專利名稱：一種非接觸測量機翼變形的裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于航空氣動彈性分析技術領域，尤其是針對飛行器在飛行過程中測量其機翼結構變形的一種裝置。
背景技術：
飛行器在飛行過程中，機翼上由于作用有氣動載荷，會發生較大的結構變形，目前該變形主要利用計算機模擬計算進行研究，而沒有相關的實驗來加以驗證。因為在飛行中進行測量時，觀察位置受舷窗位置限制較大，同時航空法規不允許在飛行過程中使用激光器、大功率電子設備和無線通訊設備。而已有的非接觸測量方法中，例如有一項發明申請號為91224211，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。有一項發明申請號為200410094052. 6，名稱為光學非接觸式小角度測量裝置，其中光探頭包括標準直半導體激光器、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都需要的在22度恒溫封閉系統里，而這些設備都不能運用在飛行器飛行過程中去測量。近年來數碼相機和計算機圖形學的發展使得通過攝影技術來重新獲得空間模型成為可能。有一項發明申請號為201010223691，名稱為一種高動態范圍紋理三維模型的重構方法及裝置，也是通過拍攝來完成三維幾何重構的，但是該發明采用環繞式陣列式排列的拍攝設備。但是環繞式陣列式排列的拍攝設備在飛行器巡航狀態環境下無法實施。一直以來飛行器飛行過程中的結構靜變形都沒有實驗數據，所以飛行器氣動彈性靜變形的計算準確性難以得到有效驗證。因此，從航空氣動彈性分析技術領域來看，發展一種有效的并能在飛行器巡航狀態環境下實施的測量結構變形的裝置非常具有實用價值。西北工業大學在申請號為201110114994.6的發明專利申請中提出了一種飛行器機翼結構變形的非接觸測量方法。該方法是利用照相機獲取飛行器在飛行狀態下和靜止狀態下的兩組照片，并通過讀取照片特征點的參數值，計算得到其坐標值，利用得到的空間坐標換算得到機翼扭轉角。但是，在上述技術方案中并沒有描述如何確定照相機鏡頭主光軸的角度，而照相機鏡頭主光軸的角度的精確度直接影響機翼扭轉角的精確度。

發明內容
為了克服現有技術中存在的照相機鏡頭主光軸的角度不精確的不足，本發明提出了一種非接觸測量機翼變形的裝置。本發明包括數碼相機、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°的角度范圍內的精度為0. Γ ；其它角度范圍內的精度為1° ；水平儀位于刻度板的下表面的卡槽內；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。刻度板下表面的卡槽由三個框板圍成；所述的卡槽兩側的槽壁上有滑槽；在水平儀一端的兩側表面有與卡槽兩側槽壁上的滑槽相配合的滑塊。本發明將幾何重構技術用于飛行器機翼結構變形的非接觸測量，提出的基于幾何重構的飛行器機翼結構變形的非接觸測量裝置包括數碼相機、刻度板和水平儀等。刻度板為一個半徑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碼相機連接的螺絲軸并且數碼相機可以繞該軸轉動。在測量過程中需要使用兩套非接觸測量機翼變形的裝置，分別同時從兩個角度進行拍攝，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連線的夾角的角度。本發明的優點在于整個裝置體積小、結構簡單、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、大功率電子設備和無線通訊設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行測量。


圖1是非接觸測量機翼變形裝置的結構示意圖；圖2是非接觸測量機翼變形裝置的側視圖；圖3是非接觸測量機翼變形裝置的俯視圖；圖4是刻度板的結構示意圖；圖5是刻度板的側視圖；圖6是刻度板的主視圖。圖中1.數碼相機2.刻度板3.卡槽4.水平儀5.螺絲軸
具體實施例方式本實施例是一種非接觸測量機翼變形的裝置，包括數碼相機1、刻度板2和水平儀4。刻度板2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采用電子數顯水平儀。在水平儀一端的兩側表面有滑塊，所述滑塊與卡槽3兩側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，其精度為0. 1° ；其它角度范圍內的精度為1°。使用時，將數碼相機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。調整卡槽的兩側的框板，使之分別與刻度板上 90°與270°的連線平行。在兩個相機初始內夾角為零度情況下調整刻度板，使得兩個相機鏡頭的主光軸平行，再保持刻度板和水平儀不動并旋轉相機到適合的角度，使一個相機的鏡頭主光軸與兩個相機連線之間的內夾角為α = 58°，使另一個相機的鏡頭主光軸與兩個相機連線之間的內夾角為α2 = 70°。最后再微度調整使水平儀的讀數為零且保持到拍照結束，從兩個測點同時進行拍照。
權利要求
1.一種非接觸測量機翼變形的裝置，其特征在于，包括數碼相機、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°的角度范圍內的精度為0.1° ；其它角度范圍內的精度為1° ；水平儀位于刻度板的下表面的卡槽內；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.如權利要求1所述一種非接觸測量機翼變形的裝置，其特征在于，刻度板下表面的卡槽由三個框板圍成；所述的卡槽兩側的槽壁上有滑槽；在水平儀一端的兩側表面有與卡槽兩側槽壁上的滑槽相配合的滑塊。
全文摘要
一種非接觸測量機翼變形的裝置，包括數碼相機、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°的角度范圍內的精度為0.1°；其它角度范圍內的精度為1°。水平儀位于刻度板的下表面的卡槽內。本發明通過刻度板上的刻度調整記錄相機鏡頭主光軸，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°。本發明具有裝置體積小、結構簡單、精度高的特點，并且在不使用激光器、大功率電子設備和無線通訊設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 優先權日2011年9月29日
發明者萬兵兵, 史愛明 申請人:西北工業大學