控制表面校準系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于校準一組換能器(120)的方法和設備。在一個示例性實施例中，設備包括目標裝置(137)、成像裝置(139)和校準器(136)。隨著目標裝置(137)相對于成像裝置(139)圍繞樞軸線(115)旋轉以響應第一結構(110)相對于第二結構(112)圍繞樞軸線(115)的旋轉，成像裝置(139)產生由目標裝置(137)形成的目標(138)的多個圖像(140)，該樞軸線(115)在第一結構(110)和第二結構(112)之間的界面(113)處形成。校準器(136)使用多個圖像(140)識別目標(138)圍繞樞軸線(115)的多個角度(142)。校準器(136)使用多個角度(142)進一步識別校準信息(130)。
【專利說明】控制表面校準系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本公開一般涉及控制表面，具體地，其涉及與飛機結構相關聯(lián)的控制表面。再更具體地，本公開涉及用于校準用于測量在控制表面和飛機結構之間的界面處形成的角度的換能器的方法和設備。
【背景技術】
[0002]飛機可具有任何數(shù)目的控制表面。如本文所用，“控制表面”可是在相對于周圍空氣運動時提供反作用力的裝置或結構。也可稱為飛行控制表面的控制表面在飛行期間可提升或控制飛機?？刂票砻娴睦影ǖ幌抻诮笠怼⒏币?、水平穩(wěn)定器、豎直穩(wěn)定器和其它類型的控制表面。
[0003]諸如襟翼或副翼的控制表面可以被附接到飛機機翼的后緣。例如，控制表面可以使用一個或更多個鉸鏈被附接到機翼以在控制表面和機翼之間形成鉸接界面。控制表面可以圍繞鉸接界面旋轉，以改變針對飛機和/或飛機運動所產生的升力。
[0004]一個或更多個換能器可以被用于測量控制表面圍繞鉸接界面的旋轉。作為一個示例性的例子，換能器可以被定位在將控制表面連接到機翼的鉸鏈處。換能器可包括例如位置傳感器、旋轉傳感器和/或其它類型傳感器。
[0005]每個換能器可以產生指示控制表面圍繞鉸接界面旋轉的角度的輸出值。然而，這些輸出值可以不是期望的角度單位的值，如度。基于將換能器的輸出值與采用期望角度單位的參考角關聯(lián)的表格和/或數(shù)學方程式，由換能器產生的輸出值可以被轉換成采用期望角度單位的角度值。這些表格可由例如換能器的制造商創(chuàng)建。被識別的角度值可以被用于確定飛機的飛行控制系統(tǒng)的控制法則和/或驗證控制法則。
[0006]然而，在一些情況下，被識別的角度值可以不同于控制表面的實際旋轉角度。這種差異是由于，例如，但不限于，換能器安裝在鉸接界面處的方式。因此，換能器在安裝后會需要被校準，以確保正確的角度值被識別。
[0007]用于校準這些換能器的一些當前可用方法會比期望的更困難和/或耗時。這些方法可以包括使用例如但不限于機械量角器、加速計、鐘擺機構、傾角計和/或其它類型的裝置來識別控制表面的實際旋轉角度。然而，使用這些裝置會導致如下結果，即其準確性低于所需的，并且會比所需的更耗時。因此，期望具有考慮到上述問題中至少一些以及其它可能問題的方法和設備。
【發(fā)明內容】
[0008]在一個示例性實施例中，設備包括一個目標裝置、一個成像裝置和一個校準器。隨著目標裝置相對于成像裝置圍繞在第一結構和第二結構之間的界面處形成的樞軸線旋轉以響應第一結構相對于第二結構圍繞該樞軸線旋轉，成像裝置產生由目標裝置形成的目標的多個圖像。校準器使用多個圖像識別目標圍繞樞軸線的多個角度。校準器還使用多個角度進一步識別校準信息。
[0009]在另一示例性實施例中，校準系統(tǒng)包括若干目標裝置、若干成像裝置、一組換能器以及一個校準器。隨著多個目標裝置中的對應目標裝置相對于多個成像裝置中的一個成像裝置圍繞在第一結構和第二結構之間的界面處形成的樞軸線旋轉以響應第一結構相對于第二結構圍繞該樞軸線旋轉，該成像裝置產生由所述對應目標裝置形成的目標的多個圖像。所述一組換能器測量第一結構相對于第二結構圍繞樞軸線的旋轉以產生輸出數(shù)據(jù)。校準器使用所述多個圖像識別目標圍繞樞軸線的多個角度。校準器使用所述多個角度進一步識別校準信息。所述校準信息被用于將所述輸出數(shù)據(jù)轉換成以期望角度單位表示的角度數(shù)據(jù)。
[0010]在又一示例性實施例中，提供用于校準一組換能器的方法。隨著目標裝置圍繞在第一結構和第二結構之間的界面處形成的樞軸線旋轉以響應第一結構相對于第二結構圍繞該樞軸線旋轉，產生由目標裝置形成的目標的多個圖像。使用多個圖像識別所述目標圍繞樞軸線的多個角度。使用所述多個角度識別校準信息。
[0011]本發(fā)明的特征和功能可在本公開的不同實施例中單獨實現(xiàn)，或可被組合到其它實施例中，其中參考下面的具體說明和附圖可看到進一步細節(jié)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]被認為是新穎特征的示例性實施例特性在所附權利要求書中闡明。然而，通過參考本公開示例性實施例的詳細說明并結合附圖閱讀時，將很好地理解示例性實施例以及優(yōu)選的使用模式和其它的目的和特征，附圖中:
[0013]圖1是根據(jù)示例性實施例的以方框圖形式的校準環(huán)境的圖示；
[0014]圖2是根據(jù)示例性實施例的校準環(huán)境的圖示；
[0015]圖3是根據(jù)示例性實施例的成像裝置的放大視圖的圖示；
[0016]圖4是根據(jù)示例性實施例的目標裝置的放大視圖的圖示；
[0017]圖5是根據(jù)示例性實施例的控制表面的運動的幾何表示的圖示；
[0018]圖6是根據(jù)示例性實施例的以流程圖形式的用于校準一組換能器的過程的圖示；
[0019]圖7是根據(jù)示例性實施例的以流程圖形式的用于校準與控制表面相關聯(lián)的一組換能器的過程的圖示；以及
[0020]圖8是根據(jù)示例性實施例的以方框圖形式的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的圖示。
[0021]具體實現(xiàn)方式
[0022]示例性實施例認識到并考慮不同因素。例如，示例性實施例認識到并考慮到期望具有減少校準用于測量控制表面的旋轉的換能器所需要的時間和精力的校準系統(tǒng)。進一步，示例性實施例認識到并考慮到希望具有使用能夠可移除地附接到控制表面的裝置的校準系統(tǒng)。這樣，當飛機在飛行中時，用于校準換能器的裝置可以從飛機移除。因此，飛機的重量和空氣動力性能可以大體上不受校準系統(tǒng)的影響。
[0023]現(xiàn)參考附圖，具體地，參考圖1，根據(jù)示例性實施例以方框圖形式描述校準環(huán)境的圖示。在圖1中的校準環(huán)境100內，校準系統(tǒng)102可以被用于平臺104。平臺104可以采用若干不同形式。在該示例性例子中，平臺104采用空中平臺106的形式。當然，在其它示例性實施例中，平臺104可以是水基平臺、基于空間的平臺或一些其它形式的平臺。
[0024]進一步，空中平臺106可以采用若干不同形式。在該示例性實施例中，空中平臺106可以采用飛機108的形式。然而，在其它示例性實施例中，空中平臺106可以采用無人駕駛飛行器(UAV)、滑翔機或一些其它類型的空中平臺的形式。
[0025]如圖所示，平臺104可以具有與第二結構112相關聯(lián)的第一結構110。如本文所用，當一個部件與另一個部件相“關聯(lián)”時，該關聯(lián)在所描述的例子中是物理關聯(lián)。例如，諸如第一結構110的第一部件可以通過被固定到第二部件、被粘結到第二部件、被安裝到第二部件、被焊接到第二部件、被緊固到第二部件和/或以一些其它合適的方式被連接到第二部件而被認為與諸如第二結構112的第二部件相關聯(lián)。第一部件還可以使用第三部件被連接到第二部件。進一步，第一部件可以通過形成為第二部件的一部分和/或延伸部而被認為與第二部件相關聯(lián)。
[0026]在該示例性實施例中，第一結構110可以通過界面113被附接到第二結構112。界面113可以以若干不同方式實現(xiàn)。例如，但不限于，界面113可以使用任何數(shù)目的鉸接接頭、彈性元件、緊固件、軸承系統(tǒng)和/或其它類型的部件被實現(xiàn)。
[0027]在該示例性實施例中，第一結構110和第二結構112之間的界面113可以形成樞軸線115，第一結構110可以圍繞該樞軸線115旋轉。具體地，第一結構110可以采用經配置相對于第二結構112通過界面113圍繞樞軸線115旋轉的任何物件的形式。
[0028]在該示例性實施例中，對于采用飛機108形式的平臺104，第一結構110可以采用控制表面114的形式，并且第二結構112可以采用機翼116的形式?？刂票砻?14可以是例如但不限于襟翼、副翼、穩(wěn)定器或一些其它形式的控制表面。當然，根據(jù)實施方式，第二結構112可以采用一些其它形式，例如但不限于，飛機108的尾段或屬于飛機108的一些其它類型的第二結構。
[0029]控制表面114圍繞樞軸線115旋轉以改變控制表面114相對于機翼116的角度?？刂票砻?14相對于機翼116的一個位置可以被用作參考位置，在此位置控制表面114相對于機翼116圍繞樞軸線115的角度是已知的。取決于實施方式，這個已知角度可以是大約O度或一些其它角度。
[0030]取決于【具體實施方式】，可以使用一些類型的致動系統(tǒng)或一些其它類型的運動系統(tǒng)改變控制表面114相對于機翼116的角度。在一些情況下，可以通過使用手動定位控制表面114來改變控制表面114相對于機翼116的角度。
[0031]在該示例性實施例中，一組換能器120可以被用于測量控制表面114圍繞樞軸線115的旋轉量。如本文所用，一“組”項目可以包括一個或更多個項目。以此方式，一組換能器120可以包括一個或更多個換能器。一組換能器120可以位于飛機108中和/或上的任何位置以用于測量控制表面114圍繞樞軸線115的旋轉量。
[0032]一組換能器120可以與控制表面114、機翼116、界面113或與飛機108相關聯(lián)的一些其它類型的結構中的至少一個相關聯(lián)。如本文所用，當用于項目列表時，短語“至少一個”意味著可以使用所列項中的一個或更多個的不同組合，并且可能僅需要列表中項目的一個。所述項目可以是具體物件、東西或類別。換句話說，“至少一個”意味著可以使用列表中項目或若干項目的任何組合，而并不是列表中所有的項目都是必須的。
[0033]例如，“項目A、項目B和項目C中的至少一個”可以意味著項目A ;項目A和項目B ;項目B ;項目A、項目B和項目C ;或項目B和項目C。在一些情況下，“項目A、項目B和項目C中的至少一個”可以意味著例如但不限于，兩個項目A、一個項目B和十個項目C ;四個項目B和七個項目C ;或一些其它合適的組合。
[0034]在一個示例性實施例中，一組換能器120可以包括被定位在將控制表面114的內側部分連接到機翼116的第一鉸鏈處的第一換能器121、被定位在將控制表面114的中間部分連接到機翼116的第二鉸鏈處的第二換能器122以及被定位在將控制表面114的外側部分連接到機翼116的第三鉸鏈處的第三換能器123。第一鉸鏈、第二鉸鏈以及第三鉸鏈可以一起形成界面113。
[0035]一組換能器120可以經配置產生輸出數(shù)據(jù)124。取決于一組換能器120的【具體實施方式】，輸出數(shù)據(jù)124可以采用模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字數(shù)據(jù)的形式。輸出數(shù)據(jù)124可以被用于識別任何給定時間點的一組輸出值126。例如，當輸出數(shù)據(jù)124是模擬數(shù)據(jù)時，輸出數(shù)據(jù)可以被轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)以識別每個抽樣時間的一組輸出值126。當輸出數(shù)據(jù)124是數(shù)字數(shù)據(jù)時，一組輸出值126可以包括每個采樣時間的一組輸出值126。
[0036]一組輸出值126可以是在一些給定時間點處控制表面114圍繞樞軸線115的旋轉的測量值。例如，一組輸出值126中對應于第一換能器121的輸出值可以測量控制表面114的內側部分圍繞樞軸線115的旋轉。一組輸出值126中對應于第二換能器122的輸出值可以測量控制表面114的中間部分圍繞樞軸線115的旋轉。一組輸出值126中對應于第三換能器123的輸出值可以測量控制表面114的外側部分圍繞樞軸線115的旋轉。
[0037]然而，一組輸出值126可以不采用期望角度單位128。所需角度單位128可以選自度、弧度或一些其它類型的角度單位中的一個。因此，一組輸出值126會需要被轉換成采用期望角度單位的角度值。
[0038]校準系統(tǒng)102可以被用于產生用于校準一組換能器120的校準信息130。校準信息130可以包括用于將由一組換能器120產生的輸出數(shù)據(jù)124轉換成采用期望角度單位128的角度數(shù)據(jù)的信息。進一步，在一些情況下，校準信息130還可以包括用于調整輸出數(shù)據(jù)124中的誤差的信息。具體地，校準信息130可以被用于識別由一組換能器120產生的每組輸出值126的一組對應角度值131。一組對應角度值131中的每個角度值可以是采用期望角度單位128的相對于機翼116圍繞樞軸線115的旋轉角度。
[0039]在一個示例性例子中，一組對應角度值131可以包括針對一組輸出值126中的每個輸出值的角度。在另一示例性例子中，一組對應角度值131可以包括針對一組輸出值126的一個角度值。
[0040]當平臺104不在使用中時，可以使用校準系統(tǒng)102。例如，當平臺104采用飛機108的形式時，當飛機108在地面上并且沒有飛行時，可以使用校準系統(tǒng)102。
[0041]校準系統(tǒng)102可以包括成像系統(tǒng)132、目標系統(tǒng)134和校準器136。成像系統(tǒng)132可以包括若干成像裝置133。目標系統(tǒng)134可以包括若干目標裝置135。如本文所用，“若干”項目可以包括一個或更多個項目。這樣，若干目標裝置135可以包括一個或更多個目標裝置。進一步，若干成像裝置133可以包括一個或更多個成像裝置。
[0042]在一個示例性例子中，可以需要僅一個成像裝置和僅一個目標裝置。在另一示例性例子中，在若干成像裝置133和若干目標裝置135中的成像裝置和目標裝置的實際數(shù)目可以分別等于一組換能器120中的換能器的實際數(shù)目。進一步，若干成像裝置133和若干目標裝置135可以包括相同數(shù)目的裝置或不同數(shù)目的裝置。
[0043]在一個示例性例子中，若干目標裝置135中的每個可以為若干成像裝置133中的對應成像裝置提供目標。例如，若干目標裝置135中的目標裝置137可以被用于提供若干成像裝置133中的成像裝置139的目標138。
[0044]在一個示例性例子中，目標裝置137可以被附接到控制表面114。成像裝置139可以被附接到界面113和機翼116中的至少一個。目標裝置137和成像裝置139可以被定位成使得由目標裝置137形成的目標138可以在成像裝置139的視野內。
[0045]在一個示例性例子中，目標裝置137可以是光筆，并且目標138可以是由光筆形成的光束。在另一些示例性例子中，目標裝置137可以采用激光裝置、發(fā)光二極管(LED)陣列、光源、具有特殊顏色標記的物件或一些其它類型的目標裝置的形式。進一步，成像裝置139可以是攝像機。攝像機可以選自由紅外攝像機、電光攝像機、紫外線攝像機或一些其它類型攝像機組成的組中的一個。
[0046]校準一組換能器120可以包括在選定持續(xù)時間內和/或通過選定角度范圍圍繞樞軸線115旋轉控制表面114。隨著控制表面114旋轉，成像裝置139可以產生多個圖像140。多個圖像140可以捕捉目標138。當目標138采用光束的形式，目標138可以被捕捉為多個圖像140中的每個圖像內的點目標。這樣,隨著控制表面114圍繞樞軸線115旋轉,成像裝置139產生目標138的多個圖像140。
[0047]成像裝置139可以發(fā)送多個圖像140到校準器136以用于處理?？梢允褂糜布④浖蚱涠叩慕Y合實現(xiàn)校準器136。在一個示例性例子中，可以使用計算機系統(tǒng)141實現(xiàn)校準器136。計算機系統(tǒng)141可以由一個或更多個計算機組成。
[0048]當多于一個計算機存在于計算機系統(tǒng)141中時，這些計算機可以相互通信。進一步，當多于一個計算機存在于計算機系統(tǒng)141中時，這些計算機可以被同步于某公共時鐘。這種類型的同步可以允許產生多個圖像140的時間與由一組換能器120產生輸出數(shù)據(jù)124的時間相匹配。
[0049]在一個示例性例子中，校準器136可以被應用在遠離平臺104的位置。校準器136可以被用于控制目標系統(tǒng)134和/或成像系統(tǒng)132。成像系統(tǒng)132可以經配置使用任何數(shù)目的有線通信鏈路、無線通信鏈路、光通信鏈路和/或其它類型的通信鏈路與校準器136通信。在一些情況下，校準器136可以被應用在平臺104內。例如，當平臺104采用飛機108的形式時，校準器136可以在飛機108的飛行控制系統(tǒng)內被機載地應用在飛機108上。
[0050]校準器136還可以與一組換能器120通信。例如，校準器136可以經配置直接從一組換能器120接收輸出數(shù)據(jù)124。在另一例子中，校準器136可以經配置從飛機108上機載的飛行控制系統(tǒng)接收輸出數(shù)據(jù)124。當然，在其它示例性例子中，校準器136可以以一些其它方式接收輸出數(shù)據(jù)124。例如，校準器136可以通過一些專用飛行測試系統(tǒng)接收輸出數(shù)據(jù) 124。
[0051]校準器136可以使用多個圖像140來識別目標138圍繞樞軸線115的多個角度142。具體地，可以針對多個圖像140中的每個圖像，識別目標138圍繞樞軸線115的角度。多個角度142中的每個角度可以是目標138相對于機翼116圍繞樞軸線115的旋轉角度。
[0052]例如，校準器136首先識別多個圖像140中的圖像143中的目標138的位置作為圖像143的目標位置144。可以關于參考坐標系146識別目標位置144。參考坐標系146可以是以成像裝置139為中心的坐標系。
[0053]進一步，校準器136可以識別樞軸位置148。樞軸位置148可以位于樞軸線115與穿過成像裝置139和目標位置137 二者的平面相交的位置。這個平面基本垂直于樞軸線115。進一步，這個平面沿樞軸線115的位置可以被任意選擇。
[0054]校準器136使用圖像143的目標位置144和樞軸位置148來識別針對圖像143的目標138圍繞樞軸線115的角度150。使用上述方法，校準器136可以識別針對多個圖像140的目標138的多個角度142。
[0055]進一步，校準器136可以使用多個角度142識別校準信息130。在一個示例性例子中，校準信息130可以包括表格152,該表格152識別由一組換能器120產生的每組輸出值126的采用期望角度單位128的一組對應角度值131。多個角度142可以被用于識別對應一組角度值131。
[0056]在一個示例性例子中，成像裝置139可以是成像系統(tǒng)132中的唯一成像裝置，而目標系統(tǒng)134中的若干目標裝置135可以包括多個目標裝置。在這種例中，多個圖像140可以捕捉由這些多個目標裝置形成的目標。可以識別多個圖像140的若干目標裝置135中每個目標裝置的多個角度。
[0057]在該例中，針對諸如圖像143的具體圖像的若干目標裝置135所識別的角度可以取平均以識別控制表面114相對于機翼116圍繞樞軸線115的旋轉角度的總體角度值。一組換能器120可以在產生圖像143的時刻產生一組輸出值126。所識別的總體角度值可以形成一組輸出值126的一組對應角度值131。
[0058]在另一示例性例子中，校準信息130可以包括用于將由一組換能器120產生的任何一組輸出值126轉換成采用期望角度單位128的一組對應角度值131的算法154。算法154可以包括，例如，但不限于，一組等式、一個公式、計算技術、插值技術或一些其它類型的數(shù)學技術中的至少一個。
[0059]這樣，校準器136可以將多個角度142關聯(lián)于輸出數(shù)據(jù)124以形成校準信息130。一旦校準信息130已產生，則在飛機108飛行期間校準信息130可以被發(fā)送到飛機108供使用。目標系統(tǒng)134和成像系統(tǒng)132然后可以從飛機108移除。
[0060]在一個示例性示例中，校準信息130可以被用于產生由飛機108的飛行控制系統(tǒng)所使用的控制法則的輸入數(shù)據(jù)和/或用于驗證這些控制法則。在一些情況下，當飛機108在使用中時，在飛機108飛行測試期間和/或飛機108飛行期間，校準信息130可以被用于向操作員顯示一組對應角度值131，所述操作員例如飛行測試工程師、飛行測試分析工程師、飛行員、地面飛行工程師、系統(tǒng)操作員或一些類型的其它操作員。
[0061]圖1中校準環(huán)境100的圖示并不意味著暗示對示例性實施例可實現(xiàn)的方式的物理或體系結構的限制。除了或代替所示的部件，可使用其它部件。一些部件可以是可選的。另夕卜，呈現(xiàn)方框以例示一些功能部件。當在示例性實施例中實現(xiàn)時，這些方框的一個或更多個可以組合、拆分或者組合并拆分成不同的方框。
[0062]在一些示例性例子中，若干成像裝置133和若干目標裝置135中的成像裝置和目標裝置的實際數(shù)目可以不同于一組換能器120中的換能器數(shù)目。例如，若干成像裝置133中的成像裝置可以被定位在一組換能器120中的一對換能器之間。進一步，在其它示例性例子中，目標裝置可以被配置為附接到機翼116，而成像裝置139可以被配置為附接到控制表面114。
[0063]現(xiàn)參考圖2，根據(jù)示例性實施例描繪校準環(huán)境的圖示。在該示例性例子中校準環(huán)境200是圖1中校準環(huán)境100的一個實施方式的例子。如圖所示，校準系統(tǒng)201存在于校準環(huán)境200內。校準系統(tǒng)201可以是圖1中校準系統(tǒng)102的一個實施方式的例子。
[0064]校準系統(tǒng)201可以被用于機翼202和控制表面204。機翼202和控制表面204可以分別是圖1中機翼116和控制表面114的實施方式的例子。校準系統(tǒng)201可以包括被附接到機翼202的成像裝置206以及被附接到控制表面204的目標裝置208。成像裝置206和目標裝置208可以分別是圖1中成像裝置139和目標裝置137的實施方式的例子。
[0065]如圖所示，控制表面204可以沿箭頭212方向圍繞樞軸線210旋轉?？刂票砻?04可以從第一位置214旋轉到第二位置216，然后到第三位置218。在一些情況下，第二位置216可以被認為是參考位置或默認位置，在此控制表面204相對于機翼202的角度是已知的。在控制表面204旋轉的同時，被附接到控制表面204的目標裝置208也旋轉。成像裝置206可以經配置隨控制表面204旋轉捕捉由目標裝置208形成的目標。在該示例性例子中，由目標裝置208形成的目標可以是光束。
[0066]現(xiàn)參考圖3，根據(jù)示例性實施例描繪圖2成像裝置206放大視圖的圖示。在該示例性例子中，成像裝置206包括攝像機300、附接板301、結構302和定位系統(tǒng)304。
[0067]附接板301可以被用于將成像裝置206附接到機翼202。成像裝置206被可移除地附接到機翼202。換句話說，成像裝置206可以從機翼202卸下，并且在一些其它時間點被再次附接到機翼202。沿機翼202附接成像裝置206的位置可以是任意選擇的?？蛇x擇圖2的目標裝置208將在成像裝置206的視野中的任何位置。
[0068]結構302可以被用于在機翼202上方抬升攝像機300。定位系統(tǒng)304可以被用于改變攝像機相對于結構302的位置和/或方向。攝像機300可以被定位和/或取向成使得成像裝置206和目標裝置208之間的視線是無障礙的，并且使得目標裝置將處于焦點。
[0069]現(xiàn)轉到圖4，根據(jù)示例性實施例描繪圖2目標裝置208的放大視圖的圖示。在該示例性例子中，從控制表面204的后邊緣示出目標裝置208。
[0070]如圖所示，目標裝置208包括光產生裝置400、附接板401、結構402和定位系統(tǒng)404。
[0071]光產生裝置400可以被用于產生光束，該光束可以被由圖3中的攝像機300捕捉為小點或點目標。附接板401可以被用于將目標裝置208附接到控制表面204。進一步，結構402可以被用于在控制表面204的上方抬升光產生裝置400。
[0072]定位系統(tǒng)404可以被用于定位光產生裝置400，使得由光產生裝置400產生的光束可以指向來自圖3的攝像機300。在該示例性例子中，定位系統(tǒng)404可以經配置通過結構402圍繞軸線406旋轉光產生裝置400。
[0073]圖2中的校準環(huán)境200、圖2-3中的成像裝置206以及圖2和圖4中目標裝置208的圖示并不意味著對示例性實施例可實現(xiàn)的方式的物理或體系結構的限制。除了或代替所示的部件，可使用其它部件。一些部件可以是可選的。
[0074]圖2-4中所示的不同部件可是怎樣將圖1中以方框形式示出的部件實現(xiàn)為物理結構的示例性例子。此外，圖2-4中的一些部件可與圖1中的部件組合、與圖1中的部件一起使用或其二者的組合。
[0075]現(xiàn)參考圖5,根據(jù)示例性實施例描繪圖2控制表面204運動的幾何表示的圖示。控制表面204可以從第一位置214旋轉到第二位置216，并且到第三位置218。
[0076]隨著控制表面204從第一位置214旋轉到第二位置216，然后到第三位置218，由被附接到控制表面204的圖2中的目標裝置208所形成的目標505也可以從第一位置500旋轉到第二位置502，并到第三位置504。目標裝置208的這種旋轉形成弧506。第二位置502也可以被認為是參考位置或默認位置，在此控制表面204相對于機翼202的角度是已知的。
[0077]弧506可以屬于圓508，該圓508位于與圖2中的樞軸線210基本垂直的平面上。樞點510表示該平面與圖2中的樞軸線210的交點。樞點510是圓508的中心。原點512在該示例性例子中表示成像裝置206的位置。
[0078]這樣，弧506在該示例性例子中是二維的。例如，第一位置500、第二位置502以及第三位置504可以是使用X坐標、y坐標和z坐標的三維描述的位置。然而，z坐標可以保持恒定。這些坐標可以是關于以攝像機為中心的坐標系，其所具有的原點512作為所述攝像機為中心的坐標系的原點。
[0079]使用弧506，在樞點510和目標505之間的半徑可以被識別。該半徑可以是弧506的半徑。進一步，相對于原點512的樞點510坐標也可以被識別。諸如圖1中校準器136的校準器可以使用由圖3中攝像機300產生的圖像來確定目標505的第一位置500、第二位置502和第三位置504的坐標。這些坐標然后可以被用于測定上述的半徑。
[0080]可以使用下面等式:
[0081]xl= (bx+ax) /2 ；
[0082]yl = (by+ay)/2 ；
[0083]dxl = bx - ax ；
[0084]dyl = - (by - ay)；
[0085]x2 = (cx+bx) /2 ；
[0086]y2 = (cy+by)/2 ；
[0087]dx2 = cx - bx ；
[0088]dy2 = - (cy - by)；
[0089]ox = (y I*dxl*dx2+x2*dxl*dy2 - xl*dy l*dx2 - y2*dxl*dx2) / (dxl*dy2-dyl*dx2)；
[0090]oy = (ox - xl)*dyl/dxl+yl ;
[0091]dx = ox-ax ；
[0092]dy = oy-ay ;并且
[0093]半徑=sqrt ((dx*dx) + (dy*dy))
[0094]其中bx和by是第一位置500的x坐標和y坐標；ax和ay是第二位置502的x坐標和y坐標；cx和cy是第三位置504的x坐標和y坐標；xl和yl是第一位置500和第二位置502的中垂線514的X坐標和y坐標；x2和y2是第三位置504和第二位置502的中垂線516的X坐標和y坐標；dxl是ax和bx之間的差值；dyl是ay和by之間的差值；dx2是cx和bx之間的差值；dy2是cy和by之間的差值；ox和oy是樞點510的x坐標和y坐標；dx是ox和ax之間的差值；dy是oy和ay之間的差值；以及半徑是弧506的半徑。
[0095]可以使用第二位置502處的目標505的角度來識別目標505的角度。在該示例中，這個角度可以已知是O度。然而，在其它例子中，該已知角度可以是一些其它角度。例如，第一位置500處的目標505的角度可以被識別為如下:
[0096]角度=asin((bx_ox)/半徑)*(180/pi)
[0097]其中角度是目標505的角度，并且pi大約是3.1415927。
[0098]現(xiàn)參考圖6，根據(jù)示例性實施例以流程圖形式描繪用于校準一組換能器的過程的圖示?？梢允褂脠D1中校準系統(tǒng)102實現(xiàn)該過程。
[0099]該過程開始于，將目標裝置附接到與第二結構相關聯(lián)的第一結構(操作600)。在操作600中，第一結構可以經配置相對于第二結構旋轉。例如，第一結構可以通過形成樞軸線的界面被附接到第二結構。第一結構能夠相對于第二結構圍繞這個樞軸線旋轉。
[0100]接下來，第一結構可以圍繞在第一結構和第二結構之間的界面處形成的樞軸線旋轉(操作602)。隨著第一結構圍繞樞軸線旋轉，由目標裝置形成的目標的多個圖像可以由成像裝置產生(操作604)。
[0101]然后，可以使用多個圖像識別目標的圍繞目標樞軸線的多個角度(操作606)。具體地，在操作606中，使用關于圖像中參考坐標系的目標位置可以針對多個圖像中的每個圖像識別相對于第二結構的目標角度。
[0102]接下來，用于轉換由測量第一結構圍繞樞軸線的旋轉的一組換能器產生的輸出數(shù)據(jù)的校準信息被產生為采用期望角度單位的角度數(shù)據(jù)(操作608)，過程隨后終止。該組換能器可以通過附接到第一結構、第二結構以及第一結構和第二結構之間的界面中的至少一個與第一結構相關聯(lián)。具體地，在操作608中，校準信息可以被用于校準該組換能器，使得可以針對由該組換能器產生的任何一組輸出值，識別第一結構的一組對應角度值。
[0103]在一個示例性例子中，一組對應角度值可以包括指示第一結構相對于第二結構圍繞樞軸線的旋轉角度的單個角度值。在另一示例性例子中，一組對應角度值可以包括針對第一結構的若干不同部分中的每個的角度值，其中每個角度值指示第一結構的對應部分相對于第二結構圍繞樞軸的旋轉角度。
[0104]現(xiàn)參考圖7，根據(jù)示例性實施例以流程圖形式描繪用于校準與控制表面相關聯(lián)的一組換能器的過程的圖示。圖7中所述的過程可以使用圖1中校準系統(tǒng)102實現(xiàn)。
[0105]該過程可以開始于，將目標裝置附接到與飛機機翼相關聯(lián)的控制表面(操作700)。在操作700中，控制表面可以經配置圍繞在控制表面和機翼之間的界面處形成的樞軸線旋轉。目標裝置可以采用例如光筆的形式。光筆可以產生形成目標的光束。
[0106]接下來，控制表面可以相對于機翼圍繞樞軸線旋轉(操作702)。在操作702中，控制表面可以在選定持續(xù)時間圍繞樞軸線旋轉選定量。隨著控制表面圍繞樞軸線旋轉，可以使用成像裝置產生由目標裝置形成的目標的多個圖像(操作704)。取決于【具體實施方式】，成像裝置可以被附接到機翼或在控制表面和機翼之間的界面。
[0107]關于參考坐標系的多個圖像中的每個圖像中的目標位置可以被識別為那個圖像的目標位置(操作706)。關于參考坐標系的、樞軸線與由成像裝置和目標裝置形成的平面的相交位置可以被識別為樞軸位置(操作708)。
[0108]然后，可以使用被識別以形成多個圖像的目標的多個角度的該圖像的目標位置和樞軸位置，針對多個圖像中的每個圖像識別圍繞樞軸線的目標角度(操作710)。接下來，該過程使用所述多個角度和由該組換能器產生的輸出數(shù)據(jù)產生校準信息(操作712)，過程隨后終止。
[0109]現(xiàn)轉到圖8，根據(jù)示例性實施例以方框圖形式描繪的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的圖示。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)800可以被用于實現(xiàn)圖1中計算機系統(tǒng)141中的一個或更多個計算機。如圖所示，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)800包括在處理器單元804、存儲裝置806、通信單元808、輸入/輸出單元810以及顯示器812之間提供通信的通信框架802。在一些情況下，通信框架802可以被實現(xiàn)為總線系統(tǒng)。
[0110]處理器單元804經配置執(zhí)行軟件指令以實行若干操作。處理器單元804可以包括若干處理器、多處理器核和/或一些其它類型的處理器，這取決于具體的實現(xiàn)方式。在一些情況下，處理器單元804可以采用硬件單元的形式，如電路系統(tǒng)、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯裝置或一些其它合適類型的硬件單元。
[0111]由處理器單元804運行的操作系統(tǒng)、應用和/或程序的指令可以位于存儲裝置806中。存儲裝置806可以通過通信框架802與處理器單元804通信。如本文所用，也被稱為計算機可讀存儲裝置的存儲裝置是能夠基于臨時和/或永久地存儲信息的任何硬件。這種信息可以包括但不限于如數(shù)據(jù)、程序代碼和/或其它信息。
[0112]存儲器814和永久性存儲器816是存儲器件806的例子。存儲器814可以采用例如隨機存取存儲器或一些類型的易失性或非易失性存儲裝置的形式。永久性存儲器件816可包括任何數(shù)目的部件或裝置。例如，永久性存儲器件816可以包含硬盤驅動器、閃存、可重寫光盤、可重寫磁帶或上述的一些組合。由永久性存儲器件816使用的介質可以是可移除的或不可移除的。
[0113]通信單元808允許數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)800與其他數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和/或裝置通信。通信單元808可以使用物理和/或無線通信鏈路提供通信。
[0114]輸入/輸出單元810允許從連接至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)800的其它裝置接收輸入并將輸出數(shù)據(jù)發(fā)送至連接至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)800的其它裝置。例如，輸入/輸出單元810可以通過鍵盤、鼠標和/或一些其它類型的輸入裝置允許接收用戶輸入。作為另一個例子，輸入/輸出單元810可以允許輸出被發(fā)送至連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)800的打印機。
[0115]顯示器812經配置向用戶顯示信息。顯示器812可以包括，例如，但不限于，監(jiān)視器、觸摸屏、激光顯示器、全息顯示器、虛擬顯示器和/或一些其它類型的顯示裝置。
[0116]在該示例性例子中，不同示例性實施例的過程可以使用計算機實現(xiàn)的指令通過處理器單元804實行。這些指令可以被稱為程序代碼、計算機可用程序代碼或計算機可讀程序代碼，并且其可由處理器單元804中的一個或更多個處理器讀取和執(zhí)行。
[0117]在這些例子中，程序代碼818以功能形式位于是選擇性地可移除的計算機可讀介質820上，并且可被加載到或轉移到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)800以便由處理器單元804執(zhí)行。程序代碼818和計算機可讀介質820 —起形成計算機程序產品822。在該示例性例子中，計算機可讀介質820可以是計算機可讀存儲介質824或計算機可讀信號介質826。
[0118]計算機可讀存儲介質824是用于存儲程序代碼818的物理或有形存儲裝置，而不是傳播或傳送程序代碼818的介質。計算機可讀存儲介質824可以是，例如但不限于，連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)800的光盤或磁盤或永久性存儲裝置。
[0119]替代性地，程序代碼818可以使用計算機可讀信號介質826被轉移到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)800。計算機可讀信號介質826可以是，例如，包含程序代碼818的傳播數(shù)據(jù)信號。這個數(shù)據(jù)信號可以是能夠在物理和/或無線通信鏈路上被傳送的電磁信號、光信號和/或一些其它類型的信號。
[0120]圖8中數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)800的圖示并不意味著對示例性實施例可實現(xiàn)的方式提供體系結構限制。不同示例性實施例可以在包括除了和/或代替用于說明數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)800的部件的部件的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中實現(xiàn)。進一步，圖8所示的部件可以不同于所示的示例性例子。
[0121]在描述的不同實施例中的流程圖和方框圖示出示例性實施例中設備和方法的一些可能實現(xiàn)的體系結構、功能和操作。就這一點而言，流程圖或方框圖中的每個方框可以表示模塊、段、功能和/或操作或步驟的部分。
[0122]在示例性實施例的一些可替代實現(xiàn)方式中，方框中標注的功能可以不按照圖中標注的順序發(fā)生。例如，在一些情況下，連續(xù)示出的兩個方框可以大體上同時實行，或這些方框有時以相反順序實行，這取決于涉及的功能。另外，除了流程圖或方框圖中所示的方框還可添加其它方框。
[0123]為了例示和描述，已給出不同示例性實施例的描述，并且不是為了窮舉或限制本實施例于所公開的形式。若干修改和變更對本領域的技術人員來說是顯而易見的。進一步，與其它期望的實施例相比，不同示例性實施例可以提供不同特征。所選的實施例被選擇和說明以便最好地解釋本發(fā)明的原理、實際應用，并且使本領域的其他技術人員能夠理解具有適于預期的特定用途的各種修改的各種實施例的本公開。
【權利要求】
1.一種設備，其包括: 目標裝置(137)； 成像裝置(139)，隨著所述目標裝置(137)相對于所述成像裝置(139)圍繞樞軸線(115)旋轉以響應第一結構(110)相對于第二結構(112)圍繞所述樞軸線(115)的旋轉，所述成像裝置(139)產生由所述目標裝置(137)形成的目標(138)的多個圖像(140)，其中所述樞軸線(115)在所述第一結構(110)和所述第二結構(112)之間的界面(113)處形成；以及 校準器(136)，所述校準器(136)使用所述多個圖像(140)識別所述目標(138)圍繞所述樞軸線(115)的多個角度(142)，并且使用所述多個角度(142)識別校準信息(130)。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，還包括: 一組換能器(120)，所述一組換能器(120)測量所述第一結構(110)相對于所述第二結構(112)圍繞所述樞軸線(115)的旋轉，以產生輸出數(shù)據(jù)(124)， 其中由所述校準器(136)識別的所述校準信息(130)被用于將所述輸出數(shù)據(jù)(124)轉換成采用期望角度單位(128)的角度數(shù)據(jù)；以及 其中所述一組換能器(120)與所述第一結構(110)、所述第二結構(112)以及在所述第一結構(110)和所述第二結構(112)之間的所述界面(113)中的至少一個相關聯(lián)。
3.根據(jù)權利要求2所述的設備，其中由所述一組換能器(120)產生的所述輸出數(shù)據(jù)(124)被用于識別任何給定時間點的一組輸出值(126)，其中所述一組輸出值(126)中的輸出值是所述第一結構(110)的至少一部分圍繞所述樞軸線(115)的旋轉的測量值，并且其中所述校準信息(130)包括表格(152)，該表格(152)識別由所述一組換能器(120)識別的每一組輸出值(126)的采用所述期望角度單位(128)的一組對應角度值(131);以及 其中所述校準信息(130)包括用于將由所述一組換能器(120)產生的任何一組輸出值(126)轉換成采用所述期望角度單位(128)的所述一組對應角度值(131)的算法(154);以及 其中所述期望角度單位(128)選自度和弧度中的一個。
4.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述第二結構(112)是飛機(108)的機翼(116)，并且所述第一結構(110)是可移動地附接到所述機翼(116)的控制表面(114)； 其中所述目標裝置(137)是被附接到所述第一結構(110)的光筆，并且所述目標(138)是由所述光筆產生的光束； 其中所述光束在所述多個圖像(140)中被捕捉為點目標，并且其中所述校準器(136)將在所述多個圖像(140)中的每個圖像(143)中的所述點目標關于參考坐標系(146)的位置識別為目標位置(144);以及 其中所述參考坐標系(146)是以所述成像裝置(139)為中心的坐標系。
5.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述成像裝置(139)是被附接到所述第二結構(112)與在所述第一結構(110)和所述第二結構(112)之間的所述界面(113)中的至少一個的攝像機，并且其中所述攝像機選自由電光攝像機、紅外攝像機和紫外線攝像機組成的組中的一個。
6.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中在由所述成像裝置(139)已產生所述多個圖像(140)后，從所述第一結構(110)移除所述目標裝置(137)和所述成像裝置(139);以及其中所述目標裝置(137)是若干目標裝置(135)中的一個，并且其中所述成像裝置(139)是若干成像裝置(133)中的一個，其中所述若干目標裝置(135)、所述若干成像裝置(133)以及所述校準器(136)形成校準系統(tǒng)(102)。
7.一種校準系統(tǒng)(102)，其包括: 若干目標裝置(135)；若干成像裝置(133)，其包括所述若干成像裝置(133)中的所述成像裝置(139)； 一組換能器(120)，其測量所述第一結構(110)相對于所述第二結構(112)圍繞所述樞軸線(115)的旋轉，以產生輸出數(shù)據(jù)(124);以及 其中所述校準信息(130)被用于將所述輸出數(shù)據(jù)(124)轉換成采用期望角度單位的角度數(shù)據(jù)。
8.一種用于校準一組換能器(120)的方法，所述方法包括: 隨著目標裝置(137)相對于所述成像裝置(139)圍繞樞軸線(115)旋轉以響應第一結構(110)相對于第二結構(112)圍繞所述樞軸線(115)的旋轉，通過成像裝置(139)產生由所述目標裝置(137)形成的目標(138)的多個圖像(140)，其中所述樞軸線(115)在所述第一結構(110)和所述第二結構(112)之間的界面(113)處形成； 使用所述多個圖像(140)識別(606)所述目標(138)的圍繞所述樞軸線(115)的多個角度(142);以及 使用所述多個角度(142)識別校準信息(130)。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括: 使用所述一組換能器(120)測量所述第一結構(110)相對于所述第二結構(112)圍繞所述樞軸(115)的旋轉，以產生輸出數(shù)據(jù)(124)，其中所述目標裝置(137)附接到所述第一結構；以及 使用所述校準信息(130)將由所述一組換能器(120)產生的所述輸出數(shù)據(jù)(124)轉換成采用期望角度單位(128)的角度數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，還包括: 使用所述輸出數(shù)據(jù)(124)識別任何給定時間點的一組輸出值(126);以及 其中使用所述多個角度(142)識別所述校準信息(130)包括:產生表格(152),所述表格(152)識別由所述一組換能器(120)識別的每一組輸出值(126)的采用所述期望角度單位(128)的一組對應角度值(131)。
11.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中使用所述多個圖像(140)識別所述目標(138)的圍繞所述樞軸線(115)的所述多個角度(142)包括:將所述多個圖像(140)中的每個圖像(143)中的所述目標(138)關于參考坐標系(146)的位置識別(706)為目標位置(144)。
12.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中使用所述多個圖像(140)識別所述目標(138)的圍繞所述樞軸線(115)的所述多個角度(142)還包括: 將關于所述參考坐標系的、所述樞軸線(115)與由所述成像裝置(139)和所述目標裝置(137)形成的平面相交的位置識別(708)為樞軸位置(148)。
13.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中使用所述多個圖像(140)識別所述目標(138)的圍繞所述樞軸線(115)的所述多個角度(142)還包括:使用針對所述圖像(143)識別的所述目標位置(144)和所述樞軸位置(148)識別所述多個圖像(140)中的圖像(143)中的所述目標(138)的圍繞所述樞軸線(115)的角度(150)。
【文檔編號】G01B21/22GK104236513SQ201410234425
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權日:2013年6月14日
【發(fā)明者】C·J·意勒斯 申請人:波音公司