本發明屬于機械產品設計生產輔助設備技術領域，尤其是涉及一種航空飛機機體空間坐標測量裝置。

背景技術：

在航空飛機等產品設計領域，許多產品的機體都是一個近似于圓錐體的不規則形狀體，所以當在該不規則形狀體內側壁進行多個位置的定位操作時，需要對內壁上的坐標測量端點的坐標位置數值進行測量。現有技術中，一般便會依靠于成本很高且空間限制較大的激光跟蹤儀或者大量的工裝，這對工作程序的簡化以及工作效率都會產生不利影響，從而增加測量成本，降低了測量效率。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的不足，提供一種結構簡單，降低測量成本，能夠方便精確地完成飛機機體內側壁上的多個坐標測量端點各自的坐標位置數值的測量，并且準確反饋各個坐標測量端點各自坐標位置數值，從而達到飛機機體空間點準確定位目的的飛機機體空間坐標測量裝置。

要解決以上所述的技術問題，本發明采取的技術方案為：

本發明為一種飛機機體空間坐標測量裝置，所述的飛機機體空間坐標測量裝置包括裝置基座，裝置基座上設置連桿，連桿一端與裝置基座連接，連桿設置為由多根關節活動連接而成的結構，每根關節的一端與另一根關節一端活動連接，每根關節與另一根關節一端活動連接的連接部形成一個坐標測量端點，每根關節與另一根關節一端活動連接的連接部設置能夠測量該另一根關節相對于其前一節關節的轉動角度的角度傳感器，每個角度傳感器分別與能夠計算各個坐標測量端點空間坐標位置的電腦連接。

所述的裝置基座為塊狀結構，裝置基座與連桿的一根關節連接，所述的裝置基座與和裝置基座連接的關節的連接部位為坐標原點o；連桿通過一根關節與裝置基座垂直連接，連桿的每根關節設置為能夠相對于另一根關節進行角度轉動的結構。

所述的連桿的每根關節設置為能夠向不同方向延伸的結構，每根關節與和該關節連接的另一根關節的關節中心線之間形成夾角，所述的和裝置基座連接的關節設置為不能轉動的結構。

所述的關節包括關節ⅰ、關節ⅱ、關節ⅲ、關節ⅳ，關節ⅰ下端與裝置基座垂直連接，關節ⅰ上端與關節ⅱ一端活動連接，關節ⅱ另一端與關節ⅲ一端活動連接，關節ⅲ另一端與關節ⅳ一端活動連接，關節ⅰ與裝置基座的連接部位為坐標原點o，關節ⅰ與關節ⅱ連接的連接部位為坐標測量端點a，關節ⅱ與關節ⅲ連接的連接部位為坐標測量端點b，關節ⅲ與關節ⅳ連接的連接部位為坐標測量端點c。

所述的角度傳感器包括角度傳感器ⅱ、角度傳感器ⅲ、角度傳感器ⅳ，角度傳感器ⅰⅱ設置在關節ⅰ與關節ⅱ連接的端頭部位置，角度傳感器ⅲ設置在關節ⅱ與關節ⅲ連接的端頭部位置，角度傳感器ⅳ設置在關節ⅲ與關節ⅳ連接的端頭部位置，關節ⅱ相對于關節ⅰ轉動的角度為α，關節ⅲ相對于關節ⅱ轉動的角度為β，關節ⅳ相對于關節ⅲ轉動的角度為γ，角度傳感器ⅱ、角度傳感器ⅲ、角度傳感器ⅳ分別與電腦連接，電腦內存儲關節ⅰ、關節ⅱ、關節ⅲ、關節ⅳ的長度信息。

所述的關節ⅱ設置為能夠相對于關節ⅰ沿上下方向轉動α角度的結構，所述的關節ⅲ設置為能夠相對于關節ⅱ沿上下方向轉動β角度的結構，所述的關節ⅳ設置為能夠沿水平方向轉動γ角度的結構。

所述的飛機機體空間坐標測量裝置還包括關節ⅴ、關節ⅵ、關節ⅶ，關節ⅳ另一端與關節ⅴ一端活動連接，關節ⅴ另一端與關節ⅵ一端活動連接，關節ⅵ另一端與關節ⅶ一端活動連接，所述的關節ⅳ與關節ⅴ活動連接的連接部位為坐標測量端點d，關節ⅴ與關節ⅵ活動連接的連接部位為坐標測量端點e，關節ⅵ與關節ⅶ活動連接的連接部位為坐標測量端點e。

本發明還涉及一種應用飛機機體空間坐標測量裝置進行飛機機體空間坐標測量的測量方法，下面舉例對飛機機體空間坐標測量的測量方法進行說明。

所述的進行飛機機體空間坐標測量的測量方法的測量步驟是：

根據以下公式計算坐標測量端點a的空間坐標位置數值：

坐標測量端點a＝(0,0，l1)。

根據以下公式計算坐標測量端點b的空間坐標位置數值：

坐標測量端點b＝b(0，l2·sinα，l1+l2·cosα)。

根據以下公式計算坐標測量端點c(13)的空間坐標位置數值：

坐標測量端點c＝c(0，l2·sinα+l3·sin(α+β)，l1+l2·cosα+l3·cos(α+β))

根據以下公式計算坐標測量端點d的空間坐標位置數值：

坐標測量端點d＝d(l4·sinγ，l2·sinα+l3·sin(α+β)+l4·cos²γ，l1+l2·cosα+l3·cos(α+β)-l4·sinγ·cosγ)。

所述的坐標測量端點a、坐標測量端點b、坐標測量端點c、坐標測量端點d調節到位后，電腦設置為能夠根據上述公式自動計算出坐標測量端點a、坐標測量端點b、坐標測量端點c、坐標測量端點d各自坐標位置數值的結構，上述各個坐標位置數值設置為能夠顯示在電腦的顯示器上的結構。

采用本發明的技術方案，能得到以下的有益效果：

本發明所述的飛機機體空間坐標測量裝置，將連桿設置為由多根關節活動連接而成的結構，而將連桿與裝置基座的連接部位確定為坐標原點o，每根關節連接的端頭部為坐標測量端點，在使用飛機機體空間坐標測量裝置時，根據坐標原點o安裝飛機機體空間坐標測量裝置，然后拉動各根關節，使得每個坐標測量端點分別貼合在飛機機體需要測量的位置，各根關節拉動到位后，每根關節與另一根關節一端活動連接的連接部設置的角度傳感器能夠測量該另一根關節相對于其前一節關節的轉動角度，電腦根據內部存儲的每根關節長度尺寸及每根關節轉動角度信息，根據每個坐標的計算公式，計算出最后一個測量端點的空間坐標位置，并將該空間坐標位置的信息顯示到電腦的顯示器上。本發明的飛機機體空間坐標測量裝置，結構簡單，制造成本低，降低測量成本，能夠根據每根關節長度尺寸及每根關節轉動角度信息及每個坐標的計算公式，方便精確地完成飛機機體內側壁上的多個坐標測量端點各自的坐標位置數值的測量，準確反饋各個坐標測量端點各自坐標位置數值，達到飛機機體空間點準確定位的目的。本發明所述的飛機空間坐標測量裝置，不僅應用于飛機空間坐標測量，只要相關物體涉及空點坐標的測量，均可以用本發明的測量裝置。

附圖說明

下面對本說明書各附圖所表達的內容及圖中的標記作出簡要的說明：

圖1為本發明所述的飛機機體空間坐標測量裝置的結構示意圖；

附圖標記：1、裝置基座；2、連桿；3、關節；4、坐標測量端點；5、坐標原點o；6、關節ⅰ；7、關節ⅱ；8、關節ⅲ；9、關節ⅳ；10、角度傳感器；11、坐標測量端點a；12、坐標測量端點b；13、坐標測量端點c；14、關節ⅴ；15、關節ⅵ；16、關節ⅶ；17、坐標測量端點d；18、坐標測量端點e；19、角度傳感器ⅱ；20、角度傳感器ⅲ；21、角度傳感器ⅳ；22、關節中心線。

具體實施方式

下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明：

如附圖1所示，本發明為一種飛機機體空間坐標測量裝置，所述的飛機機體空間坐標測量裝置包括裝置基座1，裝置基座1上設置連桿2，連桿2一端與裝置基座1連接，連桿2設置為由多根關節3活動連接而成的結構，每根關節3的一端與另一根關節3一端活動連接，每根關節3與另一根關節3一端活動連接的連接部形成一個坐標測量端點4，每根關節3與另一根關節3一端活動連接的連接部設置能夠測量該另一根關節3相對于其前一節關節3的轉動角度的角度傳感器10，每個角度傳感器10分別與能夠計算各個坐標測量端點空間坐標位置的電腦連接。上述結構設置，將連桿設置為由多根關節活動連接而成的結構，而將連桿與裝置基座的連接部位確定為坐標原點o5，每根關節連接的端頭部為坐標測量端點4，在使用飛機機體空間坐標測量裝置時，根據坐標原點o安裝飛機機體空間坐標測量裝置，然后拉動各根關節，使得每個坐標測量端點分別貼合在飛機機體需要測量的位置，各根關節拉動到位后，每根關節3與另一根關節3一端活動連接的連接部設置的角度傳感器能夠測量該另一根關節3相對于其前一節關節3的轉動角度，電腦根據內部存儲的每根關節長度尺寸及每根關節轉動角度信息，根據每個坐標的計算公式，計算出最后一個測量端點的空間坐標位置，并將該空間坐標位置的信息顯示到電腦的顯示器上。本發明的飛機機體空間坐標測量裝置，結構簡單，制造成本低，降低測量成本，能夠根據每根關節長度尺寸及每根關節轉動角度信息及每個坐標的計算公式，方便精確地完成飛機機體內側壁上的多個坐標測量端點各自的坐標位置數值的測量，準確反饋各個坐標測量端點各自坐標位置數值，達到飛機機體空間點準確定位的目的。本發明的飛機空間坐標測量裝置，不僅應用于飛機空間坐標測量，只要相關物體涉及空點坐標的測量，均可以用本發明的測量裝置。

所述的裝置基座1為塊狀結構，裝置基座1與連桿2的一根關節3連接，所述的裝置基座1與和裝置基座1連接的關節3的連接部位為坐標原點o5；連桿2通過一根關節3與裝置基座1垂直連接，每根關節3設置為能夠相對于另一根關節3進行角度轉動的結構。

所述的連桿2的每根關節3設置為能夠向不同方向延伸的結構，每根關節3與和該關節3連接的另一根關節3的關節中心線22(每根關節的關節中心線，就是每根桿的關節本體延續的方向)之間形成夾角，所述的和裝置基座1連接的關節3設置為不能轉動的結構。

所述的關節3包括關節ⅰ6、關節ⅱ7、關節ⅲ8、關節ⅳ9，關節ⅰ6下端與裝置基座1垂直連接，關節ⅰ6上端與關節ⅱ7一端活動連接，關節ⅱ7另一端與關節ⅲ8一端活動連接，關節ⅲ8另一端與關節ⅳ9一端活動連接，關節ⅰ6與裝置基座1的連接部位為坐標原點o5，關節ⅰ6與關節ⅱ7連接的連接部位為坐標測量端點a11，關節ⅱ7與關節ⅲ8連接的連接部位為坐標測量端點b12，關節ⅲ8與關節ⅳ9連接的連接部位為坐標測量端點c13。

所述的角度傳感器10包括角度傳感器ⅱ19、角度傳感器ⅲ20、角度傳感器ⅳ21，角度傳感器ⅰⅱ19設置在關節ⅰ6與關節ⅱ7連接的端頭部位置，角度傳感器ⅲ20設置在關節ⅱ7與關節ⅲ8連接的端頭部位置，角度傳感器ⅳ21設置在關節ⅲ8與關節ⅳ9連接的端頭部位置，關節ⅱ7相對于關節ⅰ6轉動的角度為α，關節ⅲ8相對于關節ⅱ7轉動的角度為β，關節ⅳ9相對于關節ⅲ8轉動的角度為γ，角度傳感器ⅱ19、角度傳感器ⅲ20、角度傳感器ⅳ21分別與電腦連接，電腦內存儲關節ⅰ6、關節ⅱ7、關節ⅲ8、關節ⅳ9的長度信息。

所述的關節ⅱ7設置為能夠相對于關節ⅰ6沿上下方向轉動α角度的結構，所述的關節ⅲ8設置為能夠相對于關節ⅱ7沿上下方向轉動β角度的結構，所述的關節ⅳ9設置為能夠沿水平方向轉動γ角度的結構。這樣的結構，使得關節ⅱ7、關節ⅲ8、關節ⅳ9各自都只能向一個方向轉動(即每根關節只有一個自由度)，而各關節能夠轉向不同角度，這樣，多根關節配合，在每根關節根據需要測量需求轉動后，使得角度傳感器ⅰⅱ19能夠準確測量獲知關節ⅱ7的轉動角度α的數值，角度傳感器ⅲ20能夠準確測量獲知關節ⅲ8的轉動角度β的數值，角度傳感器ⅳ21能夠準確測量獲知關節ⅳ9的轉動角度γ的數值。根據每根關節的長度、轉動角度信息，本領域技術人員根據計算公式，就能夠計算出坐標測量端點c13的空間坐標位置，將該空間坐標位置的信息顯示在電腦上。(上面為舉例，根據關節數量不同，電腦上根據公式顯示出的是整個測量裝置所有關節的最后一根關節的最后一個坐標測量端點空間坐標位置)。

所述的飛機機體空間坐標測量裝置還包括關節ⅴ14、關節ⅵ15、關節ⅶ16，關節ⅳ9另一端與關節ⅴ14一端活動連接，關節ⅴ14另一端與關節ⅵ15一端活動連接，關節ⅵ15另一端與關節ⅶ16一端活動連接，所述的關節ⅳ9與關節ⅴ14活動連接的連接部位為坐標測量端點d17，關節ⅴ14與關節ⅵ15活動連接的連接部位為坐標測量端點e18，關節ⅵ15與關節ⅶ16活動連接的連接部位為坐標測量端點e18。關節ⅴ14、關節ⅵ15、關節ⅶ16也設置為能夠向一個角度轉動的結構(即每根關節只有一個自由度)，這樣，便于確定每根關節的轉動角度，從而在需要多根關節配合時，能夠準確確定空間坐標位置數值。

本發明還涉及一種應用飛機機體空間坐標測量裝置進行飛機機體空間坐標測量的測量方法，下面舉例對飛機機體空間坐標測量的測量方法進行說明。

所述的進行飛機機體空間坐標測量的測量方法的測量步驟是：

根據以下公式計算坐標測量端點a11的空間坐標位置數值：

坐標測量端點a11＝(0，0，l1)。前述三個數值(0，0，l1)分別對應坐標測量端點a11x軸數值、坐標測量端點a11y軸數值、坐標測量端點a11z軸數值。通過三個數值，確定坐標測量端點a11的空間坐標數值，由于關節ⅰ6垂直設置，因此，坐標測量端點a11的x軸數值為0、坐標測量端點a11的y軸數值位0、坐標測量端點a11的z軸數值位關節ⅰ6的長度尺寸(即l1)。

根據以下公式計算坐標測量端點b12的空間坐標位置數值：

坐標測量端點b12＝(0，l2·sinα，l1+l2·cosα)

前述三個數值(0，l2·sinα，l1+l2·cosα)分別對應坐標測量端點b12的x軸數值、坐標測量端點b12的y軸數值、坐標測量端點b12的z軸數值。通過三個數值，確定坐標測量端點a11的空間坐標數值，l2為關節ⅱ7的長度尺寸。

根據以下公式計算坐標測量端點c(13)的空間坐標位置數值：

坐標測量端點c13＝(0，l2·sinα+l3·sin(α+β)，l1+l2·cosα+l3·cos(α+β))

前述三個數值(0，l2·sinα+l3·sin(α+β)，l1+l2·cosα+l3·cos(α+β))分別對應坐標測量端點c13的x軸數值、坐標測量端點c13的y軸數值、坐標測量端點c13的z軸數值。通過三個數值，確定坐標測量端點c13的空間坐標數值，l3為關節ⅲ8的長度尺寸。

根據以下公式計算坐標測量端點d14的空間坐標位置數值：

坐標測量端點d14＝(l4·sinγ，l2·sinα+l3·sin(α+β)+l4·cos²γ，l1+l2·cosα+l3·cos(α+β)-l4·sinγ·cosγ)

前述三個數值(l4·sinγ，l2·sinα+l3·sin(α+β)+l4·cos²γ，l1+l2·cosα+l3·cos(α+β)-l4·sinγ·cosγ)分別對應坐標測量端點d14x軸數值、坐標測量端點d14的y軸數值、坐標測量端點d14的z軸數值。通過三個數值，確定坐標測量端點c13的空間坐標數值，l3為關節ⅲ8的長度尺寸。上述公式中符號為本領域公知常識，本領域人員均知悉其內容及含義。

如上述舉例的公式中所示，所述的坐標測量端點a11、坐標測量端點b12、坐標測量端點c13、坐標測量端點d17調節到位后，電腦根據每根關節的長度、轉動角度信息，本領域技術人員根據上述計算公式，就能夠計算出坐標測量端點c13的空間坐標位置，將該空間坐標位置的信息顯示在電腦上，從而完成空間坐標測量(上面為舉例，根據關節數量不同，電腦根據公式顯示出的是整個測量裝置所有關節的最后一根關節的最有一個坐標測量端點空間坐標位置)。

本發明所述的飛機機體空間坐標測量裝置，將連桿設置為由多根關節活動連接而成的結構，而將連桿與裝置基座的連接部位確定為坐標原點o，每根關節連接的端頭部為坐標測量端點，在使用飛機機體空間坐標測量裝置時，根據坐標原點o安裝飛機機體空間坐標測量裝置，然后拉動各根關節，使得每個坐標測量端點分別貼合在飛機機體需要測量的位置，各根關節拉動到位后，每根關節與另一根關節一端活動連接的連接部設置的角度傳感器能夠測量該另一根關節相對于其前一節關節的轉動角度，電腦根據內部存儲的每根關節長度尺寸及每根關節轉動角度信息，根據每個坐標的計算公式，計算出最后一個測量端點的空間坐標位置，并將該空間坐標位置的信息顯示到電腦的顯示器上。本發明的飛機機體空間坐標測量裝置，結構簡單，制造成本低，降低測量成本，能夠根據每根關節長度尺寸及每根關節轉動角度信息及每個坐標的計算公式，方便精確地完成飛機機體內側壁上的多個坐標測量端點各自的坐標位置數值的測量，準確反饋各個坐標測量端點各自坐標位置數值，達到飛機機體空間點準確定位的目的。本發明所述的飛機空間坐標測量裝置，不僅應用于飛機空間坐標測量，只要相關物體涉及空點坐標的測量，均可以用本發明的測量裝置。

上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明具體的實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其他場合的，均在本發明的保護范圍內。