一种飞机水平测量点精准复现方法及系统

技术领域

本申请属于飞机测量技术领域，特别涉及一种飞机水平测量点精准复现方法及系统。

背景技术

飞机的水平测量是指在飞机处于水平状态下对飞机各部件相对位置准确度的测量，用于检查飞机外形和各部件之间的相对位置和安装质量以及在使用过程中变形情况。

传统非隐身飞机上的水平测量点，是飞机部装阶段，在工装型架上利用型架的定位基准，精准的标记在飞机的外表面上。具有方法简单、操作方便、精度高等优点。

随着飞机的更新换代，隐身飞机开始登上了舞台。在隐身飞机的设计生产中，由于隐身性能的要求，飞机表面要涂覆隐身材料，在工装型架上标记的水平测量点将被完全覆盖，后续飞机无法进行水平测量。所以在喷涂隐身材料后，必须找出一种新的、精准的标记水平测量点的方法，即复现水平测量点。

发明内容

本发明的目的是为了飞机在喷涂隐身材料后，精确的找到飞机的水平测量点，完成飞机的水平测量工作。提供了一种隐身飞机水平测量点精准复现方法。

本申请第一方面提供了一种飞机水平测量点精准复现方法，主要包括：

步骤S1、构建基于预设的定位点的基准坐标系；

步骤S2、在所述基准坐标系下，获得飞机的所有水平测量点的坐标；

步骤S3、对飞机进行隐身材料涂覆，获取涂覆材料厚度及水平测量点处的机身表面的法线方向；

步骤S4、计算在所述基准坐标下，所述水平测量点在叠加隐身材料后的位置，并控制指示设备向该位置发射激光。

优选的是，步骤S1中，所述预设的定位点设置在飞机常开的舱门内。

优选的是，所述预设的定位点至少包括3个。

优选的是，所述预设的定位点包括7个，其中3个设置在飞机的前起落架舱门内，另外4个设置在飞机的主起落架舱门内。

优选的是，所构建基于预设的定位点的基准坐标系包括：

通过变换测量设备的位置，获取多组定位点坐标；

在同一预设坐标系下，对多组定位点坐标进行数据拟合，获得定位点的精准坐标；

基于所述定位点的精准坐标，确定所述基准坐标系。

本申请第二方面提供了一种飞机水平测量点精准复现系统，包括：

坐标系构建模块，用于构建基于预设的定位点的基准坐标系；

测量点坐标记录模块，用于在所述基准坐标系下，获得飞机的所有水平测量点的坐标；

涂覆数据获取模块，用于对飞机进行隐身材料涂覆，获取涂覆材料厚度及水平测量点处的机身表面的法线方向；

测量位置计算模块，用于计算在所述基准坐标下，所述水平测量点在叠加隐身材料后的位置，并控制指示设备向该位置发射激光。

优选的是，所述坐标系构建模块中，所述预设的定位点设置在飞机常开的舱门内。

优选的是，所述预设的定位点至少包括3个。

优选的是，所述预设的定位点包括7个，其中3个设置在飞机的前起落架舱门内，另外4个设置在飞机的主起落架舱门内。

优选的是，所述坐标系构建模块包括：

点位点坐标获取单元，用于通过变换测量设备的位置，获取多组定位点坐标；

数据拟合单元，用于在同一预设坐标系下，对多组定位点坐标进行数据拟合，获得定位点的精准坐标；

坐标系生成单元，用于基于所述定位点的精准坐标，确定所述基准坐标系。

本申请提供的复现技术无需飞机返回工装型架上即可获得预设的飞机水平测量点，并且解决了飞机喷涂隐身材料后水平测量点被覆盖，无法进行水平测量的问题。该项复现技术可应用于飞机的喷涂隐身材料、外场使用中含有水平测量点部件更换等情况，以保证飞机的全寿命周期可进行水平测量，评估飞机的变形情况，从而保证飞机的性能。

附图说明

图1是本申请的飞机水平测量点精准复现方法的流程图。

图2是本申请的一实施例的定位点分布示意图。

图3是本申请的一实施例的进行隐身材料涂覆后的测量点计算示意图。

图4是本申请的一实施例的雷达转站示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请第一方面提供了一种飞机水平测量点精准复现方法，如图1所示，包括：

步骤S1、构建基于预设的定位点的基准坐标系；

步骤S2、在所述基准坐标系下，获得飞机的所有水平测量点的坐标；

步骤S3、对飞机进行隐身材料涂覆，获取涂覆材料厚度及水平测量点处的机身表面的法线方向；

步骤S4、计算在所述基准坐标下，所述水平测量点在叠加隐身材料后的位置，并控制指示设备向该位置发射激光。

具体来说，在飞机常开的舱门内预先设置了定位点，定位点选在相对加工精度高、强度大、变形小、距离尽量远、便于测量的区域。

如图2所示，其中点的间距满足，飞机的高度H,飞机长度L,飞机宽度B，定位点至少有两个点的距离,大于飞机轮廓的1/3。定位点的数量理论上是3个点就可以建立坐标系，通常测量中取3～5个点建立坐标系。本发明考虑到飞机为大尺寸物体，涉及多个部件，测量中一个站位无法完成，需要多个站位，其可能存在少许偏差，为了提高精度,实际取了7个点，此7个定位点在工装型架上标记出来。

如图2所示，在飞机的前起落架舱内的布置3个定位点，在主起落架舱内布置4个定位点，在喷涂隐身材料前使用高精度的激光雷达测量设备，对这7个定位点进行测量。

之后再步骤S2中，在飞机喷涂隐身材料前，使用高精度的测量系统(激光雷达)采集定位点在测量系统下的坐标，即为实测坐标，将其与定位点的理论坐标进行一一对应，之后进行坐标系的最佳拟合，在拟合坐标系时使用多站网络数据融合技术，偏差小于0.05mm,将理论的飞机外形数学模型与生产的实物飞机建立在同一坐标系下，使用高精度的测量系统(激光雷达)快速、高精度的测量全机的水平测量点，获取现阶段的水平测量点实测坐标值。

飞机进行隐身材料喷涂，喷涂后，第一时间、飞机在相同状态下，以7个定位点为基准，建立统一坐标系，将喷涂前测量的测量点坐标值进行坐标的厚度转化后，以激光雷达发射光线到飞机表面。返打点误差约为0.5mm。

需要说明的是，步骤S3中获取涂覆材料厚度及水平测量点处的机身表面的法线方向，是步骤S4的精准计算测量点坐标的基础，如图3所示，M1为未涂覆隐身材料的飞机外表面的A处的切线，涂覆隐身材料之后，切线变为M2，原飞机测量点为A，虚线表示激光束，可以看出，如果不进行坐标点的修正，在涂覆隐身材料之后，激光束将打到C点的位置，而实际上应当打在B点，获得涂覆材料的厚度AB以及其方向，则可以确定出B点的具体位置，从而减少了测量误差。

在一些可选实施方式中，所构建基于预设的定位点的基准坐标系包括：

通过变换测量设备的位置，获取多组定位点坐标；

在同一预设坐标系下，对多组定位点坐标进行数据拟合，获得定位点的精准坐标；

基于所述定位点的精准坐标，确定所述基准坐标系。

该实施例中，对于获取7个点的实测坐标值，测量过程中采用多站网络数据融合技术。激光雷达对于大尺寸被测物进行测量检测时需要多次转站才能够完成全部测量任务。针对本次测量情况，设计了六次转站见图4，由于外界环境和激光雷达布站点位置的选择，使得每一次转站误差均不相同。激光雷转站后的综合误差为多次转站误差的累积。转站误差的结果会直接影响到激光雷达测量结果的精度。为了减小激光雷达多次转站引入的误差，需在进行数据处理前采用激光雷达多站网络融合法，用来获得激光雷达各站位间最优的相对位置估计，从而保证最终的测量结果质量。获取喷涂前的飞机水平测量点的实测坐标值。

本申请提供的复现技术无需飞机返回工装型架上即可获得预设的飞机水平测量点，并且解决了飞机喷涂隐身材料后水平测量点被覆盖，无法进行水平测量的问题。该项复现技术可应用于飞机的喷涂隐身材料、外场使用中含有水平测量点部件更换等情况，以保证飞机的全寿命周期可进行水平测量，评估飞机的变形情况，从而保证飞机的性能

本申请第二方面提供了一种与上述方法对应的飞机水平测量点精准复现系统，包括：

坐标系构建模块，用于构建基于预设的定位点的基准坐标系；

测量点坐标记录模块，用于在所述基准坐标系下，获得飞机的所有水平测量点的坐标；

涂覆数据获取模块，用于对飞机进行隐身材料涂覆，获取涂覆材料厚度及水平测量点处的机身表面的法线方向；

测量位置计算模块，用于计算在所述基准坐标下，所述水平测量点在叠加隐身材料后的位置，并控制指示设备向该位置发射激光。

在一些可选实施方式中，所述坐标系构建模块中，所述预设的定位点设置在飞机常开的舱门内。

在一些可选实施方式中，所述预设的定位点至少包括3个。

在一些可选实施方式中，所述预设的定位点包括7个，其中3个设置在飞机的前起落架舱门内，另外4个设置在飞机的主起落架舱门内。

在一些可选实施方式中，所述坐标系构建模块包括：

点位点坐标获取单元，用于通过变换测量设备的位置，获取多组定位点坐标；

数据拟合单元，用于在同一预设坐标系下，对多组定位点坐标进行数据拟合，获得定位点的精准坐标；

坐标系生成单元，用于基于所述定位点的精准坐标，确定所述基准坐标系。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。