JPH10281927A - 風洞試験模型の位置・姿勢角計測装置 - Google Patents
風洞試験模型の位置・姿勢角計測装置Info
- Publication number
- JPH10281927A JPH10281927A JP9093689A JP9368997A JPH10281927A JP H10281927 A JPH10281927 A JP H10281927A JP 9093689 A JP9093689 A JP 9093689A JP 9368997 A JP9368997 A JP 9368997A JP H10281927 A JPH10281927 A JP H10281927A
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- Japan
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- model
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- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 風洞を改修することなく、模型の位置と姿勢
角を容易かつ高精度で計測可能な装置を実現する。 【解決手段】 模型３の複数の所定の基準点にそれぞれ
配設される反射テープ７と、模型観測窓５を介して上記
模型３の側面を撮影するカメラ２と、同カメラ２の焦点
位置に配設される首振り機構付きのレーザ変位計１と、
上記カメラ２の撮影画像を入力してカメラ２の焦点位置
から見た各基準点の方向を求め、この方向にレーザ光を
レーザ変位計１に放射させて各基準点までの距離を計測
させ、この距離と上記方向を用いて各基準点の３次元座
標を求め、この３次元座標を予め設定された３次元座標
と比較して模型３の位置と姿勢角を求める計算機６を備
えたものとする。
角を容易かつ高精度で計測可能な装置を実現する。 【解決手段】 模型３の複数の所定の基準点にそれぞれ
配設される反射テープ７と、模型観測窓５を介して上記
模型３の側面を撮影するカメラ２と、同カメラ２の焦点
位置に配設される首振り機構付きのレーザ変位計１と、
上記カメラ２の撮影画像を入力してカメラ２の焦点位置
から見た各基準点の方向を求め、この方向にレーザ光を
レーザ変位計１に放射させて各基準点までの距離を計測
させ、この距離と上記方向を用いて各基準点の３次元座
標を求め、この３次元座標を予め設定された３次元座標
と比較して模型３の位置と姿勢角を求める計算機６を備
えたものとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、風洞試験模型の位
置・姿勢角計測装置に関する。
置・姿勢角計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の風洞試験模型の位置の計測は、風
洞側に長さ計測計（マグネスクール等）を３軸（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）に配設して組み合わせた計測装置を用いて行う
ものであり、予め所定の位置に模型を動かし、その点を
この計測装置により計測し、これを模型駆動装置側に覚
え込ませていた。
洞側に長さ計測計（マグネスクール等）を３軸（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）に配設して組み合わせた計測装置を用いて行う
ものであり、予め所定の位置に模型を動かし、その点を
この計測装置により計測し、これを模型駆動装置側に覚
え込ませていた。
【０００３】また、姿勢角の計測は、水準器を用いて角
度を計測したり、風洞側に基準面からの距離を数点計測
して、距離の違いにより基準面との相対的な角度を算出
するものであり、この計測結果より模型を所定の角度に
調整していた。
度を計測したり、風洞側に基準面からの距離を数点計測
して、距離の違いにより基準面との相対的な角度を算出
するものであり、この計測結果より模型を所定の角度に
調整していた。
【０００４】上記以外の方法による位置・姿勢角の計測
には、模型側に反射テープを貼り、これに光を照射して
反射テープを光らせ、２方向からカメラを用いて模型を
撮影して発光部の位置を画像解析し、直接、模型の位
置、姿勢角を計測するものがあった。
には、模型側に反射テープを貼り、これに光を照射して
反射テープを光らせ、２方向からカメラを用いて模型を
撮影して発光部の位置を画像解析し、直接、模型の位
置、姿勢角を計測するものがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の長さ計測計を用
いる風洞試験模型の位置・姿勢角計測においては、計測
点が多い場合には大変な労力と時間を要するばかりでな
く、気流がない状態では正確な計測ができたとしても、
通風時には模型や支持系にかかる空気力のためにたわみ
が生じ、位置・姿勢角を正確に知ることができないとい
う課題があった。
いる風洞試験模型の位置・姿勢角計測においては、計測
点が多い場合には大変な労力と時間を要するばかりでな
く、気流がない状態では正確な計測ができたとしても、
通風時には模型や支持系にかかる空気力のためにたわみ
が生じ、位置・姿勢角を正確に知ることができないとい
う課題があった。
【０００６】また、画像解析による計測においては、少
なくとも２方向からの画像を捉える必要があるために、
大がかりな風洞の改修及びカメラ等の設置が必要になる
とともに、カメラの焦点近辺の限られた空間内でしか計
測できないばかりでなく、カメラ側から見た奥行き方向
の計測結果の誤差が大きいという課題があった。
なくとも２方向からの画像を捉える必要があるために、
大がかりな風洞の改修及びカメラ等の設置が必要になる
とともに、カメラの焦点近辺の限られた空間内でしか計
測できないばかりでなく、カメラ側から見た奥行き方向
の計測結果の誤差が大きいという課題があった。
【０００７】本発明は、上記の課題を解決するため、設
置が比較的容易で、計測の手間が少なく、高精度の計測
ができる装置の実現を目的とする。
置が比較的容易で、計測の手間が少なく、高精度の計測
ができる装置の実現を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る風洞試験模型の位置・姿勢角計測装置は、風洞内に
配設される模型の複数の所定の基準点にそれぞれ配設さ
れる反射テープ、上記風洞の側壁に設けられた模型観測
窓の外側から上記模型を撮影するカメラ、同カメラの焦
点位置に配設される首振り機構付きのレーザ変位計、お
よび同変位計と上記カメラが接続される計算機を備えた
ことを特徴としている。
係る風洞試験模型の位置・姿勢角計測装置は、風洞内に
配設される模型の複数の所定の基準点にそれぞれ配設さ
れる反射テープ、上記風洞の側壁に設けられた模型観測
窓の外側から上記模型を撮影するカメラ、同カメラの焦
点位置に配設される首振り機構付きのレーザ変位計、お
よび同変位計と上記カメラが接続される計算機を備えた
ことを特徴としている。
【０００９】本発明に係る装置を用いて行う模型の位置
及び姿勢角の計測は、次のように行われる。まず、模型
の複数の基準点にそれぞれ反射テープを貼付した後、カ
メラにより模型の側面が撮影され、側面画像が計算機に
入力され、計算機はこの画像におけるそれぞれの基準点
の側面座標を求める。
及び姿勢角の計測は、次のように行われる。まず、模型
の複数の基準点にそれぞれ反射テープを貼付した後、カ
メラにより模型の側面が撮影され、側面画像が計算機に
入力され、計算機はこの画像におけるそれぞれの基準点
の側面座標を求める。
【００１０】上記画像面に存在する基準点は、実際に模
型に設けられている基準点とカメラの焦点を中心として
対称の方向にあるため、上記計算機は、上記画像面の基
準点の座標とカメラの焦点距離を用いて、カメラの焦点
位置から見た模型に設けられた基準点の方向を算出す
る。
型に設けられている基準点とカメラの焦点を中心として
対称の方向にあるため、上記計算機は、上記画像面の基
準点の座標とカメラの焦点距離を用いて、カメラの焦点
位置から見た模型に設けられた基準点の方向を算出す
る。
【００１１】次に、レーザ変位計をカメラの焦点位置に
設置し、計算機がレーザ変位計を上記算出された方向に
向け、レーザ変位計はその方向にレーザ光を放射してそ
れそれの基準点までの距離を計測し、計算機に入力す
る。
設置し、計算機がレーザ変位計を上記算出された方向に
向け、レーザ変位計はその方向にレーザ光を放射してそ
れそれの基準点までの距離を計測し、計算機に入力す
る。
【００１２】上記計算機は、レーザ変位計により計測さ
れた距離とともに、上記算出された基準点の方向を用
い、それぞれの基準点の３次元座標の計測を完了し、続
いて、予め設定記憶されている次元座標とこの計測され
た３次元座標を比較し、模型の位置及び姿勢角を求め
る。
れた距離とともに、上記算出された基準点の方向を用
い、それぞれの基準点の３次元座標の計測を完了し、続
いて、予め設定記憶されている次元座標とこの計測され
た３次元座標を比較し、模型の位置及び姿勢角を求め
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態に係る風洞
試験模型の位置・姿勢角計測装置について、図１及び図
２により説明する。
試験模型の位置・姿勢角計測装置について、図１及び図
２により説明する。
【００１４】図１に示す本実施形態に係る位置・姿勢角
計測装置は、風洞９の側壁に設けられた模型観測窓５、
同窓５の外側に設けられ風洞９内の模型３を撮影するカ
メラ２、上記窓５の外側に設けられ上記模型３に光を照
射するライト４、上記窓５の外側の上記カメラ２の焦点
位置に配設される首振り機構付きのレーザ変位計１、同
レーザ変位計１と上記カメラ２が接続される計算機６、
および上記模型３の複数の基準点にそれぞれ貼付される
反射テープ７を備えている。
計測装置は、風洞９の側壁に設けられた模型観測窓５、
同窓５の外側に設けられ風洞９内の模型３を撮影するカ
メラ２、上記窓５の外側に設けられ上記模型３に光を照
射するライト４、上記窓５の外側の上記カメラ２の焦点
位置に配設される首振り機構付きのレーザ変位計１、同
レーザ変位計１と上記カメラ２が接続される計算機６、
および上記模型３の複数の基準点にそれぞれ貼付される
反射テープ７を備えている。
【００１５】上記において、風洞試験模型の位置・姿勢
角の計測を行う場合、予めカメラ２の焦点の距離とその
座標（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）と、設定された反射テープ７
が貼付される風洞試験模型３の基準点の座標（Ｘ01，Ｙ
01，Ｚ01），（Ｘ02，Ｙ02，Ｚ02），……を計算機６に
記憶させておく。
角の計測を行う場合、予めカメラ２の焦点の距離とその
座標（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ）と、設定された反射テープ７
が貼付される風洞試験模型３の基準点の座標（Ｘ01，Ｙ
01，Ｚ01），（Ｘ02，Ｙ02，Ｚ02），……を計算機６に
記憶させておく。
【００１６】次に、上記模型３の複数の基準点にそれぞ
れ反射テープ７を貼付した後、上記模型３にライト４よ
り光を照射し、カメラ２が模型観測窓５を介して上記模
型３の側面を撮影して図２に示すその側面画像を出力
し、計算機６がこの画像を入力する。
れ反射テープ７を貼付した後、上記模型３にライト４よ
り光を照射し、カメラ２が模型観測窓５を介して上記模
型３の側面を撮影して図２に示すその側面画像を出力
し、計算機６がこの画像を入力する。
【００１７】画像を入力した計算機６は、この画像にお
いて反射テープ７により輝いて見えるそれぞれの基準点
の座標（ｘ1 ，ｙ1 ），（ｘ2 ，ｙ2 ），……を求め、
更に、この座標（ｘ1 ，ｙ1 ），（ｘ2 ，ｙ2 ），……
とカメラ２の焦点距離より、カメラ２の焦点位置から模
型３に設けられたそれぞれの基準点を見た場合の上下、
左右方向の角度（α1 ，β1 ），（α2 ，β2 ），……
を算出する。
いて反射テープ７により輝いて見えるそれぞれの基準点
の座標（ｘ1 ，ｙ1 ），（ｘ2 ，ｙ2 ），……を求め、
更に、この座標（ｘ1 ，ｙ1 ），（ｘ2 ，ｙ2 ），……
とカメラ２の焦点距離より、カメラ２の焦点位置から模
型３に設けられたそれぞれの基準点を見た場合の上下、
左右方向の角度（α1 ，β1 ），（α2 ，β2 ），……
を算出する。
【００１８】上記角度（α1 ，β1 ），（α2 ，
β2 ），……の算出が可能なのは、カメラ２の焦点から
見た場合、画像面で輝いて見える基準点と模型３に設け
られている基準点とは、カメラ２の焦点を中心として対
称の方向に位置しているからである。
β2 ），……の算出が可能なのは、カメラ２の焦点から
見た場合、画像面で輝いて見える基準点と模型３に設け
られている基準点とは、カメラ２の焦点を中心として対
称の方向に位置しているからである。
【００１９】上記計算機６が上記角度を算出した後は、
レーザ変位計１をカメラ２の焦点に設置し、このレーザ
変位計１はレーザ光の放射方向が上記の角度の方向とな
るように計算機６により制御され、それぞれの基準点に
向けてレーザ光を放射し、その反射光によりそれぞれの
基準点とレーザ変位計１との間の距離Ｌ1 ，Ｌ2 ，……
を測定し、計算機６に入力する。
レーザ変位計１をカメラ２の焦点に設置し、このレーザ
変位計１はレーザ光の放射方向が上記の角度の方向とな
るように計算機６により制御され、それぞれの基準点に
向けてレーザ光を放射し、その反射光によりそれぞれの
基準点とレーザ変位計１との間の距離Ｌ1 ，Ｌ2 ，……
を測定し、計算機６に入力する。
【００２０】この距離Ｌ1 ，Ｌ2 ，……を入力した計算
機６は、これと上記角度（（α1 ，β1 ），（α2 ，β
2 ），……とカメラ２の焦点の座標（ｘ0 ，ｙ0 ，
ｚ0 ）とを用い、それぞれの基準点の座標（ｘ1 ，
ｙ1 ，ｚ1 ），（ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ），……を求めた
後、予め設定された基準点の座標（（ｘ01，ｙ01，
ｚ01），（ｘ 02，ｙ02，ｚ02）との比較から風洞試験模
型３の位置と姿勢角を求める。
機６は、これと上記角度（（α1 ，β1 ），（α2 ，β
2 ），……とカメラ２の焦点の座標（ｘ0 ，ｙ0 ，
ｚ0 ）とを用い、それぞれの基準点の座標（ｘ1 ，
ｙ1 ，ｚ1 ），（ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ），……を求めた
後、予め設定された基準点の座標（（ｘ01，ｙ01，
ｚ01），（ｘ 02，ｙ02，ｚ02）との比較から風洞試験模
型３の位置と姿勢角を求める。
【００２１】なお、計算機６により求められた風洞試験
模型３の位置と姿勢角の偏差は、上記模型３を支持する
模型移動装置１１に入力され、この模型移動装置１１
は、上記模型３が予め設定された位置と姿勢角となるよ
うに調整する。
模型３の位置と姿勢角の偏差は、上記模型３を支持する
模型移動装置１１に入力され、この模型移動装置１１
は、上記模型３が予め設定された位置と姿勢角となるよ
うに調整する。
【００２２】本実施形態においては、上記のように、カ
メラとレーザ変位計を用いて風洞試験模型の位置と姿勢
角を計測するものとしたため、風洞の改修を行うことな
く、計測の手間が少なくて高精度の計測結果が得られる
計測が可能となった。
メラとレーザ変位計を用いて風洞試験模型の位置と姿勢
角を計測するものとしたため、風洞の改修を行うことな
く、計測の手間が少なくて高精度の計測結果が得られる
計測が可能となった。
【００２３】本発明の実施の他の形態について、図３及
び図４により説明する。なお、本実施形態は、母機模型
３ａから投下される搭載物模型３ｂの投下軌跡を求める
場合の搭載物模型３ｂを移動させながら行う気流の影響
の計測に前記一実施形態に係る位置・姿勢角計測装置が
適用されたものである。
び図４により説明する。なお、本実施形態は、母機模型
３ａから投下される搭載物模型３ｂの投下軌跡を求める
場合の搭載物模型３ｂを移動させながら行う気流の影響
の計測に前記一実施形態に係る位置・姿勢角計測装置が
適用されたものである。
【００２４】図３に示す本実施形態においては、一実施
形態における風洞試験模型３に代えて母機模型３ａと搭
載物模型３ｂが風洞９内に配設され、搭載物模型３ｂは
模型移動装置１１により支持されている。また、風洞９
外には、一実施形態に係る位置・姿勢計測装置が配設さ
れ、計算機６と上記搭載物模型３ｂの間にはシーケンサ
１０が接続されている。
形態における風洞試験模型３に代えて母機模型３ａと搭
載物模型３ｂが風洞９内に配設され、搭載物模型３ｂは
模型移動装置１１により支持されている。また、風洞９
外には、一実施形態に係る位置・姿勢計測装置が配設さ
れ、計算機６と上記搭載物模型３ｂの間にはシーケンサ
１０が接続されている。
【００２５】上記において、気流の影響の計測は、予め
定められた複数の計測点について行われるが、この計測
点における搭載物模型３ｂのｘ，ｙ，ｚ座標で表わされ
る位置と、ピッチング角、ローリング角、ヨーイング角
で表わされる姿勢角（Ｘ，Ｙ，Ｚ，ψ，θ，φ）が予め
計算機６に設定記憶されている。
定められた複数の計測点について行われるが、この計測
点における搭載物模型３ｂのｘ，ｙ，ｚ座標で表わされ
る位置と、ピッチング角、ローリング角、ヨーイング角
で表わされる姿勢角（Ｘ，Ｙ，Ｚ，ψ，θ，φ）が予め
計算機６に設定記憶されている。
【００２６】この計算機６に記憶されている位置・姿勢
角の設定値は、シーケンサ１０に入力され、シーケンサ
１０はこの設定値にもとづいて模型移動装置１１に指令
信号を入力し、模型移動装置１１が搭載物模型３ｂを移
動させる。
角の設定値は、シーケンサ１０に入力され、シーケンサ
１０はこの設定値にもとづいて模型移動装置１１に指令
信号を入力し、模型移動装置１１が搭載物模型３ｂを移
動させる。
【００２７】この搭載物模型３ｂには、一実施形態の模
型３と同様、所定の部位に反射テープが貼付されてお
り、搭載物模型３ｂの移動完了の信号を計算機６が入力
すると、一実施形態と同様に計算機６は搭載物模型３ｂ
の実際の位置姿勢角（Ｘ′，Ｙ′，Ｚ′，ψ′，θ′，
φ′）を計測し、この計測結果を用いて空気力で生じた
模型移動装置１１のたわみによるずれ（Ｘ′−Ｘ，Ｙ′
−Ｙ，Ｚ′−Ｚ，ψ′−ψ，θ′−θ，φ′−φ）を求
め、これをシーケンサ１０に送り、そのずれ分だけ模型
移動装置１１により搭載物模型３ｂを移動させる。
型３と同様、所定の部位に反射テープが貼付されてお
り、搭載物模型３ｂの移動完了の信号を計算機６が入力
すると、一実施形態と同様に計算機６は搭載物模型３ｂ
の実際の位置姿勢角（Ｘ′，Ｙ′，Ｚ′，ψ′，θ′，
φ′）を計測し、この計測結果を用いて空気力で生じた
模型移動装置１１のたわみによるずれ（Ｘ′−Ｘ，Ｙ′
−Ｙ，Ｚ′−Ｚ，ψ′−ψ，θ′−θ，φ′−φ）を求
め、これをシーケンサ１０に送り、そのずれ分だけ模型
移動装置１１により搭載物模型３ｂを移動させる。
【００２８】上記の操作は、図４に示すように繰返し行
われるため、通風時に支持系がたわんだとしても、搭載
物模型３ｂを所定の位置、姿勢角に設定することが可能
になる。
われるため、通風時に支持系がたわんだとしても、搭載
物模型３ｂを所定の位置、姿勢角に設定することが可能
になる。
【００２９】
【発明の効果】本発明の風洞試験模型の位置・姿勢角計
測装置は、模型の複数の所定の基準点にそれぞれ配設さ
れる反射テープと、模型観測窓を介して上記模型の側面
を撮影するカメラと、同カメラの焦点位置に配設される
首振り機構付きのレーザ変位計と、上記カメラの撮影画
像を入力してカメラの焦点位置から見た各基準点の方向
を求め、この方向にレーザ光をレーザ変位計に放射させ
て各基準点までの距離を計測させ、この距離と上記方向
を用いて各基準点の３次元座標を求め、この３次元座標
を予め設定された３次元座標と比較して模型の位置と姿
勢角を求める計算機を備えたものとしたことによって、
風洞を改修することがなく、模型の位置と姿勢角につい
ての容易かつ高精度の計測が可能となる。
測装置は、模型の複数の所定の基準点にそれぞれ配設さ
れる反射テープと、模型観測窓を介して上記模型の側面
を撮影するカメラと、同カメラの焦点位置に配設される
首振り機構付きのレーザ変位計と、上記カメラの撮影画
像を入力してカメラの焦点位置から見た各基準点の方向
を求め、この方向にレーザ光をレーザ変位計に放射させ
て各基準点までの距離を計測させ、この距離と上記方向
を用いて各基準点の３次元座標を求め、この３次元座標
を予め設定された３次元座標と比較して模型の位置と姿
勢角を求める計算機を備えたものとしたことによって、
風洞を改修することがなく、模型の位置と姿勢角につい
ての容易かつ高精度の計測が可能となる。
【図１】本発明の実施の一形態に係る位置・姿勢角計測
装置の説明図である。
装置の説明図である。
【図２】上記一実施形態に係るカメラにより撮影された
模型の側面画像の説明図である。
模型の側面画像の説明図である。
【図３】本発明の実施の他の形態の説明図である。
【図４】上記他の実施形態に係るフロー図である。
【符号の説明】 １ レーザ変位計 ２ カメラ ３ 風洞試験模型 ３ａ 母機模型 ３ｂ 搭載物模型 ４ ライト ５ 模型観測窓 ６ 計算機 ７ 反射テープ ９ 風洞 １０ シーケンサ １１ 模型移動装置
Claims (1)
- 【請求項１】 風洞内に配設される模型の複数の所定の
基準点にそれぞれ配設される反射テープ、上記風洞の側
壁に設けられた模型観測窓の外側から上記模型を撮影す
るカメラ、同カメラの焦点位置に配設される首振り機構
付きのレーザ変位計、および同変位計と上記カメラが接
続される計算機を備えたことを特徴とする風洞試験模型
の位置・姿勢角計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9093689A JPH10281927A (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | 風洞試験模型の位置・姿勢角計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9093689A JPH10281927A (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | 風洞試験模型の位置・姿勢角計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10281927A true JPH10281927A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=14089381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9093689A Withdrawn JPH10281927A (ja) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | 風洞試験模型の位置・姿勢角計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10281927A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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