一种基于无线传感器的飞机活动翼面检测方法及系统与流程

1.本发明涉及飞机数字化检测技术领域，具体涉及一种基于无线传感器的飞机活动翼面检测方法及系统。


背景技术：

2.对大型飞机而言，机翼负责提供巨大的升力，起到了最重要的承载功能，其翼面尺寸大、活动翼面种类与数量多、外形精度要求高，涉及的控制协调环节多，制造调试工作量大、安装调试流程复杂。因此对大型飞机机翼整体进行模块化装配是飞机实现数字化与智能化装配制造的关键之一，能够有效提高飞机制造水平、缩短装配周期、提升飞机产能。
3.在机翼模块化制造过程中其安装调试对活动翼面偏转角度测量精度要求高。传统翼面角度测试有主要有两种方法，一是机械式量角器，设备安装工作繁琐，所需的机械夹具种类多、尺寸大，工人安装固定耗时费力，测试工作量大、准备时间长且精度不足；二是采用惯性角度传感器，但是由于缺少误差校准算法，因此需要将角度传感器严格平行于翼面转轴安装，并通过线缆有线连接传感器，对大型机翼而言，线缆往往很长而收放繁琐、传感器安装位置依赖性也高，检测前准备工作多、时间长，因此检测效率低。
4.公告号为cn105423910b的专利说明书中公开了一种飞机舵面偏转角度测量装置，包括：第一和第二连杆，第一和第二连杆的第一端在使用时各自分别可拆卸地枢接于飞机转动翼面固定侧和飞机舵面上，第一和第二连杆的第二端可枢转地彼此连接，且在使用时远离飞机转动翼面；第一、第二和第三角度测量装置，第一、第二和第三角度测量装置各自分别设置于第一连杆的第一端、第二连杆的第一端和第一连杆的第二端处，以分别检测第一连杆与飞机转动翼面固定侧形成的第一夹角、第二连杆与飞机舵面形成的第二夹角和第一连杆与第二连杆形成的第一夹角的角度。该方案角度测量过于繁琐，工作效率低。
5.公告号为cn111412880b的专利说明书中公开了一种飞机活动翼面偏角实时监测系统，所述系统包括：线性传感器，所述线性传感器连接于活动翼面的测量特征点，用于获取所述活动翼面偏转时测量特征点产生的线位移；数据处理模块，所述数据处理模块连接于所述线性传感器，用于将所述线性传感器测得的测量特征点的位移变化量进行处理以获得所述活动翼面的偏转角度，显示模块，所述显示模块连接于所述数据处理模块，用于将计算的偏转角度进行实时的显示。该方案未对传感器进行校准操作，使得测量精度不高。


技术实现要素：

6.本发明的一个目的在于提供一种基于无线传感器的飞机活动翼面检测方法，利用该方法可实现对活动翼面偏转角度的快速便捷高精度检测。
7.一种基于无线传感器的飞机活动翼面检测方法，包括以下步骤：
8.(1)将传感器粘贴于待测活动翼面靠近转轴的位置；
9.(2)设置网络参数并对传感器进行校准；
10.(3)通过软件系统对传感器设置编号，并与待测活动翼面编号一一对应；
11.(4)控制飞机活动翼面偏转，传感器数据不断输出，通过软件系统查看传感器的数据。
12.(5)通过软件系统将测试数据保存至本地数据库或上传至云端数据库；
13.(6)对于其余待测活动翼面，选择是否继续进行测试，若继续则重复步骤(1)-(5)直至完成所有活动翼面偏转测试，若否则关闭传感器并取下，检测结束。
14.本方案解决了现有测量方法中通过有线连接大量线缆收放繁琐的问题，通过应用无线通信技术提高了测试便携性。
15.作为优选，所述传感器的角度检测精度由双测量轴空间角度模型误差校准算法保证，算法步骤如下：
16.步骤1：获得传感器的双轴角度原始输出，记为实测偏角α1、β1，待求的理论偏角记为α、β；
17.步骤2：推导得到实测角度与理论偏角之间的关系，如式(1)和式(2)所示：
[0018][0019][0020]
步骤3：忽略微小误差，在简化情形下得到式(3)和式(4)：
[0021][0022][0023]
步骤4：以式(3)为例通过换元法将其表示为：
[0024]
y＝ax+b
ꢀꢀꢀ
(5)
[0025]
其中y＝sinα1，x＝sinβ1，a＝tanθ，
[0026]
步骤5：根据实测值(x,y)对式(5)进行拟合，从而求得a、b的值，进而求出固定常量γ、θ,之后对于每一个实测值角α1、β1，将其代入式(1)-(4)即可获得理论偏转角α、β。
[0027]
通过在传感器中集成校准算法，大大降低了传感器的安装要求，相比以往而言，测试准备工作减少，提高了测试效率。
[0028]
作为优选，步骤(2)中对传感器进行校准，以消除步骤(1)手动安装产生的误差，校准步骤包括：
[0029]
步骤1：将活动翼面调整至机翼电气零位或机械零位，此时传感器数据将置零；
[0030]
步骤2：控制机翼绕轴单向缓慢偏转一定角度后静止；
[0031]
步骤3：等待软件系统显示校准结果，若校准成功则可正常使用传感器，若校准失败则重复步骤1和步骤2，直至显示校准成功，然后正常使用传感器。
[0032]
作为优选，所述传感器为双轴测量，其中主测量轴与机翼转轴夹角不超过10度，以提高测量精度。
[0033]
本发明的另一目的在于提供一种基于无线传感器的飞机活动翼面检测系统，包括
传感器、网络通信设备和软件系统，所述传感器固定于被测活动翼面的表面，所述软件系统通过所述网络通信设备采集传感器输出的数据，对活动翼面的偏转角度进行实时显示。
[0034]
作为优选，活动翼面上设置有多个相互独立的所述传感器，并与所述网络通信设备组成星型拓扑结构的检测网络。
[0035]
作为优选，所述传感器的角度检测精度由双测量轴空间角度模型误差校准算法保证。
[0036]
作为优选，所述网络通信设备与所述传感器、软件系统采用有线连接通信或无线连接通信。
[0037]
本发明的有益效果：
[0038]
(1)解决了现有测量方法中通过有线连接大量线缆收放繁琐的问题，通过应用无线通信技术提高了测试便携性。
[0039]
(2)通过在传感器中集成校准算法，大大降低了传感器的安装要求，相比以往而言，测试准备工作减少，提高了测试效率。
[0040]
(3)系统设备模块化程度、自动化程度高，操作简便。
附图说明
[0041]
图1为本发明检测系统架构图，包括设备端到用户交互端之间的层次；
[0042]
图2为活动翼面偏转测试系统硬件连接逻辑示意图；
[0043]
图3为多个传感器在活动翼面上的布局示意图；
[0044]
图4为传感器安装位置要求示意图。
具体实施方式
[0045]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]
如图1和2所示，一种基于无线传感器的飞机活动翼面检测系统，包括倾角传感器、网络通信设备和上位机软件系统，传感器可通过双面胶粘贴于被测活动翼面的表面，网络通信设备放置于翼面制造车间，软件系统通过网络设备来采集传感器输出的数据，对活动翼面的偏转角度进行实时显示。工作前将传感器、路由器、工控机等硬件连接组成测试系统。
[0047]
本实施例中，活动翼面上设置有多个相互独立的传感器，多个传感器同步进行数据采集和发送，并与网络通信设备组成星型拓扑结构的检测网络。
[0048]
本实施例中，网络通信设备与传感器、软件系统可采用有线连接与无线连接两种通信方式。
[0049]
本实施例中，上位机软件系统包含登录管理模块、系统设置模块、传感器连接与设置模块、数据解析与展示模块、文件存储与数据库模块。
[0050]
活动翼面是具有一定运动范围的动态可偏转翼面，针对该类型翼面的具体检测方法包括以下步骤：
[0051]
(1)取出无线倾角传感器，安装天线，使用工业双面胶将传感器粘贴于各个待测活动翼面靠近转轴的位置，具体在前缘缝翼100、前缘襟翼200、副翼300、多功能扰流板400和底面扰流板上分别安装无线倾角传感器500，如图3所示。传感器为双轴测量，传感器手动安装时尽量使主测量轴与活动翼面转轴平行，如图4所示，本实施例中主测量轴与活动翼面转轴夹角不超过10度，也即夹角1、夹角2在10度以内。
[0052]
本实施例中传感器的角度检测精度由双测量轴空间角度模型误差校准算法保证，在传感器安装固定后，算法步骤如下：
[0053]
步骤1：获得传感器的双轴角度原始输出，记为实测偏角α1、β1，待求的理论偏角记为α、β；
[0054]
步骤2：推导得到实测角度与理论偏角之间的关系，如式(1)和式(2)所示：
[0055][0056][0057]
步骤3：忽略微小误差，在简化情形下得到式(3)和式(4)：
[0058][0059][0060]
步骤4：以式(3)为例通过换元法将其表示为：
[0061]
y＝ax+b
ꢀꢀꢀ
(5)
[0062]
其中y＝sinα1，x＝sinβ1，a＝tanθ，
[0063]
步骤5：根据实测值(x,y)对式(5)进行拟合，从而求得a、b的值，进而求出固定常量γ、θ,之后对于每一个实测值角α1、β1，将其代入式(1)-(4)即可获得理论偏转角α、β。
[0064]
(2)打开电源开关，同时在工控机上运行上位机软件系统，首次使用或更改网络设置后需要设置网络参数，之后使用时传感器通过设置的网络参数将自动连接现场网络；
[0065]
(3)使用传感器进行正式测量前需要对其进行校准以消除步骤(1)手动安装产生的误差，校准步骤按照软件提示依次操作即可，包括：
[0066]
步骤1：将活动翼面调整至机翼电气零位或机械零位，此时传感器数据将置零；
[0067]
步骤2：控制机翼绕轴单向缓慢偏转一定角度后静止；
[0068]
步骤3：等待软件系统显示校准结果，若校准成功则可正常使用传感器，若校准失败测重复步骤1和步骤2，直至显示校准成功，然后正常使用传感器；
[0069]
(4)打开软件系统给传感器设置编号，并与待测活动翼面编号一一对应，通过测试软件可以收到显示通信正常的测试数据；
[0070]
(5)控制飞机活动翼面偏转，传感器数据开始不断输出，通过软件系统可以查看传感器的简略测试数据或详细测试数据；
[0071]
(6)通过软件系统将测试数据保存至本地数据库或上传至云端数据库；
[0072]
(7)对于其余待测活动翼面，选择是否继续进行测试，若继续则重复步骤(1)-(6)直至完成所有活动翼面偏转测试，若否则关闭传感器、取下传感器及翼面的粘贴胶带，检测结束。
[0073]
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。