基于數(shù)字散斑的大型機(jī)翼彈性形變測(cè)量技術(shù)

張 杰，張吉璇，馬曉東

(中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院測(cè)試所，陜西 西安 710089)

0 引 言

飛機(jī)氣動(dòng)彈性、載荷試飛是民用飛機(jī)適航審定試飛的重要科目。受氣動(dòng)力影響，機(jī)翼在飛行過(guò)程中會(huì)發(fā)生較大的動(dòng)態(tài)彈性形變，影響飛機(jī)的升力、阻力、機(jī)體結(jié)構(gòu)和操控性能，甚至危及飛機(jī)壽命和安全[1]。利用機(jī)翼形變數(shù)據(jù)可以分析大型飛機(jī)的結(jié)構(gòu)負(fù)荷，評(píng)估飛機(jī)在飛行過(guò)程中的安全性，為分析和查找飛行隱患提供參考和依據(jù)。

在大型客機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)翼可變彎度、氣動(dòng)模型優(yōu)化、結(jié)構(gòu)載荷設(shè)計(jì)等都離不開(kāi)飛行試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)形變數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲取[2]。受限于測(cè)量場(chǎng)景，目前機(jī)翼形變測(cè)量方面的研究多為實(shí)驗(yàn)室模擬仿真或風(fēng)洞試驗(yàn)采樣[3-4]。而飛行狀態(tài)下，因設(shè)備安裝位置、機(jī)體振動(dòng)、機(jī)身空間基準(zhǔn)構(gòu)建等條件約束，機(jī)翼的動(dòng)態(tài)曲面形變測(cè)量一直是飛行試驗(yàn)中亟待解決的難題之一。本文采用基于數(shù)字散班的視覺(jué)測(cè)量技術(shù)，提出了攝像機(jī)捆綁組合標(biāo)定、測(cè)量基準(zhǔn)反解補(bǔ)償修正方法，解決了振動(dòng)平臺(tái)下大型飛機(jī)柔性機(jī)翼飛行動(dòng)態(tài)變形測(cè)量技術(shù)難題，有效保證了測(cè)量的精度，在新型號(hào)試飛中發(fā)揮重要作用。

1 機(jī)翼形變測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

C919飛機(jī)的機(jī)翼相對(duì)較大，單側(cè)機(jī)翼長(zhǎng)度約19.4 m，在試飛過(guò)程中，需要獲取兩側(cè)機(jī)翼的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形量。選取高于機(jī)翼的垂尾作為測(cè)量位置，并在機(jī)翼上表面及中央翼噴涂專用散斑圖案和測(cè)量標(biāo)志，將中央翼測(cè)量標(biāo)志作為測(cè)量參考基準(zhǔn)，實(shí)時(shí)修正垂尾運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的測(cè)量偏差，采用上下兩組扇形相機(jī)陣列進(jìn)行分段交會(huì)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)翼面的變形測(cè)量，測(cè)量原理如圖1所示。

圖 1 機(jī)翼變形測(cè)量原理示意圖

在飛機(jī)垂尾前緣設(shè)計(jì)光學(xué)防護(hù)窗，安裝上下兩層測(cè)量相機(jī)，每層測(cè)量相機(jī)共有5臺(tái)，覆蓋整個(gè)機(jī)翼。每層中間的相機(jī)作為垂尾運(yùn)動(dòng)修正基準(zhǔn)相機(jī)，其他上下對(duì)應(yīng)相機(jī)相互之間構(gòu)成立體交會(huì)模型。機(jī)頭水上應(yīng)急出口加裝相機(jī)組，拍攝機(jī)翼前緣，測(cè)量機(jī)翼彎曲變形。

1.1 系統(tǒng)組成及功能

主要由高分辨率攝像頭、高分辨視頻采集記錄器、千兆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、散斑及編碼標(biāo)志、輔助配套設(shè)備等組成。

14臺(tái)高分辨測(cè)量相機(jī)通過(guò)觸發(fā)控制器的指令同步拍攝機(jī)翼的不同部位，影像傳輸至高分辨率視頻采集器。飛行結(jié)束后，根據(jù)3組相機(jī)的組合標(biāo)定參數(shù)，對(duì)獲得的影像進(jìn)行目標(biāo)提取、相關(guān)分析、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償修正、空間位置解算等處理和分析，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)機(jī)翼彈性變形的測(cè)量。

1.2 時(shí)間基準(zhǔn)

為在事后數(shù)據(jù)處理得到同名影像，進(jìn)行密集散斑點(diǎn)自動(dòng)匹配，需嚴(yán)格控制采集記錄時(shí)影像的時(shí)間，因此采用IRIG-B時(shí)間作為各相機(jī)影像采集統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)。系統(tǒng)采用GPS授時(shí)，將UTC時(shí)間轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)北京時(shí)間作為時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)間準(zhǔn)確度優(yōu)于1 μs。

1.3 空間基準(zhǔn)及測(cè)量坐標(biāo)系確立

為了將各相機(jī)交會(huì)結(jié)果統(tǒng)一至同一坐標(biāo)系下，因此建立機(jī)體坐標(biāo)系為測(cè)量坐標(biāo)系，所有靜態(tài)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、標(biāo)志點(diǎn)的初始坐標(biāo)數(shù)據(jù)、變形測(cè)量數(shù)據(jù)等統(tǒng)一納入機(jī)體坐標(biāo)系統(tǒng)。利用飛機(jī)上的基準(zhǔn)點(diǎn)定義變形測(cè)量坐標(biāo)系，以機(jī)體坐標(biāo)系為參考坐標(biāo)系，定義飛機(jī)機(jī)頭為原點(diǎn)O，縱軸方向?yàn)閄軸，機(jī)頭向后方向?yàn)檎?，Z軸垂直水平面向上為正，Y軸在水平面與其他坐標(biāo)軸構(gòu)成右手系，如圖1所示。

1.4 機(jī)翼形變測(cè)量流程

完成時(shí)間基準(zhǔn)與空間基準(zhǔn)的建立后便可以進(jìn)行機(jī)翼變形測(cè)量，包括相機(jī)安裝與散斑標(biāo)志點(diǎn)噴涂、空間控制點(diǎn)測(cè)量與組合相機(jī)標(biāo)定、變形影像獲取與散斑標(biāo)志點(diǎn)提取、密集點(diǎn)測(cè)量與機(jī)翼曲面擬合、結(jié)果顯示輸出等步驟，其具體流程如圖2所示。

圖 2 機(jī)翼變形測(cè)量解算原理框圖

2 多攝像機(jī)組合標(biāo)定與修正

采用5部相機(jī)構(gòu)成相機(jī)組聯(lián)合測(cè)量，根據(jù)被測(cè)目標(biāo)位置，這些相機(jī)之間的位置、光軸指向都不同，需要準(zhǔn)確獲取每個(gè)相機(jī)自身的內(nèi)參數(shù)、外參數(shù)，同時(shí)還需要獲取每個(gè)相機(jī)之間的位姿關(guān)系。本文采用基于攝影測(cè)量捆綁算法進(jìn)行組合相機(jī)的自標(biāo)定，建立室外大型控制場(chǎng)，利用高精度標(biāo)校設(shè)備準(zhǔn)確獲取各控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)，根據(jù)基于攝影測(cè)量的光束平差算法解算出相機(jī)的內(nèi)、外參數(shù)，并得到各相機(jī)之間的相對(duì)關(guān)系，如圖3所示。

圖 3 組合相機(jī)捆綁標(biāo)定原理

2.1 相機(jī)標(biāo)定基本原理

測(cè)量前需要對(duì)鏡頭和相機(jī)構(gòu)成的成像系統(tǒng)進(jìn)行畸變參數(shù)標(biāo)定，通過(guò)三維直接線性變換解算出相機(jī)的內(nèi)外方位元素初值，利用光束法平差原理獲取畸變差，并引入共線方程[5]

其中fx、fy分別為x、y兩個(gè)方向的焦距，此處假設(shè)其有效值不相等。

其中r2=(x-x0)2+(y-y0)2，K1、K2是光學(xué)成像系統(tǒng)的徑向畸變差，P1、P2是光學(xué)成像系統(tǒng)的偏心畸變差[6]。

用泰勒級(jí)數(shù)將式(1)進(jìn)行線性化，即可得到用于檢校的誤差方程式：

最后列出各系數(shù)表達(dá)式，根據(jù)最小二乘間接平差原理，通過(guò)法化求解方法，反復(fù)迭代的求解，解算出該相機(jī)加裝鏡頭后的內(nèi)方位元素參數(shù)。

2.2 外方位元素解算與反向標(biāo)定

相機(jī)與測(cè)量坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)關(guān)系稱之為外方位元素[7]。通過(guò)在飛機(jī)上和地面設(shè)置靜態(tài)校準(zhǔn)標(biāo)志，測(cè)量其精確空間位置，利用標(biāo)志點(diǎn)成像坐標(biāo)計(jì)算出各相機(jī)在機(jī)體坐標(biāo)系中的初始位置和姿態(tài)，建立各相機(jī)之間、相機(jī)與機(jī)體坐標(biāo)系之間位置關(guān)系Xs、Ys、Zs、φ、ω、k，為機(jī)翼變形測(cè)量解算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

由于測(cè)量機(jī)翼變形的相機(jī)加裝在垂尾上，在飛機(jī)飛行過(guò)程中相機(jī)會(huì)隨著垂尾的擺動(dòng)和變形發(fā)生相對(duì)位置變化，因此必須對(duì)測(cè)量相機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)修正處理。中央翼區(qū)在飛行中變形小，可用來(lái)設(shè)置基準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)，作為基準(zhǔn)測(cè)量區(qū)域，利用空間后方交會(huì)的原理，解算得出相機(jī)位置及姿態(tài)的相對(duì)變化量，并且將同一位置的5部相機(jī)進(jìn)行剛性連接，通過(guò)事先標(biāo)校，即可修正其他相機(jī)的位置和姿態(tài)的變化量，最后在進(jìn)行機(jī)翼變形參數(shù)解算中將該變化量帶入?yún)⑴c計(jì)算，從而達(dá)到消除相機(jī)抖動(dòng)的目的，如圖4所示。

圖 4 測(cè)量相機(jī)運(yùn)動(dòng)修正原理示意圖

相機(jī)反標(biāo)定主要為了獲取修正相機(jī)相對(duì)機(jī)體坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)，主要采用攝影測(cè)量學(xué)中的單像空間后方交會(huì)進(jìn)行解算。每幅影像的內(nèi)方位元素及控制點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系中的空間位置已知，其誤差方程表示如下[8]：

式中：x、y——實(shí)際像點(diǎn)坐標(biāo)；

（x）、（y）——不考慮畸變時(shí)的理想像點(diǎn)坐標(biāo)。

直接線性變換解法是建立像點(diǎn)坐標(biāo)和測(cè)量點(diǎn)物方空間坐標(biāo)之間的直接線性關(guān)系的算法[9]。該計(jì)算模型擁有不歸心、不定向、不需要方位元素的起始值、適合于處理非量測(cè)相機(jī)所攝影像、適合標(biāo)定畸變較小的相機(jī)、計(jì)算簡(jiǎn)便快捷等特點(diǎn)。由于大部分相機(jī)中心區(qū)域鏡頭畸變較小，因此采用DLT算法引入一次徑向畸變?yōu)閗1即可計(jì)算出中心區(qū)域內(nèi)參數(shù)，引入畸變參數(shù)之后即可建立像點(diǎn)與物點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如下式所示：

根據(jù)最小二乘求解原理可知，只需要6對(duì)同名點(diǎn)即可求出l1,···,l11,k1，求出l1,···,l11之后便可完成相機(jī)其余外方位元素初值的計(jì)算。

2.3 測(cè)量攝像機(jī)位姿修正

首先通過(guò)地面標(biāo)校和解算，得到各測(cè)量相機(jī)與修正相機(jī)之間的相對(duì)位置、相對(duì)姿態(tài)參數(shù)；飛機(jī)飛行過(guò)程中利用基準(zhǔn)點(diǎn)通過(guò)空間后方交會(huì)得到基準(zhǔn)相機(jī)的位置和姿態(tài)變化量；通過(guò)空間變換關(guān)系對(duì)每臺(tái)測(cè)量相機(jī)的位置和姿態(tài)變化量進(jìn)行修正計(jì)算，修正的數(shù)學(xué)模型如下：

其中，XJC、YJC、ZJC為測(cè)量相機(jī)在飛機(jī)坐標(biāo)系中的位置；XJM、YJM、ZJM為測(cè)量相機(jī)在標(biāo)定坐標(biāo)系中的位置；ΔXJ、ΔYJ、ΔZJ為修正相機(jī)的位移量；λ為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)，λ=1。

3 大傾斜角散斑圖像解算

3.1 數(shù)字圖像相關(guān)算法原理

本文中采用一階映射函數(shù)進(jìn)行圖像相關(guān)匹配，函數(shù)中含有平移、旋轉(zhuǎn)、正應(yīng)變和剪切應(yīng)變等分量[10]：

式中：u、v——變形后的位移量；

Δx、Δy——(xi,yi)與中心點(diǎn)的距離。

參考圖像中(xi,yi)與變形圖像中的灰度值相互關(guān)系可以表示為：

其中e(xi,yi)為噪聲，光照引起的灰度差異用r0,r1補(bǔ)償。

3.2 最小二乘影像匹配算法

通過(guò)粗匹配得到u、v的初值，對(duì)式(15)非線性迭代求解。

設(shè)l為觀察值向量，x為改正數(shù)向量，A為偏導(dǎo)數(shù)矩陣，n為子圖像像素?cái)?shù)，誤差方程組可表示為[11]

其中，xT=[du,dux,duy,dv,dvx,dvy,dr0,dr1]。

根據(jù)最小二乘法求解方程可得：

所有觀察量相等時(shí)權(quán)值P為單位矩陣。

3.3 密集點(diǎn)前方交會(huì)與曲面構(gòu)建

在完成同名點(diǎn)匹配之后，利用雙臺(tái)相機(jī)同時(shí)對(duì)同名點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，可得到被測(cè)目標(biāo)的三維坐標(biāo)。與單臺(tái)相機(jī)相比，參數(shù)計(jì)算時(shí)具有冗余，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)平差計(jì)算，得到的軌跡精度更高，由于數(shù)據(jù)源的增多，測(cè)量實(shí)現(xiàn)的算法也更加豐富，具有較高的可靠性，此方案采用共線方程法。

共線方程求偏導(dǎo)可得：a11、a12、a13、a21、a22、a23，初值X、Y、Z帶入共線方程解算可得到x0,y0[12]。

根據(jù)式（20）可知，一對(duì)同名點(diǎn)可列4個(gè)方程，4個(gè)方程根據(jù)最小二乘原理即可求出3個(gè)未知數(shù)X、Y、Z，得到格網(wǎng)內(nèi)圓心空間坐標(biāo)后，利用線性插值法即可將格網(wǎng)內(nèi)的翼面擬合，重復(fù)以上步驟，逐一完成各格網(wǎng)點(diǎn)的擬合計(jì)算最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)翼的測(cè)量。

3.4 機(jī)翼形變解算

由于飛機(jī)空間結(jié)構(gòu)限制，相機(jī)只能在垂尾前緣內(nèi)架設(shè)，攝影光軸與被測(cè)目標(biāo)的水平角度約10°，得到的影像存在較大變形。因此需要設(shè)計(jì)專用傾斜攝影標(biāo)志及散斑圖形，通過(guò)仿真計(jì)算在水平角度10°的情況下拍攝扁率為0.8的橢圓其成像為圓形，如圖5所示。

圖 5 傾斜攝影標(biāo)志及散斑圖形

散斑圖像解算（圖6）具體步驟如下：1）選取上下影像中機(jī)翼區(qū)域，將機(jī)翼區(qū)域影像劃成若干方形子區(qū)，構(gòu)建格網(wǎng)，如圖6(a)所示；2）利用滑動(dòng)窗口法逐一計(jì)算待匹配格網(wǎng)區(qū)域與基準(zhǔn)影像的相關(guān)系數(shù)，遍歷整幅基準(zhǔn)影像，得到相關(guān)系數(shù)最大的區(qū)域；3）對(duì)影像進(jìn)行OTSU最大類間方差處理，得到二值化影像，邊緣提取，如圖6(b)(c)所示；4）利用hough圓形檢測(cè)提取兩幅影像中格網(wǎng)區(qū)域內(nèi)所有散斑圓圓心，如圖6(d)所示；5）利用最小二乘影像匹配算法精匹配同名影像圓心像點(diǎn)坐標(biāo)；6）前方交會(huì)測(cè)量，得到方形區(qū)域內(nèi)所有圓心三維坐標(biāo)；7）利用線性內(nèi)插法擬合方形區(qū)域內(nèi)機(jī)翼曲面，如圖6(e)所示。

圖 6 散斑圖像解算

4 測(cè)量誤差分析

4.1 相機(jī)消抖誤差

測(cè)量中通過(guò)中央翼處設(shè)置的測(cè)量標(biāo)志作為相機(jī)消抖的基準(zhǔn)，利用攝影測(cè)量空間后方交會(huì)原理，通過(guò)基準(zhǔn)相機(jī)獲取的標(biāo)志影像反算相機(jī)陣在某一時(shí)刻的位置和姿態(tài)變化量。以某一相機(jī)陣為例，基準(zhǔn)相機(jī)距離翼身結(jié)合處中心距離約25 m，翼身結(jié)合處寬度約為6 m，假設(shè)相機(jī)能夠覆蓋范圍為10 m，則相機(jī)視場(chǎng)角約為25°，相機(jī)分辨率為1 920×1 080，像元大小為 7.4 μm×7.4 μm，鏡頭焦距取f=24 mm，則根據(jù)空間后方交會(huì)精度估計(jì)方法，相機(jī)位置精度估計(jì)為：

式中：mxs、mys——攝像頭平面位置誤差；

mzs——相機(jī)光軸方向位置誤差；

m0——單位權(quán)重誤差，取±0.007 4 mm；

H——相機(jī)距離標(biāo)志點(diǎn)的距離，取25 m；

r——正方形控制點(diǎn)的對(duì)角線的一半，取8.5 m。

測(cè)量相機(jī)位置精度為：

由于相機(jī)的覆蓋范圍為10 m，攝像頭分辨率為1 920×1 080，故一個(gè)像元分辨率約為5 mm。而反算的相機(jī)位置精度為mxs=mys=0.4 mm，mzs=0.03 mm，均小于一個(gè)像元的分辨率，因此相機(jī)位置精度影響可以忽略不計(jì)。

對(duì)于相機(jī)姿態(tài)變化帶來(lái)的影響，可通過(guò)下式進(jìn)行估計(jì)：

計(jì)算可得方位角和俯仰角誤差為：mφ=mw=0.1°，滾轉(zhuǎn)角誤差mk=0.02°。根據(jù)機(jī)身標(biāo)志點(diǎn)反算相機(jī)角度的精度，偏角、傾角、旋角最大誤差約為0.1°。取H=25 m，則反算相機(jī)位置帶來(lái)的測(cè)量誤差約為：M2=H×tanΔφ=43.6 mm。

4.2 靜態(tài)標(biāo)定測(cè)量誤差

全站儀的單點(diǎn)定位測(cè)量精度小于2 mm，由于在測(cè)量中需要進(jìn)行多站拼接測(cè)量、隱蔽點(diǎn)測(cè)量等，需要將所有測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的機(jī)體坐標(biāo)系中，因此在轉(zhuǎn)換過(guò)程中還會(huì)存在誤差累計(jì)，根據(jù)大量測(cè)量實(shí)驗(yàn)，誤差可控制在5 mm以內(nèi)，即Mc=5 mm。

4.3 交會(huì)解算誤差

根據(jù)交會(huì)攝影測(cè)量模型，簡(jiǎn)化精度解算，僅以兩主光軸角點(diǎn)的物方坐標(biāo)為測(cè)量參考點(diǎn)時(shí)，α為相機(jī)光軸與X方向夾角，則相片偏角φ=α，H=lcosφ，，則：

假設(shè)兩相機(jī)的光軸交會(huì)距離像主點(diǎn)距離為l=25 m，基線B=4 m，鏡頭焦距f=24 mm，其中相片偏角φ=10°，(mx,my)為像素偏差量，取標(biāo)志點(diǎn)判讀精度為1個(gè)像素，約7.4 μm，經(jīng)過(guò)計(jì)算得：

對(duì)交會(huì)測(cè)量沿X方向（機(jī)身縱軸方向）的誤差相對(duì)較大，而另外兩個(gè)方向的解算精度較高。因此機(jī)翼變形上下彎曲的測(cè)量總誤差估計(jì)如下：

5 試驗(yàn)與驗(yàn)證

根據(jù)飛機(jī)實(shí)際尺寸，本文通過(guò)制作比例10∶1的飛機(jī)模型，在機(jī)翼上制作拉長(zhǎng)的散斑和圓形標(biāo)志點(diǎn)，對(duì)本文提出的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。由于機(jī)翼為對(duì)稱模型，本次實(shí)驗(yàn)對(duì)象為半側(cè)機(jī)翼模型，采用6個(gè)相機(jī)組成單側(cè)機(jī)翼變形測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)頭，見(jiàn)圖7。

圖 7 測(cè)量模型

使用6相機(jī)測(cè)頭，測(cè)量機(jī)翼三維全場(chǎng)變形數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)變形系統(tǒng)跟蹤機(jī)翼上圓形標(biāo)志點(diǎn)變形信息，對(duì)三維全場(chǎng)變形數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)，靠近機(jī)背（左）側(cè)開(kāi)始依次為1～5號(hào)點(diǎn)。以上散斑圖案與標(biāo)志點(diǎn)均為CorelDraw排版并打印。采用6個(gè)相機(jī)組合，組成單側(cè)機(jī)翼變形測(cè)量系統(tǒng)測(cè)頭，采用2個(gè)相機(jī)組成動(dòng)態(tài)變形檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)頭。

標(biāo)定得到6個(gè)相機(jī)的內(nèi)參數(shù)，如表1所示，f為焦距，x、y為主點(diǎn)坐標(biāo)，k1、k2、k3為徑向畸變參數(shù)，p1、p2為切向畸變參數(shù)，s1、s2為薄棱鏡畸變參數(shù)。

表 1 6相機(jī)測(cè)頭的內(nèi)參數(shù)

模擬機(jī)翼變形，采集變形狀態(tài)，采用2個(gè)相機(jī)組成動(dòng)態(tài)變形檢測(cè)系統(tǒng)，按照?qǐng)A點(diǎn)編號(hào)對(duì)機(jī)翼上由內(nèi)向外排列的1～5個(gè)圓點(diǎn)進(jìn)行精度檢核，其中第二圓點(diǎn)位移變化過(guò)程如圖8所示。

圖 8 第2個(gè)圓點(diǎn)位移變化過(guò)程

將本文中機(jī)翼變形測(cè)量系統(tǒng)對(duì)圓斑的測(cè)量結(jié)果與現(xiàn)有的雙相機(jī)檢測(cè)設(shè)備測(cè)量結(jié)果做對(duì)比，由于雙相機(jī)檢測(cè)設(shè)備的測(cè)量誤差主要來(lái)源于攝像機(jī)標(biāo)定、立體標(biāo)定、特征提取等方面，總體測(cè)量誤差均不超過(guò)2 mm，以地面光學(xué)設(shè)備實(shí)測(cè)結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)值，本文方法的單點(diǎn)位移測(cè)量準(zhǔn)確度優(yōu)于2 mm。

由于實(shí)驗(yàn)中采用的是10∶1的縮比模型，其機(jī)翼尺寸完全按照10∶1進(jìn)行縮小、翼面彎曲度等與原機(jī)相同。將本文方法應(yīng)用在實(shí)際飛機(jī)上，根據(jù)測(cè)量原理中的式（20）推導(dǎo)過(guò)程可知，定位精度和像素當(dāng)量的誤差值為線性求解關(guān)系，使用線性插值法計(jì)算時(shí)，測(cè)量圖像的像素當(dāng)量應(yīng)相應(yīng)降低90%，則理論單點(diǎn)定位準(zhǔn)確度優(yōu)于20 mm。

6 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)大型客機(jī)的自主研發(fā)尚處起步階段，尚未開(kāi)展結(jié)構(gòu)變形實(shí)測(cè)驗(yàn)證研究，急需一種有效測(cè)量方法并在實(shí)際飛行中獲取結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)。本文借鑒國(guó)外成功案例，結(jié)合型號(hào)任務(wù)需求，采用基于影像測(cè)量的非接觸式測(cè)量方法，著重研究解決大型飛機(jī)飛行試驗(yàn)中全翼面的彈性變形測(cè)量問(wèn)題。其方法可應(yīng)用于機(jī)翼氣動(dòng)彈性變形量與理論設(shè)計(jì)值的符合性試飛，為研究飛機(jī)最佳巡航構(gòu)形提供參考依據(jù)。