基于光学反射原理的飞机全机水平测量点集中测量点法的制作方法

本发明涉及到飞机水平测量技术领域，尤其涉及基于光学反射原理的飞机全机水平测量点集中测量点法。

背景技术：

在飞机全机称重定重心试验时，需要先将飞机调整为水平姿态，使用激光跟踪仪测量机身上水平测量点给飞机调水平时，被遮挡的水平测量点的测量需要转站激光跟踪仪才能测量得到，即将跟踪仪转移到机身的另一侧。该方法缺点是必须重新将激光跟踪仪坐标系统移到地面坐标系，必须将所有的地面基准点重新测量一遍，耗时费力。

公开号为cn102997846a，公开日为2013年03月27日的中国专利文献公开了基于工作空间测量定位系统的飞机全机水平测量方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)根据被测飞机的外形尺寸及测量点的位置确定测量工作空间以及激光扫描基站的数量，使得各个测量点位于激光发射基站的最佳工作距离处，且两个激光发射基站发出的激光交会角为60°-90°，并保证测量点无遮挡，具有较好的可测性；

(2)使用基准尺对所有激光扫描基站所构成的测量工作空间进行外部参数的标定，建立工作空间测量定位系统坐标系；

(3)在飞机机身上选取基准点并建立飞机坐标系，使得基准点在飞机坐标系中的坐标值为定值；然后在工作空间测量系统坐标系下测量基准点的坐标，将工作空间测量系统坐标系与飞机坐标系进行统一，从而使得在工作空间测量系统坐标系下测得的坐标值换算为在飞机坐标系中的坐标值；

(4)使用工作空间测量定位系统的矢量棒分别对各个测量点进行接触式测量，依次测得机身、机翼上各测量点的坐标值；对于飞机尾翼上比较高的测量点，通过延长杆配合矢量棒进行测量；

(5)将测得的各测量点的坐标值导入工作空间测量定位系统的数据处理器中，得出各测量点在飞机坐标系中的实测坐标值，飞机坐标系中的实测坐标值与飞机坐标系中理论值进行比较，进而判断飞机变形是否在容许范围内。

该专利文献公开的基于工作空间测量定位系统的飞机全机水平测量方法，虽然解决了传统飞机水平测量方法中存在的测量精度差的问题，但是，还是存在测量工作量大，测量效率低的缺陷。

技术实现要素：

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供基于光学反射原理的飞机全机水平测量点集中测量点法，本发明节省了由于激光跟踪仪转站导致必须重新将激光跟踪仪坐标系统一到地面坐标系的时间，使操作简便化，有效提高了称重测重心试验的效率。

本发明通过下述技术方案实现：

基于光学反射原理的飞机全机水平测量点集中测量点法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在飞机被遮挡点一边放置一个平面镜，使激光跟踪仪能测得被遮挡点在平面镜中成的像的坐标；

b、将激光跟踪仪设置在最后的测量站位，使用经过基于统一空间测量网络的usmn计算后的坐标系统；

c、设待测水平点在坐标系统中的坐标，前水平点p1(x1,y1,z1)、后水平点p2(x2,y2,z2)、左水平点p3(x3,y3,z3)和右水平点p4(x4,y4,z4)；所述p1(x1,y1,z1)、p2(x2,y2,z2)和p3(x3,y3,z3)在测量站点直接测得，计算测量p4(x4,y4,z4)。

所述步骤a中，激光跟踪仪测被遮挡点在平面镜中成的像的坐标，具体是指当被测点a被遮挡时，通过增加平面镜进行测量，先固定放置平面镜，并在平面镜前固定标定点b，用于标定平面镜的位置，直接测量标定点b在测量系统坐标系下的坐标b(xb,yb,zb)及在平面镜中所成虚像的坐标b′(xb′,yb′,zb′)；设平面镜所在平面方程为

m(x-x0)+n(y-y0)+t(z-z0)＝0

式中：(x0,y0,z0)为平面镜上一点坐标，(m,n,t)为平面镜法线矢量；

由b和b′点得到平面方程中的未知量：

标定完成后，直接测量被测点a在平面镜中所成的虚像点a′的坐标(xa′,ya′,za′)，a与a′点镜面对称，两点连线的中点也在平面上，且两点连线与镜面法线平行，得到

对上式简化后得到

式中：k＝2mx0+2ny0+2tz0；(m,n,t)、(x0,y0,z0)为标定已知量；(xa′,ya′,za′)为实测值，将这些已知量带入上式解算得到(xa,ya,za)。

所述步骤c中，计算测量p4(x4,y4,z4)，具体是指用三脚架分别固定平面镜和一个固定点，平面镜的位置和姿态可调，使得在激光跟踪仪一侧可通过平面镜中看到p4(x4,y4,z4)的像，并保留p4(x4,y4,z4)顶升后依然可从激光跟踪仪一侧看到余量；分别直接测量p5(x5,y5,z5)和通过平面镜测量p5(x5,y5,z5)的像p5'(x5,y5,z5)以及p4'(x4,y4,z4)，计算得到p4(x4,y4,z4)。

本发明的有益效果是：

通过平面镜法测量遮挡点，是在飞机被遮挡点一边放置一个平面镜，平面镜放置的位置保证激光跟踪仪能够测得被遮挡点在平面镜中成的像的坐标。再利用平面镜原理计算出被遮挡的测量点的坐标，较现有技术而言，节省了由于激光跟踪仪转站导致必须重新将激光跟踪仪坐标系统一到地面坐标系的时间，使操作简便化，有效提高了称重测重心试验的效率。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明：

图1为本发明前后、左右水平测量点定位示意图；

图2为本发明平面镜原理图；

图3为本发明水平测量点示意图；

具体实施方式

实施例1

参见图1-图3，基于光学反射原理的飞机全机水平测量点集中测量点法，包括以下步骤：

a、在飞机被遮挡点一边放置一个平面镜，使激光跟踪仪能测得被遮挡点在平面镜中成的像的坐标；

b、将激光跟踪仪设置在最后的测量站位，使用经过基于统一空间测量网络的usmn计算后的坐标系统；

c、设待测水平点在坐标系统中的坐标，前水平点p1(x1,y1,z1)、后水平点p2(x2,y2,z2)、左水平点p3(x3,y3,z3)和右水平点p4(x4,y4,z4)；所述p1(x1,y1,z1)、p2(x2,y2,z2)和p3(x3,y3,z3)在测量站点直接测得，计算测量p4(x4,y4,z4)。

实施例2

参见图1-图3，基于光学反射原理的飞机全机水平测量点集中测量点法，包括以下步骤：

a、在飞机被遮挡点一边放置一个平面镜，使激光跟踪仪能测得被遮挡点在平面镜中成的像的坐标；

b、将激光跟踪仪设置在最后的测量站位，使用经过基于统一空间测量网络的usmn计算后的坐标系统；

c、设待测水平点在坐标系统中的坐标，前水平点p1(x1,y1,z1)、后水平点p2(x2,y2,z2)、左水平点p3(x3,y3,z3)和右水平点p4(x4,y4,z4)；所述p1(x1,y1,z1)、p2(x2,y2,z2)和p3(x3,y3,z3)在测量站点直接测得，计算测量p4(x4,y4,z4)。

所述步骤a中，激光跟踪仪测被遮挡点在平面镜中成的像的坐标，具体是指当被测点a被遮挡时，通过增加平面镜进行测量，先固定放置平面镜，并在平面镜前固定标定点b，用于标定平面镜的位置，直接测量标定点b在测量系统坐标系下的坐标b(xb,yb,zb)及在平面镜中所成虚像的坐标b′(xb′,yb′,zb′)；设平面镜所在平面方程为

m(x-x0)+n(y-y0)+t(z-z0)＝0

式中：(x0,y0,z0)为平面镜上一点坐标，(m,n,t)为平面镜法线矢量；

由b和b′点得到平面方程中的未知量：

标定完成后，直接测量被测点a在平面镜中所成的虚像点a′的坐标(xa′,ya′,za′)，a与a′点镜面对称，两点连线的中点也在平面上，且两点连线与镜面法线平行，得到

对上式简化后得到

式中：k＝2mx0+2ny0+2tz0；(m,n,t)、(x0,y0,z0)为标定已知量；(xa′,ya′,za′)为实测值，将这些已知量带入上式解算得到(xa,ya,za)。

实施例3

参见图1-图3，基于光学反射原理的飞机全机水平测量点集中测量点法，包括以下步骤：

a、在飞机被遮挡点一边放置一个平面镜，使激光跟踪仪能测得被遮挡点在平面镜中成的像的坐标；

b、将激光跟踪仪设置在最后的测量站位，使用经过基于统一空间测量网络的usmn计算后的坐标系统；

c、设待测水平点在坐标系统中的坐标，前水平点p1(x1,y1,z1)、后水平点p2(x2,y2,z2)、左水平点p3(x3,y3,z3)和右水平点p4(x4,y4,z4)；所述p1(x1,y1,z1)、p2(x2,y2,z2)和p3(x3,y3,z3)在测量站点直接测得，计算测量p4(x4,y4,z4)。

所述步骤a中，激光跟踪仪测被遮挡点在平面镜中成的像的坐标，具体是指当被测点a被遮挡时，通过增加平面镜进行测量，先固定放置平面镜，并在平面镜前固定标定点b，用于标定平面镜的位置，直接测量标定点b在测量系统坐标系下的坐标b(xb,yb,zb)及在平面镜中所成虚像的坐标b′(xb′,yb′,zb′)；设平面镜所在平面方程为

m(x-x0)+n(y-y0)+t(z-z0)＝0

式中：(x0,y0,z0)为平面镜上一点坐标，(m,n,t)为平面镜法线矢量；

由b和b′点得到平面方程中的未知量：

标定完成后，直接测量被测点a在平面镜中所成的虚像点a′的坐标(xa′,ya′,za′)，a与a′点镜面对称，两点连线的中点也在平面上，且两点连线与镜面法线平行，得到

对上式简化后得到

式中：k＝2mx0+2ny0+2tz0；(m,n,t)、(x0,y0,z0)为标定已知量；(xa′,ya′,za′)为实测值，将这些已知量带入上式解算得到(xa,ya,za)。

所述步骤c中，计算测量p4(x4,y4,z4)，具体是指用三脚架分别固定平面镜和一个固定点，平面镜的位置和姿态可调，使得在激光跟踪仪一侧可通过平面镜中看到p4(x4,y4,z4)的像，并保留p4(x4,y4,z4)顶升后依然可从激光跟踪仪一侧看到余量；分别直接测量p5(x5,y5,z5)和通过平面镜测量p5(x5,y5,z5)的像p5'(x5,y5,z5)以及p4'(x4,y4,z4)，计算得到p4(x4,y4,z4)。

通过平面镜法测量遮挡点，是在飞机被遮挡点一边放置一个平面镜，平面镜放置的位置保证激光跟踪仪能够测得被遮挡点在平面镜中成的像的坐标。再利用平面镜原理计算出被遮挡的测量点的坐标，较现有技术而言，节省了由于激光跟踪仪转站导致必须重新将激光跟踪仪坐标系统一到地面坐标系的时间，使操作简便化，有效提高了称重测重心试验的效率。