[发明专利]基于两点定位的机体结构测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在机体结构测量情况下使用的数据测绘方法领域。更具体地说，本发明涉及一种用在固定翼飞机的机体结构测量情况下使用的基于两点定位的机体结构测量方法。

背景技术

固定翼飞机自从诞生以来就在军事及民用领域有着广泛的应用，随着科技的发展，固定翼飞机向着更高、更快的方向发展，因此也就对机体结构提出了高的要求。飞机生产过程中的加工、装配误差及长期飞行导致的机械疲劳都会产生机体结构不对称、主体结构形变等情况发生，因此产生了对机体主体结构测量的需求。

由于固定翼飞机通常体型较大，且外形为不规则形状，因此无法从一个角度完成整个机体的测量，通常需要从机体不同角度进行测量，然后再对数据进行拼接处理。常用的测量方法有基于视觉的非接触式测量，常用基于点云的激光扫描仪、基于特征点及编码点的视觉测量技术和全站仪等，这些测量工具都具有数据拼接的能力。

激光扫描仪通过在物体表面投射激光点云实现对物体表面的测量，该方法精度较高且可以实现数据的自动拼接，但是激光扫描仪设备成本较高，且由于数据量大，处理时间较长。

基于特征点及编码点的视觉测量方法在测量前需要在机体上粘贴反光固定点及编码固定点，然后用相机从不同角度对机体进行拍照，利用软件对获取图像中的特征点进行提取、拼接，该方法精度较高，但同样设备成本高，且粘贴固定点会耗费大量时间，降低了测量效率。

基于全站仪的测量方式成本较低，精度较高，可通过自由建站的方式对测量数据进行拼接，但是需要经过专业培训的测绘人员进行操作，限制了该方法的使用。

发明内容

本发明的一个目的是解决上述至少一个问题或缺陷，并提供后面将说明的至少一个优点。

本发明还有一个目的是提供一种基于两点定位的机体结构测量方法，其通过在可视范围内选择两个固定点实现不同位置测量数据的拼接，同时通过机体中轴线上两点，可将测量数据转换至机体坐标系内，该方法使用简单，处理速度快，并且不需要受过培训的专业人员操作。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于两点定位的机体结构测量方法，包括以下步骤：

步骤一、在机体测量场地周围选择在测量过程中一直可见的两个固定点；

步骤二、架设全站仪，调整所述全站仪的高度，确定所述全站仪坐标系；

步骤三、在所述全站仪坐标系中依次测量所述固定点的坐标；

步骤四、选定机身中轴线上的一点作为坐标原点，以所述机身中轴线所在水平面为包含X轴和Y轴的平面坐标系，通过所述坐标原点垂直所述水平面的坐标轴作为Z轴，构建机体坐标系；

步骤五、根据计算获得机体坐标系转换系数；

步骤六、测量所述全站仪可视范围内的待测点，获得所述待测点在所述全站仪坐标系中的坐标，根据所述待测点在所述全站仪坐标系中的坐标与所述机体坐标系转换系数获得所述待测点在所述机体坐标系中的坐标；

步骤七、移动所述全站仪至可测量到所述机体的其余待测点的位置，使用所述全站仪测量所述固定点的坐标获得所述固定点在当前全站仪坐标系中的坐标，根据所述固定点在当前全站仪坐标系中的坐标与所述步骤三中获得的坐标计算获得全站仪坐标系转换系数，使用所述全站仪测量其余待测点在所述全站仪坐标系中的坐标，结合所述全站仪坐标系转换系数与所述机体坐标系转换系数获得其余待测点在所述机体坐标系中的坐标，最终根据所有待测点在所述机体坐标系中的坐标构建机体结构。

优选的是，其中，所述步骤五中，根据计算获得机体坐标系转换系数具体包括：设第一检测点与第二检测点为机身中轴线上的两点，将所述第一检测点作为所述机体坐标系的坐标原点，设第一检测点在所述全站仪坐标系中的坐标为(x₁,y₁,z₁)，第二检测点在所述全站仪坐标系中的坐标为(x₂,y₂,z₂)，坐标偏移量为offsetX，offsetY，offsetZ，偏转角为α，则有：