jeden Messpunktes bestimmen, aus der sich aber mithilfe der am Boden bestimmten geometrischen Position des Messpunktes gegenüber dem Referenzpunkt regelmäßig eine dreidimensionale geometrische Position des Messpunktes gegenüber dem Referenzpunkt im Flugzustand zum Zeitpunkt der zweiten Kameraaufnahme ermitteln lässt.
  • Neben der geometrischen Position der Messpunkte gegenüber dem Referenzpunkt kann bei wenigstens zwei Messpunkten auch die relative geometrische Position der Messpunkte zueinander am Boden bei der Ermittlung der geometrischen Position der Messpunkte während des Fluges herangezogen werden.
  • Unabhängig davon, ob für die Ermittlung der geometrischen Position eines Messpunktes im Flug auf die am Boden ermittelte geometrische Position gegenüber dem Referenzpunkt und/oder weiterer Messpunkte zurückgegriffen wird, kann unter der Annahme, dass sich der Flügel lediglich elastisch verformt, grundsätzlich davon ausgegangen werden, dass der Abstand vom fraglichen Messpunkt zum Referenzpunkt und/oder zu weiteren Messpunkten im Wesentlichen gleich bleibt. Unter dieser Annahme lässt sich ausgehend von der originären, am Boden erfassten geometrischen Position des Messpunktes aus den über die Kameraaufnahme gewonnenen zweidimensionalen Daten die geometrische Position des Messpunktes zum Zeitpunkt der zweiten Kameraaufnahme bestimmen, wobei häufig bereits eine ausreichende Genauigkeit erreicht wird.
  • Die Genauigkeit der im Flug ermittelten geometrischen Position eines Messpunktes lässt sich aber noch weiter erhöhen.
  • So kann bspw. eine temperaturbedingte Veränderung des Abstandes zwischen Messpunkt und Referenzpunkt bzw. weiteren Messpunktes berücksichtigt werden. Dafür ist es in der Regel ausreichend, auf die regelmäßig vom Flugzeug erfasste Außentemperatur zurückzugreifen und im Rahmen von entsprechenden Versuchen ermittelten oder theoretisch berechneten Wärmeausdehnungskoeffizienten des Flügels zur temperaturbedingen Anpassung der angenommenen Abstände zu nutzen.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, nicht auf die kürzeste Verbindung zwischen Messpunkt und Referenzpunkt bzw. weiteren Messpunkten als Abstand abzustellen, sondern bei der Verformung im Flug modellhafte Annahmen zur Flügelverformung zu treffen, sodass die geometrische Position des Messpunktes im Flug auf Basis einer Modellannahme getroffen wird, bei welcher der Abstand zwischen Messpunkt und Referenzpunkt bzw. weiteren Messpunkten weiterhin als konstant bzw. lediglich temperaturabhängig angenommen wird. So ist es bspw. möglich, den Flügel eines Flugzeuges als einseitig eingespannten Kragbalken aufzufassen, womit der am Boden als gerade Linie darstellbare Abstand Messpunkt und Referenzpunkt bzw. weiteren Messpunkten im verformten Zustand des Flügels entlang einer modellbasiert verformten Linie, bspw. einer Parabel, abgenommen werden kann, deren Bogenlänge letztendlich dem am Boden ermittelten Abstand entsprechen sollte.
  • Als Messpunkte können charakteristische und eindeutig identifizierbare Merkmale der Flügelstruktur herangezogen werden, wie bspw. die Spitze eines Winglets. Auch ist grundsätzlich möglich, bereits am Flügel vorhandene Markierungen, bspw. von Klappen o. Ä., als Messpunkte zu verwenden. Um eine Eindeutigkeit und eine gute Identifizierbarkeit auf den Aufnahmen der Kamera zu gewährleisten, ist es jedoch bevorzugt, wenn der wenigstens eine Messpunkt oder wenigstens einer der Messpunkte mit einer Messmarke markiert ist. Bei einer Messmarke handelt es sich um eine sich optisch deutlich von der umgebenden Struktur abhebende Markierung, die bspw. auflackiert oder aber in Form einer Folie auf den Flügel aufgeklebt werden kann.
  • Es ist möglich, dass es sich bei wenigstens einem Messpunkt um einen virtuellen Messpunkt handelt, dessen Position anhand einer geometrischen Figur auf der Kameraaufnahme, vorzugsweise ein Kreisbogen oder Ellipsenbogen, ermittelt wird. Wird von der Kamera bspw. eine Klappe auf dem Flügel erfasst, kann über den umlaufenden Rand der Klappe deren Mittelpunkt ermittelt werden, an dem dann ein virtueller Messpunkt angenommen wird. Vergleichbar kann über die Triebwerkseinlassöffnung und/oder eine das Triebwerk umlaufende Fuge wenigstens ein virtueller Messpunkt ermittelt werden, der auf der Triebwerksachse liegt. Können wenigstens zwei solcher virtuellen Messpunkte für ein Triebwerk ermittelt werden, lässt sich daraus die Lage der Triebwerksachse ableiten, was für eine spätere numerische Strömungssimulation genutzt werden kann.
  • Die erfindungsgemäß ermittelte Positionsänderung des wenigstens einen Messpunktes im Flug kann dazu genutzt werden, ein 3D-Modell des Flügels am Boden so anzupassen und zu verformen, dass ein entsprechend verändertes Modell den Flügel während des Fluges in einem bestimmten Flugzustand abbildet. Das veränderte Modell kann dann bspw. für numerische Strömungssimulationen o. Ä. verwendet werden.
  • Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Anordnung wird zunächst auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
  • Die Aufzeichnungseinheit kann an Bord des Flugzeuges angeordnet oder sogar in die Kamera integriert sein. Es ist aber auch möglich, dass die Aufzeichnungseinheit nicht an Bord des Flugzeuges, sondern bspw. am Boden angeordnet ist. Die Kommunikation zwischen Kamera und Aufzeichnungseinheit kann dann bspw. drahtlos oder über ein tragbares Wechselträgermedium erfolgen.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
    • 1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung an einem Flugzeug am Boden;
    • 2: eine schematische Darstellung der Ermittlung der geometrischen Positionen der Messpunkte aus 1 während des Flugs; und
    • 3: eine schematische Darstellung der gemäß 2 ermittelten Positionen zur Anpassung eines Modells des Flugzeuges aus 1.
  • In 1 ist beispielhaft ein Flugzeug 1 skizziert, welches mit einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 versehen ist.
  • Die Anordnung 10 umfasst eine im Innenraum 2 des Flugzeuges 1 auf einem Stativ 11 angeordnete Kamera 12, die so ausgerichtet ist, dass sie durch ein Fenster 3 den einen Flügel 4 des Flugzeugs 1 wenigstens teilweise erfassen kann. Die Kamera 12 ist dabei in ihrer Pose, d. h. in ihrer Lage und Ausrichtung genau erfasst bzw. die Pose entspricht zuvor festgelegten Vorgaben. Außerdem wurde mithilfe eines zeitweise auf dem Flügel 4 des Flugzeugs 1 in verschiedenen Posen abgelegten Kalibrierkörper (nicht dargestellt), die optische Abbildung der Kamera 12 genau erfasst. Weiterhin ist die Kamera 12 mit einer Aufzeichnungs- und Steuerungseinrichtung 17 verbunden.
  • Das Stativ 11 ist so ausgebildet, dass es nach erfolgter Ausrichtung der Kamera 12 bei Bedarf abgebaut werden kann, wobei sichergestellt ist, dass bei erneutem Aufbau des Stativs 11 und der Kamera 12 die zuvor eingestellte Pose wieder exakt erreicht wird. Die Kamera 12 kann so für bestimmte Situationen, wie bspw. Start und Landung, abgebaut werden, sofern es die Zulassungs- und/oder Flugsicherheitsvorschriften dies erfordern.
  • Am Flügel 4 des Flugzeugs 1 sind neben einem Referenzpunkt 13 noch zwei Messpunkte 14, 15 vorgesehen, von denen Letztere im Aufnahmebereich der Kamera 12 liegen.
  • Der Referenzpunkt 13 ist unmittelbar an der Wurzel des Flügels 4 angeordnet, womit der Referenzpunkt 13 ortsfest gegenüber der Kamera 12 ist.
  • Der Messpunkt 14 ist durch eine Messmarke (nicht dargestellt) definiert, wobei die Messmarke aus einer sich farblich deutlich gegenüber dem Flügel 4 abhebenden Folie gebildet ist, die auf den Flügel 4 aufgeklebt ist.
  • Bei dem Messpunkt 15 handelt es sich um einen, auf der Achse des Triebwerks 5 liegenden virtuellen Messpunkt, der nicht unmittelbar von der Kamera 12 erfasst werden kann. In der Aufnahme der Kamera 12 lassen sich allerdings charakteristische Punkte 16 auf der Triebwerksverkleidung ermitteln, die eine geometrische Figur - nämlich einen Kreisbogen - ergeben, deren Mittelpunkt eindeutig dem gesuchten Messpunkt 15 entspricht.
  • Die Lage von Referenzpunkt 13 und den Messpunkten 14, 15 wird beim am Boden befindlichen Flugzeug 1 mithilfe eines Tachymeters ermittelt, woraus sich insbesondere auch die Abstände zwischen Referenzpunkt 13 und den Messpunkten 14, 15 sowie zwischen den Messpunkten 14, 15 untereinander ergeben.
  • Die so ermittelten geometrischen Positionen von Referenz- und Messpunkten 13, 14, 15 wird zusammen mit einer ersten Aufnahme der Kamera 12, auf denen die beiden Messpunkte 14, 15 sichtbar oder zumindest ermittelbar sind, in der Aufzeichnungseinheit 17 abgelegt.
  • Sind die Vorbereitungen abschlossen, kann das Flugzeug 1 starten. Im Flug wird sich aufgrund aerodynamischer Einflüssen der Flügel 4 verformen. Wird nun eine zweite Aufnahme mit der Kamera 12 erstellt und in der Aufzeichnungseinheit 17 abgelegt, ist die Abbildposition der Messpunkte 14, 15 auf dieser zweiten Aufnahme gegenüber der Abbildposition auf der ersten Kameraaufnahme verändert.
  • In 2 ist schematisch dargestellt, wie auf Basis der ersten und zweiten Kameraaufnahme unter Zuhilfenahme der am Boden ermittelten geometrischen Positionen die geometrische Position der Messpunkte 14, 15 zum Zeitpunkt der zweiten Kameraaufnahme bestimmt werden kann.
  • Ausgehend von der Situation am Boden, für die neben der Abbildposition 14.1, 15.1 der Messpunkte 14, 15 auf der ersten Kameraaufnahme auch noch Abstände der einzelnen Punkte 13, 14, 15 untereinander bekannt ist, lässt sich durch Abgleich mit dem zweiten Kamerabild eine Verschiebung der Messpunkte 14, 15 feststellen, wobei sich diese Verschiebung aufgrund der Zweidimensionalität des mit der Kamera 12 aufgenommenen Bildes zunächst nur als eine Verschiebung in einer Ebene parallel zur Bildebene der Kamera 12 darstellt, woraus sich grundsätzlich die Zwischenpositionen 14.2, 15.2 ergeben.
  • Unter Berücksichtigung der Abstände der einzelnen Punkte 13, 14, 15 untereinander, die mithilfe von Wärmeausdehnungskoeffizienten anhand einer gemessenen Außentemperatur zwar ggf. noch angepasst werden können, die darüber hinaus aber weiterhin gültig bleiben und eingehalten werden müssen, lassen sich aber die genauen geometrischen Positionen der Messpunkte 14, 15 bestimmen.
  • Dabei wird als Abstand zwischen Referenzpunkt 13 und Messpunkt 14 nicht der kürzeste Weg zwischen den beiden Punkten angesehen, sondern es wird vielmehr in einer modellhaften Betrachtung davon ausgegangen, dass sich der Flügel 4 grundsätzlich vergleichbar einem einseitig eingespannten Kragbalken verformt. In der Folge wird von einer parabelförmigen Veränderung der Abstandslinie zwischen Referenzpunkt 13 und Messpunkt 14 ausgegangen, deren Bogenlänge aber weiterhin dem am Boden ermittelten Abstand zwischen den beiden Punkten entspricht.
  • Selbst wenn dabei die übrigen Abstände zwischen Referenzpunkt 13 und Messpunkt 15 sowie zwischen Messpunkt 15 und Messpunkt 14 auch im verformten Zustand des Flügels 4 als Abstand im eigentlichen Sinne - also die Länge der kürzesten Verbindung dieser Punkte - aufgefasst werden, ergibt sich eine ausreichend genaue geometrische Position der Messpunkte 14, 15 für den Flugzustand zum Zeitpunkt der zweiten Kameraaufnahme.
  • Es ist selbstverständlich möglich, die Flügelverformung für beliebige weiterer Flugzustände aufzuzeichnen, indem weitere Kameraaufnahmen gemacht, in der Aufzeichnungseinheit 17 abgelegt und auf die beschriebe Art und Weise mit der ersten Kameraaufnahme abgeglichen werden, um darüber die geometrische Position der Messpunkte 14, 15 zu ermitteln.
  • Die gemäß 2 ermittelten geometrischen Positionen der Messpunkte 14, 15 können dazu genutzt werden, ein Modell 20 des Flugzeugs 1 so zu verändern, dass das Modell 20 die Form des Flugzeugs 1 und insbesondere des Flügels 4 während des Fluges widerspiegelt.
  • In 3 ist exemplarisch ein Modell 20 des Flugzeugs 1 aus 1 gezeigt, wobei das Modell 20 im Ausgangszustand dem Flugzeug 1 am Boden entspricht (dünne Linien). In dem Modell 20 im Ausgangszustand lässt sich die ermittelte Position des Referenzpunktes 13 und der Messpunkte 14, 15 festlegen.
  • Über die gemäß 2 ermittelte veränderte Position der Messpunkte 14, 15 während des Fluges lässt sich das Modell 20 so anpassen (dicke Linien), dass es dem tatsächlichen Zustand des Flügels 4 zum Zeitpunkt der zweiten Kameraaufnahme entspricht.
  • Das so veränderte Modell 20 kann dann bspw. in nachgelagerten numerischen Strömungssimulationen verwendet werden.
  • Die anhand der 2 und 3 beschriebene Ermittlung der geometrischen Positionen der Messpunkte 14, 15 sowie die Anpassung eines Modells 20 des Flugzeuges 1 können unmittelbar durch die Aufzeichnungseinheit 17 erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass die Aufzeichnungseinheit 17 lediglich die dafür erforderlichen Daten aufzeichnet und die letztendliche Auswertung der Daten nach geeigneter Übertragung durch eine separate Rechnereinheit, insbesondere am Boden ausgeführt wird. Auch ist möglich, dass die Aufzeichnungseinheit 17 nicht an Bord des Flugzeuges 1, sondern bspw. am Boden angeordnet ist, wobei die Kommunikation zwischen Kamera 12 und Aufzeichnungseinheit 17 drahtlos erfolgt.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Vermessung eines Flugzeugflügels (4) im Flug umfassend die Vorbereitungsschritte: - Installieren und Ausrichten einer Kamera (12) in einer definierten ortsfesten Pose gegenüber einem Referenzpunkt (13) eines Flugzeugflügels (4) zur Aufnahme des Flugzeugflügels (4); - Festlegen von wenigstens einem Messpunkt (14, 15) am Boden befindlichen Flugzeug (1), umfassend: - Bestimmung der geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes (14, 15) gegenüber dem Referenzpunkt (13); und - Bestimmen der Abbildposition des wenigstens einen Messpunktes (14, 15) auf einer ersten Kameraaufnahme; sowie die auf Basis einer während des Fluges aufgenommenen zweiten Kameraaufnahme durchzuführenden Schritte: - Bestimmen der Abbildposition des wenigstens einen Messpunktes (14,15) auf einer zweiten Kameraaufnahme; und - Ermitteln der geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes (14, 15) aus den Abbildpositionen des Messpunktes (14, 15) auf der ersten und der zweiten Kameraaufnahme sowie der am Boden bestimmten geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes (14, 15) gegenüber dem Referenzpunkt (13).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Messpunkte (14, 15) vorgesehen sind und bei der Berechnung der geometrischen Position der wenigstens zwei Messpunkte (14, 15) während des Fluges die relative Position der Messpunkte (14, 15) bei am Boden befindlichen Flugzeug (1) berücksichtigt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die am Boden bestimmte geometrische Position, vorzugsweise der Abstand zwischen Referenzpunkt (13) und Messpunkt (14, 15), und/oder die relative Position von Messpunkten (14, 15) zueinander, vorzugsweise der Abstand zwischen den Messpunkten (14, 15), in Abhängigkeit einer Temperaturmessung korrigiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln der geometrischen Position anhand von Modellannahmen eine Relativbewegung zwischen dem Referenzpunkt und einem Messpunkt (14, 15) und/oder zwischen zwei Messpunkten (14, 15) angenommen wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Messpunkt (14) mit einer Messmarke markiert sind.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Messpunkt (15) ein virtueller Messpunkt ist, dessen Position anhand einer geometrischen Figur (16) auf der Kameraaufnahme, vorzugsweise ein Kreisbogen oder Ellipsenbogen, ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (12) reproduzierbar in der zuvor erreichten Pose installiert, oder fest mit der Struktur des Flugzeugs (1) verbunden ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzpunkt (13) im Bereich der Flügelwurzel angeordnet ist.
  9. Anordnung zur Verwendung in einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend ein in einem Flugzeug (1) installierte Kamera (12), welche den Flugzeugsflügel (4) wenigstens teilweise aufnimmt, und eine mit der Kamera (12) verbundene Aufzeichnungseinheit (17), die zur Ermittlung der geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes (14, 15) aus der Abbildposition des Messpunktes (14, 15) auf der ersten und der zweiten Kameraaufnahme sowie der am Boden bestimmten geometrischen Position des wenigstens einen Messpunktes (14, 15) gegenüber dem Referenzpunkt (13) ausgebildet ist.
  10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stativ (11) für die Kamera (12) vorgesehen ist, welches derart ausgebildet ist, dass nach einem Abbau nach festgelegter Pose der auf dem Stativ (11) angeordneten Kamera (12) bei erneutem Aufbau des Stativs (11) die zuvor festgelegte Pose wieder exakt erreicht wird.
  11. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnungseinheit (17) in die Kamera (12) integriert ist.
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