一种飞机机体空间坐标测量装置的制作方法

本发明属于机械产品设计生产辅助设备技术领域，尤其是涉及一种航空飞机机体空间坐标测量装置。

背景技术：

在航空飞机等产品设计领域，许多产品的机体都是一个近似于圆锥体的不规则形状体，所以当在该不规则形状体内侧壁进行多个位置的定位操作时，需要对内壁上的坐标测量端点的坐标位置数值进行测量。现有技术中，一般便会依靠于成本很高且空间限制较大的激光跟踪仪或者大量的工装，这对工作程序的简化以及工作效率都会产生不利影响，从而增加测量成本，降低了测量效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，降低测量成本，能够方便精确地完成飞机机体内侧壁上的多个坐标测量端点各自的坐标位置数值的测量，并且准确反馈各个坐标测量端点各自坐标位置数值，从而达到飞机机体空间点准确定位目的的飞机机体空间坐标测量装置。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种飞机机体空间坐标测量装置，所述的飞机机体空间坐标测量装置包括装置基座，装置基座上设置连杆，连杆一端与装置基座连接，连杆设置为由多根关节活动连接而成的结构，每根关节的一端与另一根关节一端活动连接，每根关节与另一根关节一端活动连接的连接部形成一个坐标测量端点，每根关节与另一根关节一端活动连接的连接部设置能够测量该另一根关节相对于其前一节关节的转动角度的角度传感器，每个角度传感器分别与能够计算各个坐标测量端点空间坐标位置的电脑连接。

所述的装置基座为块状结构，装置基座与连杆的一根关节连接，所述的装置基座与和装置基座连接的关节的连接部位为坐标原点o；连杆通过一根关节与装置基座垂直连接，连杆的每根关节设置为能够相对于另一根关节进行角度转动的结构。

所述的连杆的每根关节设置为能够向不同方向延伸的结构，每根关节与和该关节连接的另一根关节的关节中心线之间形成夹角，所述的和装置基座连接的关节设置为不能转动的结构。

所述的关节包括关节ⅰ、关节ⅱ、关节ⅲ、关节ⅳ，关节ⅰ下端与装置基座垂直连接，关节ⅰ上端与关节ⅱ一端活动连接，关节ⅱ另一端与关节ⅲ一端活动连接，关节ⅲ另一端与关节ⅳ一端活动连接，关节ⅰ与装置基座的连接部位为坐标原点o，关节ⅰ与关节ⅱ连接的连接部位为坐标测量端点a，关节ⅱ与关节ⅲ连接的连接部位为坐标测量端点b，关节ⅲ与关节ⅳ连接的连接部位为坐标测量端点c。

所述的角度传感器包括角度传感器ⅱ、角度传感器ⅲ、角度传感器ⅳ，角度传感器ⅰⅱ设置在关节ⅰ与关节ⅱ连接的端头部位置，角度传感器ⅲ设置在关节ⅱ与关节ⅲ连接的端头部位置，角度传感器ⅳ设置在关节ⅲ与关节ⅳ连接的端头部位置，关节ⅱ相对于关节ⅰ转动的角度为α，关节ⅲ相对于关节ⅱ转动的角度为β，关节ⅳ相对于关节ⅲ转动的角度为γ，角度传感器ⅱ、角度传感器ⅲ、角度传感器ⅳ分别与电脑连接，电脑内存储关节ⅰ、关节ⅱ、关节ⅲ、关节ⅳ的长度信息。

所述的关节ⅱ设置为能够相对于关节ⅰ沿上下方向转动α角度的结构，所述的关节ⅲ设置为能够相对于关节ⅱ沿上下方向转动β角度的结构，所述的关节ⅳ设置为能够沿水平方向转动γ角度的结构。

所述的飞机机体空间坐标测量装置还包括关节ⅴ、关节ⅵ、关节ⅶ，关节ⅳ另一端与关节ⅴ一端活动连接，关节ⅴ另一端与关节ⅵ一端活动连接，关节ⅵ另一端与关节ⅶ一端活动连接，所述的关节ⅳ与关节ⅴ活动连接的连接部位为坐标测量端点d，关节ⅴ与关节ⅵ活动连接的连接部位为坐标测量端点e，关节ⅵ与关节ⅶ活动连接的连接部位为坐标测量端点e。

本发明还涉及一种应用飞机机体空间坐标测量装置进行飞机机体空间坐标测量的测量方法，下面举例对飞机机体空间坐标测量的测量方法进行说明。

所述的进行飞机机体空间坐标测量的测量方法的测量步骤是：

根据以下公式计算坐标测量端点a的空间坐标位置数值：

坐标测量端点a＝(0,0，l1)。

根据以下公式计算坐标测量端点b的空间坐标位置数值：

坐标测量端点b＝b(0，l2·sinα，l1+l2·cosα)。

根据以下公式计算坐标测量端点c(13)的空间坐标位置数值：

坐标测量端点c＝c(0，l2·sinα+l3·sin(α+β)，l1+l2·cosα+l3·cos(α+β))

根据以下公式计算坐标测量端点d的空间坐标位置数值：

坐标测量端点d＝d(l4·sinγ，l2·sinα+l3·sin(α+β)+l4·cos²γ，l1+l2·cosα+l3·cos(α+β)-l4·sinγ·cosγ)。

所述的坐标测量端点a、坐标测量端点b、坐标测量端点c、坐标测量端点d调节到位后，电脑设置为能够根据上述公式自动计算出坐标测量端点a、坐标测量端点b、坐标测量端点c、坐标测量端点d各自坐标位置数值的结构，上述各个坐标位置数值设置为能够显示在电脑的显示器上的结构。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明所述的飞机机体空间坐标测量装置，将连杆设置为由多根关节活动连接而成的结构，而将连杆与装置基座的连接部位确定为坐标原点o，每根关节连接的端头部为坐标测量端点，在使用飞机机体空间坐标测量装置时，根据坐标原点o安装飞机机体空间坐标测量装置，然后拉动各根关节，使得每个坐标测量端点分别贴合在飞机机体需要测量的位置，各根关节拉动到位后，每根关节与另一根关节一端活动连接的连接部设置的角度传感器能够测量该另一根关节相对于其前一节关节的转动角度，电脑根据内部存储的每根关节长度尺寸及每根关节转动角度信息，根据每个坐标的计算公式，计算出最后一个测量端点的空间坐标位置，并将该空间坐标位置的信息显示到电脑的显示器上。本发明的飞机机体空间坐标测量装置，结构简单，制造成本低，降低测量成本，能够根据每根关节长度尺寸及每根关节转动角度信息及每个坐标的计算公式，方便精确地完成飞机机体内侧壁上的多个坐标测量端点各自的坐标位置数值的测量，准确反馈各个坐标测量端点各自坐标位置数值，达到飞机机体空间点准确定位的目的。本发明所述的飞机空间坐标测量装置，不仅应用于飞机空间坐标测量，只要相关物体涉及空点坐标的测量，均可以用本发明的测量装置。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本发明所述的飞机机体空间坐标测量装置的结构示意图；

附图标记：1、装置基座；2、连杆；3、关节；4、坐标测量端点；5、坐标原点o；6、关节ⅰ；7、关节ⅱ；8、关节ⅲ；9、关节ⅳ；10、角度传感器；11、坐标测量端点a；12、坐标测量端点b；13、坐标测量端点c；14、关节ⅴ；15、关节ⅵ；16、关节ⅶ；17、坐标测量端点d；18、坐标测量端点e；19、角度传感器ⅱ；20、角度传感器ⅲ；21、角度传感器ⅳ；22、关节中心线。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1所示，本发明为一种飞机机体空间坐标测量装置，所述的飞机机体空间坐标测量装置包括装置基座1，装置基座1上设置连杆2，连杆2一端与装置基座1连接，连杆2设置为由多根关节3活动连接而成的结构，每根关节3的一端与另一根关节3一端活动连接，每根关节3与另一根关节3一端活动连接的连接部形成一个坐标测量端点4，每根关节3与另一根关节3一端活动连接的连接部设置能够测量该另一根关节3相对于其前一节关节3的转动角度的角度传感器10，每个角度传感器10分别与能够计算各个坐标测量端点空间坐标位置的电脑连接。上述结构设置，将连杆设置为由多根关节活动连接而成的结构，而将连杆与装置基座的连接部位确定为坐标原点o5，每根关节连接的端头部为坐标测量端点4，在使用飞机机体空间坐标测量装置时，根据坐标原点o安装飞机机体空间坐标测量装置，然后拉动各根关节，使得每个坐标测量端点分别贴合在飞机机体需要测量的位置，各根关节拉动到位后，每根关节3与另一根关节3一端活动连接的连接部设置的角度传感器能够测量该另一根关节3相对于其前一节关节3的转动角度，电脑根据内部存储的每根关节长度尺寸及每根关节转动角度信息，根据每个坐标的计算公式，计算出最后一个测量端点的空间坐标位置，并将该空间坐标位置的信息显示到电脑的显示器上。本发明的飞机机体空间坐标测量装置，结构简单，制造成本低，降低测量成本，能够根据每根关节长度尺寸及每根关节转动角度信息及每个坐标的计算公式，方便精确地完成飞机机体内侧壁上的多个坐标测量端点各自的坐标位置数值的测量，准确反馈各个坐标测量端点各自坐标位置数值，达到飞机机体空间点准确定位的目的。本发明的飞机空间坐标测量装置，不仅应用于飞机空间坐标测量，只要相关物体涉及空点坐标的测量，均可以用本发明的测量装置。

所述的装置基座1为块状结构，装置基座1与连杆2的一根关节3连接，所述的装置基座1与和装置基座1连接的关节3的连接部位为坐标原点o5；连杆2通过一根关节3与装置基座1垂直连接，每根关节3设置为能够相对于另一根关节3进行角度转动的结构。

所述的连杆2的每根关节3设置为能够向不同方向延伸的结构，每根关节3与和该关节3连接的另一根关节3的关节中心线22(每根关节的关节中心线，就是每根杆的关节本体延续的方向)之间形成夹角，所述的和装置基座1连接的关节3设置为不能转动的结构。

所述的关节3包括关节ⅰ6、关节ⅱ7、关节ⅲ8、关节ⅳ9，关节ⅰ6下端与装置基座1垂直连接，关节ⅰ6上端与关节ⅱ7一端活动连接，关节ⅱ7另一端与关节ⅲ8一端活动连接，关节ⅲ8另一端与关节ⅳ9一端活动连接，关节ⅰ6与装置基座1的连接部位为坐标原点o5，关节ⅰ6与关节ⅱ7连接的连接部位为坐标测量端点a11，关节ⅱ7与关节ⅲ8连接的连接部位为坐标测量端点b12，关节ⅲ8与关节ⅳ9连接的连接部位为坐标测量端点c13。

所述的角度传感器10包括角度传感器ⅱ19、角度传感器ⅲ20、角度传感器ⅳ21，角度传感器ⅰⅱ19设置在关节ⅰ6与关节ⅱ7连接的端头部位置，角度传感器ⅲ20设置在关节ⅱ7与关节ⅲ8连接的端头部位置，角度传感器ⅳ21设置在关节ⅲ8与关节ⅳ9连接的端头部位置，关节ⅱ7相对于关节ⅰ6转动的角度为α，关节ⅲ8相对于关节ⅱ7转动的角度为β，关节ⅳ9相对于关节ⅲ8转动的角度为γ，角度传感器ⅱ19、角度传感器ⅲ20、角度传感器ⅳ21分别与电脑连接，电脑内存储关节ⅰ6、关节ⅱ7、关节ⅲ8、关节ⅳ9的长度信息。

所述的关节ⅱ7设置为能够相对于关节ⅰ6沿上下方向转动α角度的结构，所述的关节ⅲ8设置为能够相对于关节ⅱ7沿上下方向转动β角度的结构，所述的关节ⅳ9设置为能够沿水平方向转动γ角度的结构。这样的结构，使得关节ⅱ7、关节ⅲ8、关节ⅳ9各自都只能向一个方向转动(即每根关节只有一个自由度)，而各关节能够转向不同角度，这样，多根关节配合，在每根关节根据需要测量需求转动后，使得角度传感器ⅰⅱ19能够准确测量获知关节ⅱ7的转动角度α的数值，角度传感器ⅲ20能够准确测量获知关节ⅲ8的转动角度β的数值，角度传感器ⅳ21能够准确测量获知关节ⅳ9的转动角度γ的数值。根据每根关节的长度、转动角度信息，本领域技术人员根据计算公式，就能够计算出坐标测量端点c13的空间坐标位置，将该空间坐标位置的信息显示在电脑上。(上面为举例，根据关节数量不同，电脑上根据公式显示出的是整个测量装置所有关节的最后一根关节的最后一个坐标测量端点空间坐标位置)。

所述的飞机机体空间坐标测量装置还包括关节ⅴ14、关节ⅵ15、关节ⅶ16，关节ⅳ9另一端与关节ⅴ14一端活动连接，关节ⅴ14另一端与关节ⅵ15一端活动连接，关节ⅵ15另一端与关节ⅶ16一端活动连接，所述的关节ⅳ9与关节ⅴ14活动连接的连接部位为坐标测量端点d17，关节ⅴ14与关节ⅵ15活动连接的连接部位为坐标测量端点e18，关节ⅵ15与关节ⅶ16活动连接的连接部位为坐标测量端点e18。关节ⅴ14、关节ⅵ15、关节ⅶ16也设置为能够向一个角度转动的结构(即每根关节只有一个自由度)，这样，便于确定每根关节的转动角度，从而在需要多根关节配合时，能够准确确定空间坐标位置数值。

本发明还涉及一种应用飞机机体空间坐标测量装置进行飞机机体空间坐标测量的测量方法，下面举例对飞机机体空间坐标测量的测量方法进行说明。

所述的进行飞机机体空间坐标测量的测量方法的测量步骤是：

根据以下公式计算坐标测量端点a11的空间坐标位置数值：

坐标测量端点a11＝(0，0，l1)。前述三个数值(0，0，l1)分别对应坐标测量端点a11x轴数值、坐标测量端点a11y轴数值、坐标测量端点a11z轴数值。通过三个数值，确定坐标测量端点a11的空间坐标数值，由于关节ⅰ6垂直设置，因此，坐标测量端点a11的x轴数值为0、坐标测量端点a11的y轴数值位0、坐标测量端点a11的z轴数值位关节ⅰ6的长度尺寸(即l1)。

根据以下公式计算坐标测量端点b12的空间坐标位置数值：

坐标测量端点b12＝(0，l2·sinα，l1+l2·cosα)

前述三个数值(0，l2·sinα，l1+l2·cosα)分别对应坐标测量端点b12的x轴数值、坐标测量端点b12的y轴数值、坐标测量端点b12的z轴数值。通过三个数值，确定坐标测量端点a11的空间坐标数值，l2为关节ⅱ7的长度尺寸。

根据以下公式计算坐标测量端点c(13)的空间坐标位置数值：

坐标测量端点c13＝(0，l2·sinα+l3·sin(α+β)，l1+l2·cosα+l3·cos(α+β))

前述三个数值(0，l2·sinα+l3·sin(α+β)，l1+l2·cosα+l3·cos(α+β))分别对应坐标测量端点c13的x轴数值、坐标测量端点c13的y轴数值、坐标测量端点c13的z轴数值。通过三个数值，确定坐标测量端点c13的空间坐标数值，l3为关节ⅲ8的长度尺寸。

根据以下公式计算坐标测量端点d14的空间坐标位置数值：

坐标测量端点d14＝(l4·sinγ，l2·sinα+l3·sin(α+β)+l4·cos²γ，l1+l2·cosα+l3·cos(α+β)-l4·sinγ·cosγ)

前述三个数值(l4·sinγ，l2·sinα+l3·sin(α+β)+l4·cos²γ，l1+l2·cosα+l3·cos(α+β)-l4·sinγ·cosγ)分别对应坐标测量端点d14x轴数值、坐标测量端点d14的y轴数值、坐标测量端点d14的z轴数值。通过三个数值，确定坐标测量端点c13的空间坐标数值，l3为关节ⅲ8的长度尺寸。上述公式中符号为本领域公知常识，本领域人员均知悉其内容及含义。

如上述举例的公式中所示，所述的坐标测量端点a11、坐标测量端点b12、坐标测量端点c13、坐标测量端点d17调节到位后，电脑根据每根关节的长度、转动角度信息，本领域技术人员根据上述计算公式，就能够计算出坐标测量端点c13的空间坐标位置，将该空间坐标位置的信息显示在电脑上，从而完成空间坐标测量(上面为举例，根据关节数量不同，电脑根据公式显示出的是整个测量装置所有关节的最后一根关节的最有一个坐标测量端点空间坐标位置)。

本发明所述的飞机机体空间坐标测量装置，将连杆设置为由多根关节活动连接而成的结构，而将连杆与装置基座的连接部位确定为坐标原点o，每根关节连接的端头部为坐标测量端点，在使用飞机机体空间坐标测量装置时，根据坐标原点o安装飞机机体空间坐标测量装置，然后拉动各根关节，使得每个坐标测量端点分别贴合在飞机机体需要测量的位置，各根关节拉动到位后，每根关节与另一根关节一端活动连接的连接部设置的角度传感器能够测量该另一根关节相对于其前一节关节的转动角度，电脑根据内部存储的每根关节长度尺寸及每根关节转动角度信息，根据每个坐标的计算公式，计算出最后一个测量端点的空间坐标位置，并将该空间坐标位置的信息显示到电脑的显示器上。本发明的飞机机体空间坐标测量装置，结构简单，制造成本低，降低测量成本，能够根据每根关节长度尺寸及每根关节转动角度信息及每个坐标的计算公式，方便精确地完成飞机机体内侧壁上的多个坐标测量端点各自的坐标位置数值的测量，准确反馈各个坐标测量端点各自坐标位置数值，达到飞机机体空间点准确定位的目的。本发明所述的飞机空间坐标测量装置，不仅应用于飞机空间坐标测量，只要相关物体涉及空点坐标的测量，均可以用本发明的测量装置。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。