[发明专利]用于测量飞机内部空间的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述对细长物体的内部空间进行测量的方法。

背景技术

在设计飞机的内部结构时，需要清楚了解要在其中进行内部构造的机身或者机身片段的三维几何形状。

众所周知已公开的在先技术是用激光扫描内部空间。通常所执行的是一种球形扫描法，即使得固定激光器围绕两个轴线转动，测量光束以球形扫描方式对内部空间进行扫描。可以根据反射测量光束的传播时间，或者优选根据其干涉原理获得关于反射地点的距离信息。就大致呈圆柱形的飞机内部空间而言，所得到的测量点的质量差异很大，因为如果测量光束的入射角平缓，或者激光器所在位置与测量光束入射点之间的距离较大，测量结果就会具有比较大的误差。

已公开的在先技术中同样也包括轮廓测量法或者轮廓扫描法。如果采用轮廓测量法，则使得测量光束在一个平面内仅围绕一个轴线旋转，较为典型的是垂直于待测量内部空间纵轴线的平面。在轮廓测量过程中，或者在数次轮廓测量之间，可使得测量激光器在该轴线上或者平行于该纵轴线运动。如果采用轮廓扫描法，测量光束通常垂直或者近似垂直于待测量平面，从而可获得更好的测量质量。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种文章开头所述类型的方法，尤其能对细长内部空间进行简单、高质量测量。使得扫描平面从内部空间的全局坐标系以倾斜角α围绕y轴倾斜，并且/或者以倾斜角γ围绕z轴、优选围绕y轴和z轴倾斜，即可实现本发明的目的。

按照本发明所述，能够以高效和尽可能均匀的分辨率对例如大致呈圆柱形的飞机内部空间进行测量。因为测量光束的入射角以及与待测量区域之间的距离波动均小于现有技术条件下的球形扫描法，所以本发明所述的方法具有可以估测并且比较小的测量误差。通过测量获得的点云本身数据量庞大，难以进行处理。按照本发明所述，可优选采用一种网格法生成描绘被测内部空间的网格，然后将其作为继续进行处理的依据。由于本发明的误差比较小而且均匀，并且也可尽可能覆盖以下将要描述的侧凹部分，因此本发明能够为这种网格计算提供良好的基础数据。

首先对本发明所用的几个术语进行解释。本发明所述的方法可用来测量细长物体的内部空间。所述细长物体例如可以是飞机的机身、轨道车辆或者类似物体。因此尤其涉及交通工具的内部空间。在该内部空间中建立一个假想的直角坐标系。该坐标系的纵轴x指向纵向，在交通工具中通常指向行驶方向。y轴是垂直于x轴的横轴，例如指向飞机的机翼方向。z轴是竖轴(垂轴)。将该坐标系称作内部空间的全局坐标系，如图2所示。如果使得图2中所示的扫描平面8从yz平面(附图标记9)围绕y轴旋转，则以α表示倾斜角。如果使得扫描平面从yz平面围绕竖轴z旋转，则以γ表示相应的角度(在图2中没有绘出)。

按照本发明所述执行一种激光轮廓扫描。该术语表示让激光器的测量光束围绕某一轴线旋转、并且在某一平面中进行测量的过程。在轮廓扫描过程中或者在各次轮廓扫描之间使得激光扫描器例如平行于x轴穿过内部空间，即可获得内部空间的完整图像。按照本发明所述，扫描平面从内部空间的全局坐标系以倾斜角α围绕y轴倾斜，并且/或者以倾斜角γ围绕z轴、优选围绕y轴和z轴倾斜。这就意味着扫描平面并不与某一个从全局坐标系的轴展开的平面重合，例如通常不与垂直的yz平面重合。围绕上述轴中至少一个轴倾斜表示围绕该全局坐标系的至少一个轴倾斜。围绕y轴倾斜就是使得扫描平面例如从全局坐标系的垂直yz平面向外倾斜。按照本发明所述，扫描平面可以围绕该全局坐标系的两个轴或者所有三个轴倾斜。优选例如围绕全局坐标系的y轴和z轴倾斜。如果由于结构原因使得测量光束被扫描器外壳遮蔽而干扰测量，另外还可以比如有利地围绕x轴倾斜。

这种使扫描平面倾斜的方式有助于更好地覆盖被扫描表面中可能存在的侧凹。由于扫描平面相对于yz平面倾斜，因此测量光束并非垂直、而是以根据扫描平面倾斜幅度的某一角度投射到通常大致呈圆柱形的内部空间表面上。但该角度(不同于球形扫描)基本上在全部待测量内部空间范围内保持不变，从而也使得内部空间所有区域的测量精度基本上一致。

以这种通常将测量光束倾斜投射到待测量的内部空间表面上的方式，能够更好地覆盖可能存在的侧凹，并且可以对其进行测量。所述侧凹例如可以是将要安装于内部空间中的设备或装置的容纳腔或者其它固定装置。由于通常要在准备或者规划内部结构时对内部空间进行测量，因此对这些与装配有关的内部空间区域进行测量通常有特别重要的意义。