[发明专利]用于使用悬索平台测量和检查结构的方法

说明书

本发明涉及用于使用悬索平台测量和检查结构的方法。公开了用于测量与目标对象(102)的距离并且在使用远程操作的悬索平台(16、18)的获取该目标对象在环境中的三维坐标、比例信息和点对点距离信息的系统和方法。所述系统使用机载传感器(132、138)和处理技术，以对目标对象上的点之间的距离或目标对象的比例提供分立或连续测量。通过在所述悬索平台中添加机载三维测量能力，使得这些系统能够获取环境的坐标系中定义的三维位置数据，确定对象之间或者同一对象上的点之间的距离。还可使用该系统在执行方法相关任务的过程中确定被悬索平台承载的相机(130)所捕获的图像中的物品的比例因子。

技术领域

本公开涉及用于诸如飞行器的大型结构的维修和维护管理的位置测量。更具体地，本公开涉及用于非破坏性测量和检查诸如飞行器的交通工具而不需要与该交通工具实体接触的本地定位系统和方法。

背景技术

当需要对交通工具(诸如，对飞行器的蒙皮)进行维修工作时，会需要考虑结构异常的大小、形状和地点，以便对交通工具进行最佳维修。可得到结构异常的照片，但是不能在目标对象上对照片进行精确地定位或大小确定或者不可将其用于维修计划。在分析目标对象上的所关注的地点期间，可期望在不接触目标对象的情况下获得测量信息。由于可达性和/或接触限制，可能难以到达所关注地点来获取位置测量结果。因此，本地定位系统有利地能够在不接触目标对象的情况下在距离目标对象适中距离或大距离时进行测量。

发明内容

寻找并精确地测量诸如大型商用飞机的结构或交通工具上的结构异常的地点会是一项艰巨的任务。应对这个问题的高效的自动化过程对参与建造和维护大型交通工具和结构的许多组织来说将会是有价值的。

下面用某些细节公开的主题涉及用于测量与目标对象的距离并且使用远程操作的悬索平台获取环境中的该目标对象的三维坐标、比例信息和点对点距离信息的系统和方法。测量系统使用机载传感器来获取数据，然后使用计算机处理技术来提供点的三维坐标或目标对象上的点之间的距离或目标对象的比例的分立或连续测量。

虽然在本文中随后相当详细地描述了用于获取经历非破坏性检查的目标对象的点的三维坐标信息和目标对象的点对点距离信息的系统和方法的各种实施方式，但是可用以下方面中的一个或更多个来表征这些实施方式中的一个或更多个。

以下详细公开的主题的一方面是一种用于使用悬索平台来计算目标对象的关注点在参照系中的位置的方法，所述悬索平台包括设备支撑构件、安装于所述设备支撑构件的偏航俯仰机构、安装于所述偏航俯仰机构的相机和附着于所述相机的激光测距仪，该方法包括：(a)将所述悬索平台从多根线缆悬挂下来，所述线缆与所述设备支撑构件连接并且被支撑于多个锚固点中的相应锚固点；(b)相对于所述参照系来校准所述偏航俯仰机构；(c)控制所述多根线缆的松开部分的长度，以致使所述设备支撑构件移动，使得所述相机在目标对象的范围内；(d)部分基于所述多根线缆的所述开部分的所述长度来测量所述设备支撑构件的中心点与相应锚固点的相应距离；(e)控制所述偏航俯仰机构以致使所述激光测距仪瞄准所述目标对象上的关注点；(f)在所述激光测距仪瞄准所述关注点的同时，测量所述偏航俯仰机构的偏航角和俯仰角；(g)测量所述激光测距仪与所述关注点分开的距离；以及(h)将所述距离和角度测量值转换成表示所述关注点在所述参照系中的位置的笛卡尔坐标矢量。

根据先前段落中描述的方法的一个实施方式，所述参照系是所述目标对象的参照系，并且步骤(b)包括：在所述设备支撑构件固定不动时，在不同时间将所述激光测距仪瞄准所述目标对象上的三个或更多个校准点；以及计算表示从所述偏航俯仰机构的参照系到所述目标对象的参照系的变换的校准矩阵。在所提出的一个实现方式中，步骤(b)还包括：在所述激光测距仪瞄准每个校准点时，测量所述偏航俯仰机构的所述偏航角和所述俯仰角；以及在所述激光测距仪瞄准每个校准点时，测量所述激光测距仪与每个校准点分开的距离。