[发明专利]一种飞行器旋转角度的测量方法及系统

说明书

本发明提供一种飞行器旋转角度的测量方法及系统，方法包括：待测飞行器舵面上贴附编码标志点贴纸；标定采集设备；通过标定好的采集设备采集编码标志点贴纸的编码标志点的图像并重建编码标志点的三维点云模型，计算所述飞行器舵面的旋转轴；分别采集起始位置和旋转后终点位置的所述编码标志点贴纸的编码标志点的图像并分别重建三维点云模型结合和旋转轴建立目标坐标系；在目标坐标系中，通过计算起始位置的三维点云模型和旋转后终点位置的三维点云模型中各个相同的编码标志点之间的夹角得到待测飞行器舵面的旋转角度。采用光学测量方法，相比传统手工测量方法不会对飞行器舵面产生机械性破坏；方法操作简单，测量结果准确。

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，尤其涉及一种飞行器旋转角度的测量方法及系统。

背景技术

飞行器舵面角测量是飞行器地面总装测试中的一个重要测试项目，通过控制指令发出的飞行器舵面的旋转角度与舵面实际的旋转角度的对比，可以测试飞行器电子控制系统和机械传动系统之间的匹配性是否合格。目前在飞行器旋转角度测量领域主要有以下三种测量方案：1、基于量角器的测量方法；2、基于倾角传感器的测量方法；3、基于单目视觉系统的测量方法。基于量角器的测量方法为是在舵面旋转后，通过量角器测量舵面与固定机翼之间的夹角来得到舵面的旋转角度。基于倾角传感器的测量方法是将倾角传感器利用夹具等工装固定在舵面上，通过角度传感器测量舵面的旋转角度。单目视觉系统通过拍摄贴附于舵面表面的圆的图像，经数字图像处理后确定特征圆的坐标，利用针孔成像和射影变换原理建立物像空间坐标解算模型，计算出特征圆的法线相对方向和圆心的相对位置，舵面角位移由该圆的法线方向偏转得到旋转角度。

量角器的测量方法操作流程繁琐复杂，精度低，在舵面非平面的情况下难以进行测量。传感器安装在飞行器舵面上的固定方式主要有捆绑和夹紧两种，无论哪种方式都存在着很难确定传感器测量轴与舵面转轴之间的空间位置关系的难题，同时固定传感器的工装安装在飞行器舵面上存在着过夹紧导致伤害飞行器舵面、欠夹紧导致工装脱落的风险，舵面旋转时，无法实时监测工装的夹紧状态。单目视觉可测量角度范围小，通过特征圆圆心法向计算角度的方法精度低。

现有技术中缺乏一种精确的飞行器旋转角度的测量方法及系统。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供了一种飞行器旋转角度的测量方法及系统。

本发明采用的技术方案如下所述：

一种飞行器旋转角度的测量方法，包括如下步骤：S1：待测飞行器舵面上贴附编码标志点贴纸；S2：标定采集设备；S3：通过标定好的所述采集设备采集所述编码标志点贴纸的编码标志点的图像并重建所述编码标志点的三维点云模型，通过所述三维点云模型计算所述飞行器舵面的旋转轴；S4：通过所述采集设备分别采集起始位置和旋转后终点位置的所述编码标志点贴纸的编码标志点的图像并分别重建三维点云模型，根据两个所述三维点云模型和所述旋转轴建立目标坐标系；S5：在所述目标坐标系中，通过计算所述起始位置的三维点云模型和所述旋转后终点位置的三维点云模型中各个相同的所述编码标志点之间的夹角得到所述待测飞行器舵面的旋转角度。

优选地，粘贴至少5个不同的所述编码标志点贴纸。

优选地，通过获取带有编码标志点的标定板在至少8个不同位置和姿态的图像标定所述采集设备。

优选地，所述步骤S3包括：S31：通过所述编码标志点的编码值找到不同角度下的所述三维点云模型中相同的所述编码标志点，得到所述编码标志点的三维坐标点；S32：对每个所述编码标志点对应的所述三维坐标点进行空间圆拟合运算，得到每个所述编码标志点对应的空间圆圆心的三维坐标点；S33：对每个所述编码标志点对应所述空间圆圆心的三维坐标点进行直线拟合运算，得到目标向量，其中，所述目标向量为所述旋转轴。

优选地，所述不同角度至少包括5个角度。