[發明專利]對表面的位置進行遠程光學測量的方法和設備

在審

• 申請號: 202010012222.0
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111435071A
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 大衛·M·科恩克;馬克·道格拉斯·富勒;杰瑞·A·詹姆斯;蒂莫西·P·黃
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 王紅艷

本公開涉及對表面的位置進行遠程光學測量的方法和設備。用于對測量表面相對于參考位置的位置進行光學測量的系統和方法。該系統是無線網絡，系統包括位于中央的數據獲取計算機以及多個位于遠程的傳感器模塊，傳感器模塊安裝在中央接收器的無線通信范圍內的不同位置。每個傳感器模塊被安裝到夾具上，夾具被制成專用于控制面位置并且嵌入有RFID標簽以指示夾具位置。傳感器模塊的光學部件被選擇以能夠指示測量表面相對于參考位置的線性位置并隨后廣播測量結果。廣播結果被中央接收器接收并被數據獲取計算機處理，數據獲取計算機裝有顯示測量數據的人機界面軟件。

技術領域

本文公開的技術整體上涉及用于對測量表面相對于參考位置的位置進行測量的系統和方法。特別地，本文公開的技術涉及用于根據交通工具操作員的控制校準轉向裝置的系統和方法，更具體地，涉及根據飛機操作員的控制校裝飛機控制面。

背景技術

流體動力學包括空氣動力學和流體力學的學科，以優化交通工具控制面上的流體流動。在交通工具移動期間，操作員精準地移動控制面以產生轉向力，從而在指定路徑中指引交通工具并實現行駛期間的穩定性。例如，可以調節方向舵以使飛機轉向，或者水平尾翼上的升降舵可以被定位以穩定升力。通常將復雜的三維形狀用作控制面以優化燃料消耗量并提供有效操作。這些形狀結合其他表面決定了交通工具的性能特性。

已知用于校準控制面(control surfaces，操縱面)和相關系統的各種校裝方法(rigging methods)。可樞轉的控制面(例如方向舵、升降舵、副翼或襟副翼)可以使交通工具(例如飛機)轉向。控制面形狀的偏差可能使交通工具控制與控制面之間的關系失真。校準是通過建立對準特征作為控制面的一部分來恢復該關系，對準特征可以與交通工具已知控制設置關聯的交通工具上的校裝點對準。計量裝置和/或計算機軟件可以用于校準。計量裝置可以限定交通工具上的參考表面(例如包括多個線性測量標記的對準分度板)、控制面的旋轉軸以及對準特征的目標位置(例如中點位置或零點位置)之間的位置關系。通過將控制面操縱到相對于參考表面的目標關系，對準特征在控制面上的位置可以相對于操作員的控制校準。以這種方式，操作員的控制可以被校裝成準確地反映控制面的真實位置，從而改善交通工具性能。

目前在一些飛機上用于控制面校裝的工具在確保測試準確性以及飛機和人員安全性方面存在問題。需要一種系統和方法，能夠使用戶通過非接觸手段測量各種控制面的位置以進行校裝。

發明內容

下面詳細公開的主題涉及用于對測量表面相對于參考位置的位置進行光學測量的系統和方法。該系統是無線網絡，系統包括位于中央的數據獲取計算機以及一組(以下稱為“多個”)位于遠程的傳感器(以下稱為“傳感器模塊”)，傳感器模塊安裝在中央接收器的無線通信范圍內的不同位置。每個傳感器模塊被配置為對測量表面相對于參考位置的位置進行測量并隨后廣播測量結果，其中廣播結果被中央接收器接收并被數據獲取計算機處理。數據獲取計算機裝有顯示測量數據的人機界面軟件。

根據下面詳細公開的示例性實施方式，傳感器模塊安裝到飛機上，用于控制面校裝程序。包括多個傳感器模塊的系統在下文中將被稱為“遠程光學控制面指示系統”，多個傳感器模塊被安裝到飛機上并且被配置為對控制面相對于參考位置的位置進行測量并隨后廣播測量結果。遠程光學控制面指示系統允許用戶通過非接觸手段對控制面的位置進行測量以用于校裝，從而消除人員接觸危害性飛機能量的風險。

更具體地，遠程光學控制面指示系統包括一組相同的傳感器模塊，這些傳感器模塊被固定到各種飛機位置上以用于飛行控制校裝目的。這些傳感器配備有對飛行控制面相對于相鄰飛機幾何形狀的位置進行測量的光學部件。傳感器通過定制的夾具組件被分度到飛機，每個夾具組件具有用于識別夾具和附接到該夾具的傳感器的裝置。測量值被無線發送到裝有數據獲取(DAQ)軟件應用程序的位于中央的計算機。DAQ計算機能夠向傳感器模塊發送簡單的遠程命令。工具箱配備有用于軟件調零的傳感器調零托架組件。當遠程光學控制面指示系統用于飛行控制校裝目的時，生成指示控制面何時處于其零點(中點)位置的數據信號。【如本文所用，術語“零點位置”和“中點位置”是同義的】。