[發(fā)明專利]飛機殘冰檢測過程中掃描區(qū)域定位裝置

無效

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• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103454220A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 諸葛晶昌;于之靖;高建樹;鄭大川
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/88
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本發(fā)明屬于自動檢測裝置技術領域，特別涉及一種飛機殘冰檢測過程中掃描區(qū)域定位裝置。

背景技術

一旦飛機表面受到冰、雪、霜等污染物的污染，將會直接影響飛機的空氣動力學特性和飛行安全。比如機翼表面厚度的增加將會直接影響邊界層的氣流，進而改變局部機翼的空氣動力學特性。研究表明在3m弦長機翼上每增加0.3mm霜層厚度，機翼的最大升力將明顯減小。同樣機翼前緣呈梯度分布的結冰在側風起飛大迎角的情況下，細小的冰雪霜污染物將有可能造成飛機失速等災難性的后果，據(jù)不完全統(tǒng)計從1969年到2005年，世界上由于結冰引起的飛行事故已經造成500多人死亡，并且造成財產的重大損失。由于飛機表面受冰、雪、霜等污染物的影響時將對飛機飛行安全造成極大的危害，因此各民航組織針對飛機除冰液殘留問題均建立了嚴格的規(guī)范，比如FAR121.629要求，在冬天結冰條件下，飛機起飛前的檢查必須確保沒有冰、雪或霜附著在飛機關鍵部位表面，關鍵部位表面檢測必須在飛機除冰液使用后立即執(zhí)行，同時飛機起飛前必須進行包含冰、雪、霜在內的殘冰檢測。

目前通常采用的殘冰檢測方法是靠除冰檢測人員的視覺和觸覺來完成的。在大多數(shù)情況下，機翼表面所存在的殘冰是可以目視發(fā)現(xiàn)的，但在一些特殊情況下，殘冰的目視檢測很困難，尤其是對特別光滑、清潔的殘冰。因此，作為目視檢測的替代或輔助方法，采用觸覺檢測可以獲得更為可靠的結果。然而由于觸覺檢測受到可觸及范圍的限制，其主要用于機翼前緣及機翼上表面區(qū)域，并且檢測速度緩慢，因此在一定程度上阻礙了除冰活動的進行。另外，上述檢測方法還會出現(xiàn)因眩光影響而引起目視疲勞，并且寒冷作業(yè)條件下的觸覺靈敏度下降等因素也很容易造成殘冰的漏檢，進而可能造成飛行災難或飛行事故。

針對上述人工檢測的不足和缺陷，采用紅外多光譜對殘冰進行檢測的方式得到研究，該方法利用由紅外多光譜像機、紅外光源等構成的系統(tǒng)進行檢測。對于不同的污染表面及污染厚度，其不同波長下的反射、散射和吸收特性不同，利用比色式（多光譜檢測比較）檢測方法可以通過偽彩色圖像的形式顯示殘冰大小和厚度。然而，該方法由于檢測區(qū)域大小的限制，不能一次完成飛機機體表面的殘冰檢測，因此需要人工控制來完成多掃描區(qū)域的切換，結果導致掃描效率低下，并且容易造成漏檢。同時該方法只能確定殘冰在成像區(qū)域中的相對位置，不能確定殘冰在飛機坐標系下的確切位置，從而給進一步的殘冰除冰作業(yè)帶來困難。

發(fā)明內容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠實現(xiàn)對飛機殘冰掃描區(qū)域以及殘冰進行精確定位，提高掃描效率，一定程度上避免漏檢，提高除冰作業(yè)可靠性的飛機殘冰檢測過程中掃描區(qū)域定位裝置。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的飛機殘冰檢測過程中掃描區(qū)域定位裝置包括大視場角視覺定位傳感器、固定支架、三自由度旋轉平臺、紅外多光譜殘冰檢測裝置和主控裝置；其中：

三自由度旋轉平臺的下端固定在機場移動作業(yè)平臺上，在保證大視場角視覺定位傳感器和紅外多光譜殘冰檢測裝置相對位姿關系的基礎上，實現(xiàn)三維空間的全方位掃描；

固定支架安裝在三自由度旋轉平臺的上端，一端與大視場角視覺定位傳感器相連，另一端與紅外多光譜殘冰檢測裝置相接，用于保證大視場角視覺定位傳感器和紅外多光譜殘冰檢測裝置兩者之間的相對固定位姿關系，并通過固定位姿關系的預校準確定出紅外多光譜殘冰檢測裝置相對于飛機機體坐標系的位姿；

大視場角視覺定位傳感器用于對飛機輪廓以及飛機上的特定結構特征點進行成像特征提取，以確定出其相對于飛機機體坐標系的位姿，然后將采集的圖像信息傳送給主控裝置；

紅外多光譜殘冰檢測裝置用于實現(xiàn)掃描區(qū)域內的飛機殘冰檢測，得到飛機殘冰在掃描區(qū)域中的具體位置，然后將采集的圖像信息傳送給主控裝置；

主控裝置同時與大視場角視覺定位傳感器、紅外多光譜殘冰檢測裝置和三自由度旋轉平臺通過導線相連，用于將大視場角視覺定位傳感器和紅外多光譜殘冰檢測裝置傳送的圖像信息經過計算和處理，并實時進行顯示，同時控制三自由度旋轉平臺自由轉動。

所述的主控裝置為計算機。

所述的大視場角視覺定位傳感器為IMPERX的IGV-B2020；紅外多光譜殘冰檢測裝置上紅外多光譜像機為XENICS?XEVA2858。