一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统的制作方法

本发明属于航空系统，涉及一种飞机燃油的测量系统，具体是指一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统。

背景技术：

1、飞机燃油测量是飞机燃油系统的核心功能之一，主要作用为实时准确地获得飞机的载油量及其在油箱中的分布。燃油油量是飞机最大的可变重量，实时、准确地测量油箱中的剩余油量，对于合理地调整燃油在各油箱中的分布、有效地实现最优化的用油顺序控制、精确计算飞机续航时间、控制飞机重心、改善飞机的操纵性和稳定性都有重要意义，同时也有助于最大化利用飞机有效载重，满足飞行任务实时科学规划的要求。

2、目前，国内的飞机燃油液位测量仍旧使用电容式燃油测量系统，且测量精度、可靠性、可维护性等技术性能与外国同类飞机相比还有一定的差距。由于电容式油位传感器本身原理特性的限制，在航空领域的长时间应用中暴露了很多的问题与缺陷，如传感器主要结构为同轴的内外铝合金圆柱，电容两极面积较大因此易受电磁干扰影响输出错误数据。电容式油量测量系统通过检测油位传感器高度数据，结合飞机姿态传感器数据查表得到剩余油量。由于每根电容式油位传感器只能提供油面在一个点位上的测量，受传感器覆盖范围限制电容式油量测量系统通常只能在一定姿态范围内提供较精确油量数据，为了扩大采集范围往往需要布置大量传感器，如一般中型民航客机上通常需要在油箱内部安装三十余根电容式油位传感器，这也导致安装及维护非常繁琐。

3、基于视觉的液位测量技术通过图像采集装置将待测目标转化成数字图像信号，再通过图像处理系统的转换和计算得到液位测量结果。随着算法进步及相机性能提升，视觉式液位测量技术也在不断发展，但在油箱油量测量这种较复杂环境下的应用案例近于空白。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，具有测量精度高、传感器数量少、安装维护便捷等优点。

2、为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

3、一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，包括视觉传感器、图像处理装置、数据解算装置和显示装置，在飞机油箱侧面设置开口或透明观察窗，将视觉传感器放入开口处或透明观察窗外，对飞机油箱内部的燃油图像进行采集；采集后的图像信息发送给图像处理装置进行图像处理后，将数据发送给数据解算装置，数据解算装置将数据解算成燃油量后发送给显示装置显示。

4、进一步的，视觉传感器安装在飞机油箱侧面开口中时，视觉传感器壳体与飞机油箱之间设置密封结构。

5、进一步的，视觉传感去的镜头设有疏水涂层。

6、进一步的，还包括光源和光源控制装置，光源为飞机油箱内部提供照明，光源控制装置控制光源的频率。

7、进一步的，光源控制装置控制光源调光频率与视觉传感器采集频率相匹配，使得视觉传感器与光源的协同工作，防止在视觉传感器采集图像时光源处于暗状态。

8、进一步的，光源通过油箱开口或透明观察窗口向油箱内部发射可见光或不可见光，光源安装于油箱通常不被燃油覆盖的区域。

9、进一步的，光源通过油箱开口发射电磁波时，光源与油箱开口连接处设有密封装置。

10、进一步的，光源与视觉传感器一体化布置。

11、进一步的，图像处理装置对视觉传感器所采集原始数据进行图像增强处理，包括降低图像噪音、矫正镜头畸变和突出边缘特征。

12、进一步的，数据解算装置将处理后的图像数据根据不同图像与油量间对应关系解算成燃油油量，数据解算装置首先解算出剩余燃油体积，再利用燃油密度数据计算获得燃油重量。

13、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

14、1、本发明通过采用视觉传感器采集油箱内部燃油图像信息，然后将所采集的原始图像信息首先进行增强处理，以降低原始图像中的噪点、畸变等干扰；不同油量下燃油在油箱中形成的图像特征也不同，系统中的数据解算装置内存储有事先建立的燃油图像与当前时刻油量对应关系，处理后的燃油图像将在数据解算装置中解算，获得与该燃油图像所对应的油量数据，并将获得的油量数据传输至显示装置。

15、2、本系统通过视觉传感器采集蕴含有燃油油量信息的图像信息，从图像信息中解算获得油量，相比现在所普遍采用的电容式燃油测量系统单个采集传感器的采集范围更大，对传感器数量需求降低，更多的采样点提升了动态测量精度，并且不需要在油箱内部进行传感器铺设，使得系统具有测量精度高、传感器数量少、安装维护便捷等优点。

16、3、本发明相对于其他如激光照射等非接触方式来采集飞机燃油量，视觉传感器的结构大小远远小于激光发射器，并且不需要对飞机油箱内部进行标识，更不需要建立相应坐标系，使得结构大小可控，且降低了运用困难程度。

技术特征：

1.一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，其特征在于，包括视觉传感器(1)、图像处理装置(4)、数据解算装置(5)和显示装置(6)，在飞机油箱侧面设置开口或透明观察窗，将视觉传感器(1)放入开口处或透明观察窗外，对飞机油箱内部的燃油图像进行采集；采集后的图像信息发送给图像处理装置(4)进行图像处理后，将数据发送给数据解算装置(5)，数据解算装置(5)将数据解算成燃油量后发送给显示装置(6)显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，其特征在于，视觉传感器(1)安装在飞机油箱侧面开口中时，视觉传感器(1)壳体与飞机油箱之间设置密封结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，其特征在于，视觉传感去(1)的镜头设有疏水涂层。

4.根据权利要求1所述的一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，其特征在于，还包括光源(2)和光源控制装置(3)，光源(2)为飞机油箱内部提供照明，光源控制装置(3)控制光源(2)的频率。

5.根据权利要求4所述的一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，其特征在于，光源控制装置(3)控制光源(2)调光频率与视觉传感器(1)采集频率相匹配，使得视觉传感器(1)与光源(2)的协同工作，防止在视觉传感器(1)采集图像时光源(2)处于暗状态。

6.根据权利要求5所述的一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，其特征在于，光源(2)通过油箱开口或透明观察窗口向油箱内部发射可见光或不可见光，光源(2)安装于油箱通常不被燃油覆盖的区域。

7.根据权利要求6所述的一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，其特征在于，光源(2)通过油箱开口发射电磁波时，光源(2)与油箱开口连接处设有密封装置。

8.根据权利要求4所述的一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，其特征在于，光源(2)与视觉传感器(1)一体化布置。

9.根据权利要求1所述的一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，其特征在于，图像处理装置(4)对视觉传感器(1)所采集原始数据进行图像增强处理，包括降低图像噪音、矫正镜头畸变和突出边缘特征。

10.根据权利要求1所述的一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，其特征在于，数据解算装置(5)将处理后的图像数据根据不同图像与油量间对应关系解算成燃油油量，数据解算装置(5)首先解算出剩余燃油体积，再利用燃油密度数据计算获得燃油重量。

技术总结
本发明属于航空系统技术领域，公开了一种基于视觉传感器的飞机燃油测量系统，包括视觉传感器、图像处理装置、数据解算装置和显示装置，在飞机油箱侧面设置开口或透明观察窗，将视觉传感器放入开口处或透明观察窗外，对飞机油箱内部的燃油图像进行采集；采集后的图像信息发送给图像处理装置进行图像处理后，将数据发送给数据解算装置，数据解算装置将数据解算成燃油量后发送给显示装置显示。本发明通过非接触式方法获得的油量数据，采集范围更大，对传感器数量需求降低，更多的采样点提升了动态测量精度，并且不需要在油箱内部进行传感器铺设，使得系统具有测量精度高、传感器数量少、安装维护便捷等优点。

技术研发人员：朱虹宇,邵一舟,尹涛
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15