[发明专利]飞机结构变形测量与损伤分级的数字化测量系统及方法

权利要求书

1.飞机结构变形测量与损伤分级的数字化测量系统，其特征是，所述数字化测量系统的组成包括：激光跟踪仪、激光雷达、数据采集与处理系统，数据采集与处理系统与激光跟踪仪、激光雷达通讯连接，其中：

激光跟踪仪用于飞机上关键点的三维坐标；

激光雷达用于检测形状不规则的自由曲面,得到曲面结构损伤情况；

数据采集与处理系统负责存储飞机结构数据，作为飞机结构变形测量和损伤分级的标准；进行设备测量坐标系与飞机理论坐标系的拟合，构建统一的测量网络；测量数据的采集和处理。

2.根据权利要求1所述的飞机结构变形测量与损伤分级的数字化测量系统，其特征在于，所述数字化测量系统还包括柔性工装，所述柔性工装的结构包括支撑单元和定位支撑体，其中支撑单元的高度可调节，用于支撑和固定定位支撑体；定位支撑体用于安装不同的托架接头或定位件。

3.飞机结构变形测量与损伤分级的数字化测量方法，其特征是，所述方法通过激光跟踪仪测量飞机上的关键点的三维坐标；通过激光雷达检测飞机蒙皮曲面数据；通过数据采集与处理系统将激光跟踪仪和激光雷达的测量数据采集，处理，进行设备测量坐标系与飞机理论坐标系的拟合，构建统一的测量网络，生成飞机结构损伤检测报告。

4.根据权利要求3所述的飞机结构变形测量与损伤分级的数字化测量方法，其特征是，所述数据采集与处理系统存储飞机结构数据，作为飞机结构件变形测量和损伤分级的标准；

所述飞机结构数据包括：飞机结构三维数字化模型，飞机结构修理手册规定的允许蒙皮凹坑尺寸、皱褶长度，以及适用不同修理方式的损伤级别，飞机水平测量数据及公差，包括机翼、机身组件的水平测量数据，机翼关键点之间的几何关系，翼尖、机身关键点的距离。

5.根据权利要求4所述的飞机结构变形测量与损伤分级的数字化测量方法，其特征是，所述方法根据飞机结构尺寸、受力与形变特征、设备测量范围和精度，选取表征飞机结构变形的3个或3个以上测量点作为测量基准点；通过使用各激光跟踪仪和激光雷达设备对测量基准点进行测量，得到各测量设备坐标系下测量基准点的坐标值，结合飞机理论坐标系下的测量基准点的坐标值，通过坐标转换解算出各测量坐标系到飞机理论坐标系的转换参数，实现设备测量坐标系与飞机理论坐标系的转换。

6.根据权利要求5所述的飞机结构变形测量与损伤分级的数字化测量方法，其特征是，所述数据采集与处理系统将采集到的实测数据与预存的飞机结构数据比较，得出实际的飞机结构的点或型面与理论上飞机结果相应的点或型面的距离误差，结合预先输入的损伤限制和级别判据，生成飞机结构损伤检测报告；

所述飞机结构损伤检测报告包含具体的超差数据和误差向量模型图、损伤级别三维图，以数据和图形的模式直观准确的显示变形超差的具体位置和数据点。

7.根据权利要求6所述的飞机结构变形测量与损伤分级的数字化测量方法，其特征是，所述方法实现步骤包括内容如下：

(1)根据测量要求和被测工件特征属性，调整好激光跟踪仪、激光雷达与待测部件之间的相对位置；

启动设备，完成激光跟踪仪和激光雷达的校正和标定工作；

进行数据采集与处理系统调试，导入飞机理论数据模型和结构变形、损伤分级标准；

(2)根据待测部件尺寸、特征、设备测量范围和精度综合考虑，在待测部件上选择选取3个或3个以上公共基准点并安装好靶球并设置补偿参数，分别用激光跟踪仪和激光雷达对所述公共基准点进行测量；

(3)使用数据采集与处理系统将各设备测量坐标系下基准点的测量坐标值与理论坐标值进行坐标转换，解算出从测量坐标系到设计坐标系的转换参数，实现设备测量坐标系与设计坐标系的统一；

(4)用激光跟踪仪测量待测点，所述待测点为反映零件是否拉伸、弯曲、扭曲变形的结构关键点；

(5)用激光雷达扫描蒙皮和壁板；

(6)数据采集与处理系统根据导入的飞机理论数据模型和结构变形、损伤分级标准，进行测量数据采集与处理，根据理论点数据和实测点数据，计算得到实测点或型面与理论点或型面的距离误差，生成飞机结构损伤检测报告，分析判定飞机结构变形是否影响到飞机整体结构和飞行性能。