[发明专利]用冰中漫射生成的发光图案测表面上冰厚度的方法和系统

说明书

本发明涉及用于通过使用由冰中的漫射所生成的发光图案而测量特别是航空器的表面上的冰的厚度的方法和系统。根据本发明的系统（1）目的在于提供冰（2）的厚度的估计，而不管在空气/冰的界面的水平处的所述冰的表面的形状。为此，系统（1）测量通过冰（2）中的漫射所生成的发光图案（15）的强度分布，这使得系统（1）能够甚至在空气/冰表面不是平面的时候测量冰（2）的厚度。

技术领域

本发明涉及用于估计表面、特别是航空器表面上的冰的厚度的系统和方法。具体地，本发明涉及用于通过使用由冰中的漫射所生成的发光图案而测量特别是航空器的表面上的冰的厚度的方法和系统。

背景技术

评估和监视航空器（诸如例如机翼）的表面上的冰量是已知的。

光学系统用于此，其包括静止相机和激光器。来自激光器的射束通过冰并且在中心点处照射航空器的表面。射束的光线然后从中心点以所有方向被反射并且这些经反射的光线中的一些在与冰/空气界面接触时被折射，其具有的结果是它们再次被指引朝向航空器的表面，以使得然后在航空器的表面上、在距中心点的非零距离处形成折射斑点。所述系统然后测量在折射斑点和中心点之间的距离并且获得冰的厚度，这通过从冰的折射角来推断所述冰的厚度。

然而，对于该方法，基于在空气/冰的界面处的光线的折射以及因此基于冰的折射角，为了是可靠的，对于冰表面而言有必要是平面的。实际上，空气/冰界面的任何变形导致光线的不可预测的折射并且因此干扰冰的厚度的测量。冰的表面倾向于在航空器的表面上呈现各种形状，该方法并不保证将有可能在所有情况中测量航空器表面上的冰的厚度。

发明内容

本发明目的在于提供对冰的厚度的估计，而不管在空气/冰界面的水平处的所述冰的表面的形状。

为此，本发明涉及一种用于测量表面上的、特别是航空器的表面上的冰的厚度的系统，所述系统包括：

-光源，所述光源被配置成以这样的方式将准直（collimated）射束投射到所述表面上使得通过所述冰中的漫射而生成发光图案；

-成像设备，所述成像设备被配置成获取包括所述发光图案的冰的图像；

-测量单元，所述测量单元被配置成在所述图像上测量所述发光图案的发光强度分布（profile）；以及

-计算单元，所述计算单元被配置成根据所述发光强度分布以及依据至少一个预定的表（table）而估计存在于表面上的冰的厚度。

通过测量由漫射所生成的发光图案的强度分布，不再考虑冰中在空气/冰的界面处的光线的折射，而是仅仅考虑冰中光的直接漫射，这使得系统能够甚至在空气/冰表面不是平面的时候测量冰的厚度。

根据本发明的各种实施例，分离地或以组合地：

-所述光源具有在200纳米和1微米（200纳米和1微米包括在内）之间的波长；

-所述光源选自：

·激光器；

·脉冲光源；

·在可见带之外发射辐射的光源；

·以多个波长发射辐射的光源；

-所述测量单元被配置成测量强度分布的宽度，所述计算单元被配置成根据强度分布的所述宽度而估计所述冰厚度；

-所述成像设备被配置用于双图像获取；以及

-所述成像设备是高动态范围成像设备。

本发明还涉及一种测量表面上的、特别是航空器的表面上的冰的厚度的方法，所述方法包括以下步骤：

-以这样的方式将准直光束投射到所述表面上以使得通过所述冰中的漫射而生成发光图案；