專利名稱：一種有量角儀的機(jī)翼變形測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空氣動(dòng)彈性分析技術(shù)領(lǐng)域，具體是針對(duì)飛行器在飛行過程中測(cè)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(dòng)載荷，會(huì)發(fā)生較大的結(jié)構(gòu)變形，目前該變形主要利用計(jì)算機(jī)模擬計(jì)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(cè)量時(shí)，觀察位置受舷窗位置限制較大，同時(shí)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(cè)量方法中，例如有一項(xiàng)發(fā)明申請(qǐng)?zhí)枮?1224211，名稱為一種超精密表面非接觸測(cè)量裝置，其中用到了激光作為光源。有一項(xiàng)發(fā)明申請(qǐng)?zhí)枮?00410094052. 6，名稱為光學(xué)非接觸式小角度測(cè)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(gè)光電二極管等。有些類似的發(fā)明需要在被測(cè)物件上貼傳感器等，有的也是通過拍攝來完成但其整個(gè)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(cè)量。近年來數(shù)碼相機(jī)和計(jì)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(qǐng)?zhí)枮?01010223691，名稱為一種高動(dòng)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(dòng)彈性靜變形的計(jì)算準(zhǔn)確性難以得到有效驗(yàn)證。因此，從航空氣動(dòng)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(cè)量結(jié)構(gòu)變形的裝置非常具有實(shí)用價(jià)值。西北工業(yè)大學(xué)在申請(qǐng)?zhí)枮?01110114994.6的發(fā)明專利申請(qǐng)中提出了一種飛行器機(jī)翼結(jié)構(gòu)變形的非接觸測(cè)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(jì)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)明提出了一種有量角儀的機(jī)翼變形測(cè)量裝置。本發(fā)明包括數(shù)碼相機(jī)、量角儀和水平儀；其中，在量角儀的上表面有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° ；水平儀位于量角儀的下表面的卡槽內(nèi)；量角儀的中心有螺絲軸；卡槽長度中心線過量角儀的圓心；卡槽長度須大于或等于量角儀的半徑，以使水平儀裝入卡槽后能夠保持平衡。量角儀下表面的卡槽由三個(gè)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(cè)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(cè)量裝置包括數(shù)碼相機(jī)、量角儀和水平儀等。量角儀為一個(gè)半徑6厘米的圓盤，上面帶有0 360°的刻度，下面有一個(gè)卡槽用來連接水平儀，圓盤中心有一個(gè)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(dòng)。在測(cè)量過程中需要使用兩套非接觸測(cè)量機(jī)翼變形的裝置，分別同時(shí)從兩個(gè)角度進(jìn)行拍攝，用水平儀來保證量角儀圓盤所在平面為水平面，量角儀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(gè)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(cè)量角度，從而可以在飛行中的飛行器上進(jìn)行測(cè)量。

圖1是非接觸測(cè)量機(jī)翼變形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是非接觸測(cè)量機(jī)翼變形裝置的側(cè)視圖；圖3是非接觸測(cè)量機(jī)翼變形裝置的俯視圖；圖4是量角儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是量角儀的側(cè)視圖；圖6是量角儀的主視圖。圖中1.數(shù)碼相機(jī)2.量角儀3.卡槽4.水平儀5.螺絲軸具體實(shí)施方式
本實(shí)施例是一種有量角儀的機(jī)翼變形測(cè)量裝置，包括數(shù)碼相機(jī)1、量角儀2和水平儀4。量角儀2為圓形平板，在量角儀2的上表面有刻度。在量角儀2的下表面有由三個(gè)框板圍成的矩形的卡槽3，量角儀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長度中心線過量角儀2的圓心；卡槽3長度須大于或等于量角儀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的長度與量角儀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。量角儀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(shí)，將數(shù)碼相機(jī)1通過量角儀2中心的螺絲軸5安裝在量角儀2的上表面。將水平儀4裝入量角儀2下表面的卡槽3內(nèi)。調(diào)整卡槽的兩側(cè)的框板，使之分別與量角儀上 90°與270°的連線平行。在兩個(gè)相機(jī)初始內(nèi)夾角為零度情況下調(diào)整量角儀，使得兩個(gè)相機(jī)鏡頭的主光軸平行，再保持量角儀和水平儀不動(dòng)并旋轉(zhuǎn)相機(jī)到適合的角度，使一個(gè)相機(jī)的鏡頭主光軸與兩個(gè)相機(jī)連線之間的內(nèi)夾角為α = 58°，使另一個(gè)相機(jī)的鏡頭主光軸與兩個(gè)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(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行拍照。
權(quán)利要求1.一種有量角儀的機(jī)翼變形測(cè)量裝置，其特征在于，包括數(shù)碼相機(jī)、量角儀和水平儀； 其中，在量角儀的上表面有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° ； 水平儀位于量角儀的下表面的卡槽內(nèi)；量角儀的中心有螺絲軸；卡槽長度中心線過量角儀的圓心；卡槽長度須大于或等于量角儀的半徑，以使水平儀裝入卡槽后能夠保持平衡。
2.如權(quán)利要求1所述一種有量角儀的機(jī)翼變形測(cè)量裝置，其特征在于，量角儀下表面的卡槽由三個(gè)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。
專利摘要一種有量角儀的機(jī)翼變形測(cè)量裝置，包括數(shù)碼相機(jī)、量角儀和水平儀。其中，在量角儀的上表面有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°。水平儀位于量角儀的下表面的卡槽內(nèi)。本實(shí)用新型通過量角儀上的刻度調(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°。本實(shí)用新型具有裝置體積小、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(cè)量角度，從而可以在飛行中的飛行器上進(jìn)行測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B3/56GK202255304SQ20112036709
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)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(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)