[發(fā)明專利]一種利用照相對(duì)飛機(jī)靜力試驗(yàn)中位移量進(jìn)行測(cè)量的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410544551.4
• 申請(qǐng)日: 2014-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104236469A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王河偉;馬海金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州辰維科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/03
• 分類號(hào): G01B11/03
• 代理公司: 鄭州天陽(yáng)專利事務(wù)所(普通合伙) 41113
• 代理人: 童冠章

1.一種利用照相對(duì)飛機(jī)靜力試驗(yàn)中位移量進(jìn)行測(cè)量的方法，其特征在于，包括以下步驟：

一、安裝相機(jī)

在飛機(jī)上方通過(guò)支架安裝相機(jī)，共采用8臺(tái)相機(jī)，其中四臺(tái)為一組，每組相機(jī)可以作為單個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立使用，安裝時(shí)，保證待試驗(yàn)的飛機(jī)結(jié)構(gòu)的每個(gè)被測(cè)點(diǎn)至少在其中3臺(tái)相機(jī)的視場(chǎng)中，而在測(cè)量過(guò)程中只要有兩臺(tái)相機(jī)可以拍攝到被測(cè)點(diǎn)就可以測(cè)得被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，這樣在一個(gè)相機(jī)被遮擋的情況下，仍能測(cè)到被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，提高系統(tǒng)測(cè)量的穩(wěn)定性；所述的相機(jī)均經(jīng)控制器與計(jì)算機(jī)相連；

二、對(duì)相機(jī)進(jìn)行定向，確定相機(jī)之間的相對(duì)位置及姿態(tài)關(guān)系

一共采用了8臺(tái)相機(jī)，其中每四臺(tái)相機(jī)為一組進(jìn)行定向，定向過(guò)程如下：

(1)確定一臺(tái)相機(jī)為相機(jī)坐標(biāo)系的零點(diǎn)相機(jī)，這臺(tái)相機(jī)的投影中心為坐標(biāo)系原點(diǎn)；

(2)通過(guò)坐標(biāo)解算，對(duì)零點(diǎn)相機(jī)與其臨近的相機(jī)進(jìn)行定向，具體方法為，通過(guò)飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的已知的控制點(diǎn)，利用后方交會(huì)解算，即可得到零點(diǎn)相機(jī)和與其臨近的相機(jī)的攝影中心S1、S2的位置及其與像片面p1、p2的朝向關(guān)系，即得，兩相機(jī)的位置及姿態(tài)；

所述的控制點(diǎn)為飛機(jī)上在靜力試驗(yàn)過(guò)程中始終保持不動(dòng)的已知點(diǎn)，控制點(diǎn)至少有4個(gè)；

(3)根據(jù)已定向的相機(jī)與零點(diǎn)相機(jī)，用同樣的方法，逐步的對(duì)其他相機(jī)進(jìn)行定向；

(4)當(dāng)所有相機(jī)都完成定向后，對(duì)所有相機(jī)進(jìn)行光束法平差，得出每個(gè)相機(jī)最終的位置與姿態(tài)。

三、安裝工裝

將工裝(1)安裝在飛機(jī)上，該安裝位置在靜力試驗(yàn)過(guò)程中始終保持不動(dòng)，裝上有五個(gè)攝影標(biāo)志(1a)，建立一個(gè)工裝坐標(biāo)系(X’,Y’,Z’)，這五個(gè)點(diǎn)在工裝坐標(biāo)系(X’,Y’,Z’)下的坐標(biāo)已知；

四、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

照相測(cè)量的得到的數(shù)據(jù)是在相機(jī)坐標(biāo)系(U,V,W)下，最后的測(cè)量結(jié)果要轉(zhuǎn)化到飛機(jī)坐標(biāo)系下(X,Y,Z)；

所述的相機(jī)坐標(biāo)系以相機(jī)投影中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，U軸、V軸分別平行于像平面中相互垂直的兩條邊，W軸與U軸、V軸垂直組成右手坐標(biāo)系；

所述的飛機(jī)坐標(biāo)系以機(jī)身上某不動(dòng)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，X軸為飛機(jī)飛行方向，Y軸平行于飛機(jī)翼展方向，Z軸豎直向上組成右手坐標(biāo)系；

其中，所述的工裝坐標(biāo)系(X’,Y’,Z’)與飛機(jī)坐標(biāo)系(X,Y,Z)的關(guān)系已知，為了建立飛機(jī)坐標(biāo)系(X,Y,Z)，需要通過(guò)所述的工裝坐標(biāo)系(X’,Y’,Z’)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，工裝上有五個(gè)攝影標(biāo)志在工裝坐標(biāo)系下的坐標(biāo)已知，通過(guò)照相測(cè)量得到工裝上面五個(gè)點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，然后進(jìn)行公共點(diǎn)轉(zhuǎn)換，求出相機(jī)坐標(biāo)系到工裝坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，然后把相機(jī)的定向參數(shù)轉(zhuǎn)換到工裝坐標(biāo)系下，由于工裝坐標(biāo)系與飛機(jī)坐標(biāo)系關(guān)系已知，這樣就把相機(jī)坐標(biāo)系下的測(cè)量點(diǎn)統(tǒng)一到了飛機(jī)坐標(biāo)系下。

具體公共點(diǎn)轉(zhuǎn)換過(guò)程如下：

(1)相機(jī)坐標(biāo)系與工裝坐標(biāo)系的關(guān)系可用下式表示：

其中(dx,dy,dz)分別表示(U,V,W)三個(gè)坐標(biāo)軸方向的平移量，表示三個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)量；式(1)中共六個(gè)未知數(shù)一個(gè)公共點(diǎn)可列出三個(gè)方程，式(1)為三個(gè)方程，則至少兩個(gè)公共點(diǎn)即可完成公共點(diǎn)轉(zhuǎn)換；工裝上共有五個(gè)點(diǎn)，利用最小二乘原理求解出六個(gè)未知數(shù)；

(2)工裝坐標(biāo)系與飛機(jī)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下式：

XYZ=X′Y′Z′+ΔXΔYΔZ---(2)]]>

其中(ΔX,ΔY,ΔZ)為已知量，分別表示(X',Y',Z')在三個(gè)軸方向上的平移量；

(3)結(jié)合式(1)與式(2)可以得到，從相機(jī)坐標(biāo)系到飛機(jī)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換公式如下：

五、進(jìn)行靜力試驗(yàn)

開(kāi)始對(duì)待試驗(yàn)的飛機(jī)部位加載靜荷載，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制相機(jī)進(jìn)行拍照，采集到的相片通過(guò)步驟四所述的方法進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到測(cè)量點(diǎn)在飛機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，即得到測(cè)量部位的位移量。