專利名稱：一種非接觸測量機(jī)翼變形的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空氣動彈性分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其是針對飛行器在飛行過程中測量其機(jī)翼結(jié)構(gòu)變形的一種裝置。
背景技術(shù)：
飛行器在飛行過程中，機(jī)翼上由于作用有氣動載荷，會發(fā)生較大的結(jié)構(gòu)變形，目前該變形主要利用計算機(jī)模擬計算進(jìn)行研究，而沒有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)來加以驗(yàn)證。因?yàn)樵陲w行中進(jìn)行測量時，觀察位置受舷窗位置限制較大，同時航空法規(guī)不允許在飛行過程中使用激光器、大功率電子設(shè)備和無線通訊設(shè)備。而已有的非接觸測量方法中，例如有一項(xiàng)發(fā)明申請?zhí)枮?1224211，名稱為一種超精密表面非接觸測量裝置，其中用到了激光作為光源。有一項(xiàng)發(fā)明申請?zhí)枮?00410094052. 6，名稱為光學(xué)非接觸式小角度測量裝置，其中光探頭包括標(biāo)準(zhǔn)直半導(dǎo)體激光器、偏光分光鏡以及兩個光電二極管等。有些類似的發(fā)明需要在被測物件上貼傳感器等，有的也是通過拍攝來完成但其整個系統(tǒng)都需要的在22度恒溫封閉系統(tǒng)里，而這些設(shè)備都不能運(yùn)用在飛行器飛行過程中去測量。近年來數(shù)碼相機(jī)和計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展使得通過攝影技術(shù)來重新獲得空間模型成為可能。有一項(xiàng)發(fā)明申請?zhí)枮?01010223691，名稱為一種高動態(tài)范圍紋理三維模型的重構(gòu)方法及裝置，也是通過拍攝來完成三維幾何重構(gòu)的，但是該發(fā)明采用環(huán)繞式陣列式排列的拍攝設(shè)備。但是環(huán)繞式陣列式排列的拍攝設(shè)備在飛行器巡航狀態(tài)環(huán)境下無法實(shí)施。一直以來飛行器飛行過程中的結(jié)構(gòu)靜變形都沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以飛行器氣動彈性靜變形的計算準(zhǔn)確性難以得到有效驗(yàn)證。因此，從航空氣動彈性分析技術(shù)領(lǐng)域來看，發(fā)展一種有效的并能在飛行器巡航狀態(tài)環(huán)境下實(shí)施的測量結(jié)構(gòu)變形的裝置非常具有實(shí)用價值。西北工業(yè)大學(xué)在申請?zhí)枮?01110114994.6的發(fā)明專利申請中提出了一種飛行器機(jī)翼結(jié)構(gòu)變形的非接觸測量方法。該方法是利用照相機(jī)獲取飛行器在飛行狀態(tài)下和靜止?fàn)顟B(tài)下的兩組照片，并通過讀取照片特征點(diǎn)的參數(shù)值，計算得到其坐標(biāo)值，利用得到的空間坐標(biāo)換算得到機(jī)翼扭轉(zhuǎn)角。但是，在上述技術(shù)方案中并沒有描述如何確定照相機(jī)鏡頭主光軸的角度，而照相機(jī)鏡頭主光軸的角度的精確度直接影響機(jī)翼扭轉(zhuǎn)角的精確度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的照相機(jī)鏡頭主光軸的角度不精確的不足，本發(fā)明提出了一種非接觸測量機(jī)翼變形的裝置。本發(fā)明包括數(shù)碼相機(jī)、刻度板和水平儀；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°的角度范圍內(nèi)的精度為0. Γ ；其它角度范圍內(nèi)的精度為1° ；水平儀位于刻度板的下表面的卡槽內(nèi)；刻度板的中心有螺絲軸；卡槽長度中心線過刻度板的圓心；卡槽長度須大于或等于刻度板的半徑，以使水平儀裝入卡槽后能夠保持平衡?？潭劝逑卤砻娴目ú塾扇齻€框板圍成；所述的卡槽兩側(cè)的槽壁上有滑槽；在水平儀一端的兩側(cè)表面有與卡槽兩側(cè)槽壁上的滑槽相配合的滑塊。本發(fā)明將幾何重構(gòu)技術(shù)用于飛行器機(jī)翼結(jié)構(gòu)變形的非接觸測量，提出的基于幾何重構(gòu)的飛行器機(jī)翼結(jié)構(gòu)變形的非接觸測量裝置包括數(shù)碼相機(jī)、刻度板和水平儀等?？潭劝鍨橐粋€半徑6厘米的圓盤，上面帶有0 360°的刻度，下面有一個卡槽用來連接水平儀，圓盤中心有一個與數(shù)碼相機(jī)連接的螺絲軸并且數(shù)碼相機(jī)可以繞該軸轉(zhuǎn)動。在測量過程中需要使用兩套非接觸測量機(jī)翼變形的裝置，分別同時從兩個角度進(jìn)行拍攝，用水平儀來保證刻度板圓盤所在平面為水平面，刻度板上面的刻度來記錄相機(jī)鏡頭主光軸，即通過鏡頭圓心且垂直于鏡頭平面的軸與兩相機(jī)連線的夾角的角度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于整個裝置體積小、結(jié)構(gòu)簡單、精度高，在其有效范圍分辨力可精確到0. Γ。并且在不使用激光器、大功率電子設(shè)備和無線通訊設(shè)備或傳感器之類的情況下測量角度，從而可以在飛行中的飛行器上進(jìn)行測量。


圖1是非接觸測量機(jī)翼變形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是非接觸測量機(jī)翼變形裝置的側(cè)視圖；圖3是非接觸測量機(jī)翼變形裝置的俯視圖；圖4是刻度板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是刻度板的側(cè)視圖；圖6是刻度板的主視圖。圖中1.數(shù)碼相機(jī)2.刻度板3.卡槽4.水平儀5.螺絲軸
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例是一種非接觸測量機(jī)翼變形的裝置，包括數(shù)碼相機(jī)1、刻度板2和水平儀4?？潭劝?為圓形平板，在刻度板2的上表面有刻度。在刻度板2的下表面有由三個框板圍成的矩形的卡槽3，刻度板2的中心有螺絲軸5。所述的卡槽3兩側(cè)的槽壁上有滑槽；卡槽3長度中心線過刻度板2的圓心；卡槽3長度須大于或等于刻度板2的半徑，以使水平儀4裝入卡槽3后能夠保持平衡，本實(shí)施例中，卡槽3的長度與刻度板2的半徑相同。 水平儀4采用電子數(shù)顯水平儀。在水平儀一端的兩側(cè)表面有滑塊，所述滑塊與卡槽3兩側(cè)槽壁上的滑槽相配合。刻度板2上表面的刻度為0 360°。所述的刻度在50 70°、110 130°、 230 250°和290 310°的角度范圍內(nèi)，其精度為0. 1° ；其它角度范圍內(nèi)的精度為1°。使用時，將數(shù)碼相機(jī)1通過刻度板2中心的螺絲軸5安裝在刻度板2的上表面。將水平儀4裝入刻度板2下表面的卡槽3內(nèi)。調(diào)整卡槽的兩側(cè)的框板，使之分別與刻度板上 90°與270°的連線平行。在兩個相機(jī)初始內(nèi)夾角為零度情況下調(diào)整刻度板，使得兩個相機(jī)鏡頭的主光軸平行，再保持刻度板和水平儀不動并旋轉(zhuǎn)相機(jī)到適合的角度，使一個相機(jī)的鏡頭主光軸與兩個相機(jī)連線之間的內(nèi)夾角為α = 58°，使另一個相機(jī)的鏡頭主光軸與兩個相機(jī)連線之間的內(nèi)夾角為α2 = 70°。最后再微度調(diào)整使水平儀的讀數(shù)為零且保持到拍照結(jié)束，從兩個測點(diǎn)同時進(jìn)行拍照。
權(quán)利要求
1.一種非接觸測量機(jī)翼變形的裝置，其特征在于，包括數(shù)碼相機(jī)、刻度板和水平儀；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°和四0 310°的角度范圍內(nèi)的精度為0.1° ；其它角度范圍內(nèi)的精度為1° ；水平儀位于刻度板的下表面的卡槽內(nèi)；刻度板的中心有螺絲軸；卡槽長度中心線過刻度板的圓心；卡槽長度須大于或等于刻度板的半徑，以使水平儀裝入卡槽后能夠保持平衡。
2.如權(quán)利要求1所述一種非接觸測量機(jī)翼變形的裝置，其特征在于，刻度板下表面的卡槽由三個框板圍成；所述的卡槽兩側(cè)的槽壁上有滑槽；在水平儀一端的兩側(cè)表面有與卡槽兩側(cè)槽壁上的滑槽相配合的滑塊。
全文摘要
一種非接觸測量機(jī)翼變形的裝置，包括數(shù)碼相機(jī)、刻度板和水平儀。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°的角度范圍內(nèi)的精度為0.1°；其它角度范圍內(nèi)的精度為1°。水平儀位于刻度板的下表面的卡槽內(nèi)。本發(fā)明通過刻度板上的刻度調(diào)整記錄相機(jī)鏡頭主光軸，即通過鏡頭圓心且垂直于鏡頭平面的軸與兩相機(jī)連線的夾角的角度，使其在有效范圍分辨力可精確到0.1°。本發(fā)明具有裝置體積小、結(jié)構(gòu)簡單、精度高的特點(diǎn)，并且在不使用激光器、大功率電子設(shè)備和無線通訊設(shè)備或傳感器之類的情況下測量角度，從而可以在飛行中的飛行器上進(jìn)行測量。
文檔編號G01B11/16GK102506734SQ20111029120
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者萬兵兵, 史愛明 申請人:西北工業(yè)大學(xué)