控制表面校准系统的制作方法
【专利摘要】一种用于校准一组换能器(120)的方法和设备。在一个示例性实施例中，设备包括目标装置(137)、成像装置(139)和校准器(136)。随着目标装置(137)相对于成像装置(139)围绕枢轴线(115)旋转以响应第一结构(110)相对于第二结构(112)围绕枢轴线(115)的旋转，成像装置(139)产生由目标装置(137)形成的目标(138)的多个图像(140)，该枢轴线(115)在第一结构(110)和第二结构(112)之间的界面(113)处形成。校准器(136)使用多个图像(140)识别目标(138)围绕枢轴线(115)的多个角度(142)。校准器(136)使用多个角度(142)进一步识别校准信息(130)。
【专利说明】控制表面校准系统
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及控制表面，具体地，其涉及与飞机结构相关联的控制表面。再更具体地，本公开涉及用于校准用于测量在控制表面和飞机结构之间的界面处形成的角度的换能器的方法和设备。
【背景技术】
[0002]飞机可具有任何数目的控制表面。如本文所用，“控制表面”可是在相对于周围空气运动时提供反作用力的装置或结构。也可称为飞行控制表面的控制表面在飞行期间可提升或控制飞机。控制表面的例子包括但不限于襟翼、副翼、水平稳定器、竖直稳定器和其它类型的控制表面。
[0003]诸如襟翼或副翼的控制表面可以被附接到飞机机翼的后缘。例如，控制表面可以使用一个或更多个铰链被附接到机翼以在控制表面和机翼之间形成铰接界面。控制表面可以围绕铰接界面旋转，以改变针对飞机和/或飞机运动所产生的升力。
[0004]一个或更多个换能器可以被用于测量控制表面围绕铰接界面的旋转。作为一个示例性的例子，换能器可以被定位在将控制表面连接到机翼的铰链处。换能器可包括例如位置传感器、旋转传感器和/或其它类型传感器。
[0005]每个换能器可以产生指示控制表面围绕铰接界面旋转的角度的输出值。然而，这些输出值可以不是期望的角度单位的值，如度。基于将换能器的输出值与采用期望角度单位的参考角关联的表格和/或数学方程式，由换能器产生的输出值可以被转换成采用期望角度单位的角度值。这些表格可由例如换能器的制造商创建。被识别的角度值可以被用于确定飞机的飞行控制系统的控制法则和/或验证控制法则。
[0006]然而，在一些情况下，被识别的角度值可以不同于控制表面的实际旋转角度。这种差异是由于，例如，但不限于，换能器安装在铰接界面处的方式。因此，换能器在安装后会需要被校准，以确保正确的角度值被识别。
[0007]用于校准这些换能器的一些当前可用方法会比期望的更困难和/或耗时。这些方法可以包括使用例如但不限于机械量角器、加速计、钟摆机构、倾角计和/或其它类型的装置来识别控制表面的实际旋转角度。然而，使用这些装置会导致如下结果，即其准确性低于所需的，并且会比所需的更耗时。因此，期望具有考虑到上述问题中至少一些以及其它可能问题的方法和设备。
【发明内容】
[0008]在一个示例性实施例中，设备包括一个目标装置、一个成像装置和一个校准器。随着目标装置相对于成像装置围绕在第一结构和第二结构之间的界面处形成的枢轴线旋转以响应第一结构相对于第二结构围绕该枢轴线旋转，成像装置产生由目标装置形成的目标的多个图像。校准器使用多个图像识别目标围绕枢轴线的多个角度。校准器还使用多个角度进一步识别校准信息。
[0009]在另一示例性实施例中，校准系统包括若干目标装置、若干成像装置、一组换能器以及一个校准器。随着多个目标装置中的对应目标装置相对于多个成像装置中的一个成像装置围绕在第一结构和第二结构之间的界面处形成的枢轴线旋转以响应第一结构相对于第二结构围绕该枢轴线旋转，该成像装置产生由所述对应目标装置形成的目标的多个图像。所述一组换能器测量第一结构相对于第二结构围绕枢轴线的旋转以产生输出数据。校准器使用所述多个图像识别目标围绕枢轴线的多个角度。校准器使用所述多个角度进一步识别校准信息。所述校准信息被用于将所述输出数据转换成以期望角度单位表示的角度数据。
[0010]在又一示例性实施例中，提供用于校准一组换能器的方法。随着目标装置围绕在第一结构和第二结构之间的界面处形成的枢轴线旋转以响应第一结构相对于第二结构围绕该枢轴线旋转，产生由目标装置形成的目标的多个图像。使用多个图像识别所述目标围绕枢轴线的多个角度。使用所述多个角度识别校准信息。
[0011]本发明的特征和功能可在本公开的不同实施例中单独实现，或可被组合到其它实施例中，其中参考下面的具体说明和附图可看到进一步细节。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]被认为是新颖特征的示例性实施例特性在所附权利要求书中阐明。然而，通过参考本公开示例性实施例的详细说明并结合附图阅读时，将很好地理解示例性实施例以及优选的使用模式和其它的目的和特征，附图中:
[0013]图1是根据示例性实施例的以方框图形式的校准环境的图示；
[0014]图2是根据示例性实施例的校准环境的图示；
[0015]图3是根据示例性实施例的成像装置的放大视图的图示；
[0016]图4是根据示例性实施例的目标装置的放大视图的图示；
[0017]图5是根据示例性实施例的控制表面的运动的几何表示的图示；
[0018]图6是根据示例性实施例的以流程图形式的用于校准一组换能器的过程的图示；
[0019]图7是根据示例性实施例的以流程图形式的用于校准与控制表面相关联的一组换能器的过程的图示；以及
[0020]图8是根据示例性实施例的以方框图形式的数据处理系统的图示。
[0021]具体实现方式
[0022]示例性实施例认识到并考虑不同因素。例如，示例性实施例认识到并考虑到期望具有减少校准用于测量控制表面的旋转的换能器所需要的时间和精力的校准系统。进一步，示例性实施例认识到并考虑到希望具有使用能够可移除地附接到控制表面的装置的校准系统。这样，当飞机在飞行中时，用于校准换能器的装置可以从飞机移除。因此，飞机的重量和空气动力性能可以大体上不受校准系统的影响。
[0023]现参考附图，具体地，参考图1，根据示例性实施例以方框图形式描述校准环境的图示。在图1中的校准环境100内，校准系统102可以被用于平台104。平台104可以采用若干不同形式。在该示例性例子中，平台104采用空中平台106的形式。当然，在其它示例性实施例中，平台104可以是水基平台、基于空间的平台或一些其它形式的平台。
[0024]进一步，空中平台106可以采用若干不同形式。在该示例性实施例中，空中平台106可以采用飞机108的形式。然而，在其它示例性实施例中，空中平台106可以采用无人驾驶飞行器(UAV)、滑翔机或一些其它类型的空中平台的形式。
[0025]如图所示，平台104可以具有与第二结构112相关联的第一结构110。如本文所用，当一个部件与另一个部件相“关联”时，该关联在所描述的例子中是物理关联。例如，诸如第一结构110的第一部件可以通过被固定到第二部件、被粘结到第二部件、被安装到第二部件、被焊接到第二部件、被紧固到第二部件和/或以一些其它合适的方式被连接到第二部件而被认为与诸如第二结构112的第二部件相关联。第一部件还可以使用第三部件被连接到第二部件。进一步，第一部件可以通过形成为第二部件的一部分和/或延伸部而被认为与第二部件相关联。
[0026]在该示例性实施例中，第一结构110可以通过界面113被附接到第二结构112。界面113可以以若干不同方式实现。例如，但不限于，界面113可以使用任何数目的铰接接头、弹性元件、紧固件、轴承系统和/或其它类型的部件被实现。
[0027]在该示例性实施例中，第一结构110和第二结构112之间的界面113可以形成枢轴线115，第一结构110可以围绕该枢轴线115旋转。具体地，第一结构110可以采用经配置相对于第二结构112通过界面113围绕枢轴线115旋转的任何物件的形式。
[0028]在该示例性实施例中，对于采用飞机108形式的平台104，第一结构110可以采用控制表面114的形式，并且第二结构112可以采用机翼116的形式。控制表面114可以是例如但不限于襟翼、副翼、稳定器或一些其它形式的控制表面。当然，根据实施方式，第二结构112可以采用一些其它形式，例如但不限于，飞机108的尾段或属于飞机108的一些其它类型的第二结构。
[0029]控制表面114围绕枢轴线115旋转以改变控制表面114相对于机翼116的角度。控制表面114相对于机翼116的一个位置可以被用作参考位置，在此位置控制表面114相对于机翼116围绕枢轴线115的角度是已知的。取决于实施方式，这个已知角度可以是大约O度或一些其它角度。
[0030]取决于【具体实施方式】，可以使用一些类型的致动系统或一些其它类型的运动系统改变控制表面114相对于机翼116的角度。在一些情况下，可以通过使用手动定位控制表面114来改变控制表面114相对于机翼116的角度。
[0031]在该示例性实施例中，一组换能器120可以被用于测量控制表面114围绕枢轴线115的旋转量。如本文所用，一“组”项目可以包括一个或更多个项目。以此方式，一组换能器120可以包括一个或更多个换能器。一组换能器120可以位于飞机108中和/或上的任何位置以用于测量控制表面114围绕枢轴线115的旋转量。
[0032]一组换能器120可以与控制表面114、机翼116、界面113或与飞机108相关联的一些其它类型的结构中的至少一个相关联。如本文所用，当用于项目列表时，短语“至少一个”意味着可以使用所列项中的一个或更多个的不同组合，并且可能仅需要列表中项目的一个。所述项目可以是具体物件、东西或类别。换句话说，“至少一个”意味着可以使用列表中项目或若干项目的任何组合，而并不是列表中所有的项目都是必须的。
[0033]例如，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可以意味着项目A ;项目A和项目B ;项目B ;项目A、项目B和项目C ;或项目B和项目C。在一些情况下，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可以意味着例如但不限于，两个项目A、一个项目B和十个项目C ;四个项目B和七个项目C ;或一些其它合适的组合。
[0034]在一个示例性实施例中，一组换能器120可以包括被定位在将控制表面114的内侧部分连接到机翼116的第一铰链处的第一换能器121、被定位在将控制表面114的中间部分连接到机翼116的第二铰链处的第二换能器122以及被定位在将控制表面114的外侧部分连接到机翼116的第三铰链处的第三换能器123。第一铰链、第二铰链以及第三铰链可以一起形成界面113。
[0035]一组换能器120可以经配置产生输出数据124。取决于一组换能器120的【具体实施方式】，输出数据124可以采用模拟数据或数字数据的形式。输出数据124可以被用于识别任何给定时间点的一组输出值126。例如，当输出数据124是模拟数据时，输出数据可以被转换成数字数据以识别每个抽样时间的一组输出值126。当输出数据124是数字数据时，一组输出值126可以包括每个采样时间的一组输出值126。
[0036]一组输出值126可以是在一些给定时间点处控制表面114围绕枢轴线115的旋转的测量值。例如，一组输出值126中对应于第一换能器121的输出值可以测量控制表面114的内侧部分围绕枢轴线115的旋转。一组输出值126中对应于第二换能器122的输出值可以测量控制表面114的中间部分围绕枢轴线115的旋转。一组输出值126中对应于第三换能器123的输出值可以测量控制表面114的外侧部分围绕枢轴线115的旋转。
[0037]然而，一组输出值126可以不采用期望角度单位128。所需角度单位128可以选自度、弧度或一些其它类型的角度单位中的一个。因此，一组输出值126会需要被转换成采用期望角度单位的角度值。
[0038]校准系统102可以被用于产生用于校准一组换能器120的校准信息130。校准信息130可以包括用于将由一组换能器120产生的输出数据124转换成采用期望角度单位128的角度数据的信息。进一步，在一些情况下，校准信息130还可以包括用于调整输出数据124中的误差的信息。具体地，校准信息130可以被用于识别由一组换能器120产生的每组输出值126的一组对应角度值131。一组对应角度值131中的每个角度值可以是采用期望角度单位128的相对于机翼116围绕枢轴线115的旋转角度。
[0039]在一个示例性例子中，一组对应角度值131可以包括针对一组输出值126中的每个输出值的角度。在另一示例性例子中，一组对应角度值131可以包括针对一组输出值126的一个角度值。
[0040]当平台104不在使用中时，可以使用校准系统102。例如，当平台104采用飞机108的形式时，当飞机108在地面上并且没有飞行时，可以使用校准系统102。
[0041]校准系统102可以包括成像系统132、目标系统134和校准器136。成像系统132可以包括若干成像装置133。目标系统134可以包括若干目标装置135。如本文所用，“若干”项目可以包括一个或更多个项目。这样，若干目标装置135可以包括一个或更多个目标装置。进一步，若干成像装置133可以包括一个或更多个成像装置。
[0042]在一个示例性例子中，可以需要仅一个成像装置和仅一个目标装置。在另一示例性例子中，在若干成像装置133和若干目标装置135中的成像装置和目标装置的实际数目可以分别等于一组换能器120中的换能器的实际数目。进一步，若干成像装置133和若干目标装置135可以包括相同数目的装置或不同数目的装置。
[0043]在一个示例性例子中，若干目标装置135中的每个可以为若干成像装置133中的对应成像装置提供目标。例如，若干目标装置135中的目标装置137可以被用于提供若干成像装置133中的成像装置139的目标138。
[0044]在一个示例性例子中，目标装置137可以被附接到控制表面114。成像装置139可以被附接到界面113和机翼116中的至少一个。目标装置137和成像装置139可以被定位成使得由目标装置137形成的目标138可以在成像装置139的视野内。
[0045]在一个示例性例子中，目标装置137可以是光笔，并且目标138可以是由光笔形成的光束。在另一些示例性例子中，目标装置137可以采用激光装置、发光二极管(LED)阵列、光源、具有特殊颜色标记的物件或一些其它类型的目标装置的形式。进一步，成像装置139可以是摄像机。摄像机可以选自由红外摄像机、电光摄像机、紫外线摄像机或一些其它类型摄像机组成的组中的一个。
[0046]校准一组换能器120可以包括在选定持续时间内和/或通过选定角度范围围绕枢轴线115旋转控制表面114。随着控制表面114旋转，成像装置139可以产生多个图像140。多个图像140可以捕捉目标138。当目标138采用光束的形式，目标138可以被捕捉为多个图像140中的每个图像内的点目标。这样,随着控制表面114围绕枢轴线115旋转,成像装置139产生目标138的多个图像140。
[0047]成像装置139可以发送多个图像140到校准器136以用于处理。可以使用硬件、软件或其二者的结合实现校准器136。在一个示例性例子中，可以使用计算机系统141实现校准器136。计算机系统141可以由一个或更多个计算机组成。
[0048]当多于一个计算机存在于计算机系统141中时，这些计算机可以相互通信。进一步，当多于一个计算机存在于计算机系统141中时，这些计算机可以被同步于某公共时钟。这种类型的同步可以允许产生多个图像140的时间与由一组换能器120产生输出数据124的时间相匹配。
[0049]在一个示例性例子中，校准器136可以被应用在远离平台104的位置。校准器136可以被用于控制目标系统134和/或成像系统132。成像系统132可以经配置使用任何数目的有线通信链路、无线通信链路、光通信链路和/或其它类型的通信链路与校准器136通信。在一些情况下，校准器136可以被应用在平台104内。例如，当平台104采用飞机108的形式时，校准器136可以在飞机108的飞行控制系统内被机载地应用在飞机108上。
[0050]校准器136还可以与一组换能器120通信。例如，校准器136可以经配置直接从一组换能器120接收输出数据124。在另一例子中，校准器136可以经配置从飞机108上机载的飞行控制系统接收输出数据124。当然，在其它示例性例子中，校准器136可以以一些其它方式接收输出数据124。例如，校准器136可以通过一些专用飞行测试系统接收输出数据 124。
[0051]校准器136可以使用多个图像140来识别目标138围绕枢轴线115的多个角度142。具体地，可以针对多个图像140中的每个图像，识别目标138围绕枢轴线115的角度。多个角度142中的每个角度可以是目标138相对于机翼116围绕枢轴线115的旋转角度。
[0052]例如，校准器136首先识别多个图像140中的图像143中的目标138的位置作为图像143的目标位置144。可以关于参考坐标系146识别目标位置144。参考坐标系146可以是以成像装置139为中心的坐标系。
[0053]进一步，校准器136可以识别枢轴位置148。枢轴位置148可以位于枢轴线115与穿过成像装置139和目标位置137 二者的平面相交的位置。这个平面基本垂直于枢轴线115。进一步，这个平面沿枢轴线115的位置可以被任意选择。
[0054]校准器136使用图像143的目标位置144和枢轴位置148来识别针对图像143的目标138围绕枢轴线115的角度150。使用上述方法，校准器136可以识别针对多个图像140的目标138的多个角度142。
[0055]进一步，校准器136可以使用多个角度142识别校准信息130。在一个示例性例子中，校准信息130可以包括表格152,该表格152识别由一组换能器120产生的每组输出值126的采用期望角度单位128的一组对应角度值131。多个角度142可以被用于识别对应一组角度值131。
[0056]在一个示例性例子中，成像装置139可以是成像系统132中的唯一成像装置，而目标系统134中的若干目标装置135可以包括多个目标装置。在这种例中，多个图像140可以捕捉由这些多个目标装置形成的目标。可以识别多个图像140的若干目标装置135中每个目标装置的多个角度。
[0057]在该例中，针对诸如图像143的具体图像的若干目标装置135所识别的角度可以取平均以识别控制表面114相对于机翼116围绕枢轴线115的旋转角度的总体角度值。一组换能器120可以在产生图像143的时刻产生一组输出值126。所识别的总体角度值可以形成一组输出值126的一组对应角度值131。
[0058]在另一示例性例子中，校准信息130可以包括用于将由一组换能器120产生的任何一组输出值126转换成采用期望角度单位128的一组对应角度值131的算法154。算法154可以包括，例如，但不限于，一组等式、一个公式、计算技术、插值技术或一些其它类型的数学技术中的至少一个。
[0059]这样，校准器136可以将多个角度142关联于输出数据124以形成校准信息130。一旦校准信息130已产生，则在飞机108飞行期间校准信息130可以被发送到飞机108供使用。目标系统134和成像系统132然后可以从飞机108移除。
[0060]在一个示例性示例中，校准信息130可以被用于产生由飞机108的飞行控制系统所使用的控制法则的输入数据和/或用于验证这些控制法则。在一些情况下，当飞机108在使用中时，在飞机108飞行测试期间和/或飞机108飞行期间，校准信息130可以被用于向操作员显示一组对应角度值131，所述操作员例如飞行测试工程师、飞行测试分析工程师、飞行员、地面飞行工程师、系统操作员或一些类型的其它操作员。
[0061]图1中校准环境100的图示并不意味着暗示对示例性实施例可实现的方式的物理或体系结构的限制。除了或代替所示的部件，可使用其它部件。一些部件可以是可选的。另夕卜，呈现方框以例示一些功能部件。当在示例性实施例中实现时，这些方框的一个或更多个可以组合、拆分或者组合并拆分成不同的方框。
[0062]在一些示例性例子中，若干成像装置133和若干目标装置135中的成像装置和目标装置的实际数目可以不同于一组换能器120中的换能器数目。例如，若干成像装置133中的成像装置可以被定位在一组换能器120中的一对换能器之间。进一步，在其它示例性例子中，目标装置可以被配置为附接到机翼116，而成像装置139可以被配置为附接到控制表面114。
[0063]现参考图2，根据示例性实施例描绘校准环境的图示。在该示例性例子中校准环境200是图1中校准环境100的一个实施方式的例子。如图所示，校准系统201存在于校准环境200内。校准系统201可以是图1中校准系统102的一个实施方式的例子。
[0064]校准系统201可以被用于机翼202和控制表面204。机翼202和控制表面204可以分别是图1中机翼116和控制表面114的实施方式的例子。校准系统201可以包括被附接到机翼202的成像装置206以及被附接到控制表面204的目标装置208。成像装置206和目标装置208可以分别是图1中成像装置139和目标装置137的实施方式的例子。
[0065]如图所示，控制表面204可以沿箭头212方向围绕枢轴线210旋转。控制表面204可以从第一位置214旋转到第二位置216，然后到第三位置218。在一些情况下，第二位置216可以被认为是参考位置或默认位置，在此控制表面204相对于机翼202的角度是已知的。在控制表面204旋转的同时，被附接到控制表面204的目标装置208也旋转。成像装置206可以经配置随控制表面204旋转捕捉由目标装置208形成的目标。在该示例性例子中，由目标装置208形成的目标可以是光束。
[0066]现参考图3，根据示例性实施例描绘图2成像装置206放大视图的图示。在该示例性例子中，成像装置206包括摄像机300、附接板301、结构302和定位系统304。
[0067]附接板301可以被用于将成像装置206附接到机翼202。成像装置206被可移除地附接到机翼202。换句话说，成像装置206可以从机翼202卸下，并且在一些其它时间点被再次附接到机翼202。沿机翼202附接成像装置206的位置可以是任意选择的。可选择图2的目标装置208将在成像装置206的视野中的任何位置。
[0068]结构302可以被用于在机翼202上方抬升摄像机300。定位系统304可以被用于改变摄像机相对于结构302的位置和/或方向。摄像机300可以被定位和/或取向成使得成像装置206和目标装置208之间的视线是无障碍的，并且使得目标装置将处于焦点。
[0069]现转到图4，根据示例性实施例描绘图2目标装置208的放大视图的图示。在该示例性例子中，从控制表面204的后边缘示出目标装置208。
[0070]如图所示，目标装置208包括光产生装置400、附接板401、结构402和定位系统404。
[0071]光产生装置400可以被用于产生光束，该光束可以被由图3中的摄像机300捕捉为小点或点目标。附接板401可以被用于将目标装置208附接到控制表面204。进一步，结构402可以被用于在控制表面204的上方抬升光产生装置400。
[0072]定位系统404可以被用于定位光产生装置400，使得由光产生装置400产生的光束可以指向来自图3的摄像机300。在该示例性例子中，定位系统404可以经配置通过结构402围绕轴线406旋转光产生装置400。
[0073]图2中的校准环境200、图2-3中的成像装置206以及图2和图4中目标装置208的图示并不意味着对示例性实施例可实现的方式的物理或体系结构的限制。除了或代替所示的部件，可使用其它部件。一些部件可以是可选的。
[0074]图2-4中所示的不同部件可是怎样将图1中以方框形式示出的部件实现为物理结构的示例性例子。此外，图2-4中的一些部件可与图1中的部件组合、与图1中的部件一起使用或其二者的组合。
[0075]现参考图5,根据示例性实施例描绘图2控制表面204运动的几何表示的图示。控制表面204可以从第一位置214旋转到第二位置216，并且到第三位置218。
[0076]随着控制表面204从第一位置214旋转到第二位置216，然后到第三位置218，由被附接到控制表面204的图2中的目标装置208所形成的目标505也可以从第一位置500旋转到第二位置502，并到第三位置504。目标装置208的这种旋转形成弧506。第二位置502也可以被认为是参考位置或默认位置，在此控制表面204相对于机翼202的角度是已知的。
[0077]弧506可以属于圆508，该圆508位于与图2中的枢轴线210基本垂直的平面上。枢点510表示该平面与图2中的枢轴线210的交点。枢点510是圆508的中心。原点512在该示例性例子中表示成像装置206的位置。
[0078]这样，弧506在该示例性例子中是二维的。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坐标、y坐标和z坐标的三维描述的位置。然而，z坐标可以保持恒定。这些坐标可以是关于以摄像机为中心的坐标系，其所具有的原点512作为所述摄像机为中心的坐标系的原点。
[0079]使用弧506，在枢点510和目标505之间的半径可以被识别。该半径可以是弧506的半径。进一步，相对于原点512的枢点510坐标也可以被识别。诸如图1中校准器136的校准器可以使用由图3中摄像机300产生的图像来确定目标505的第一位置500、第二位置502和第三位置504的坐标。这些坐标然后可以被用于测定上述的半径。
[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]半径=sqrt ((dx*dx) + (dy*dy))
[0094]其中bx和by是第一位置500的x坐标和y坐标；ax和ay是第二位置502的x坐标和y坐标；cx和cy是第三位置504的x坐标和y坐标；xl和yl是第一位置500和第二位置502的中垂线514的X坐标和y坐标；x2和y2是第三位置504和第二位置502的中垂线516的X坐标和y坐标；dxl是ax和bx之间的差值；dyl是ay和by之间的差值；dx2是cx和bx之间的差值；dy2是cy和by之间的差值；ox和oy是枢点510的x坐标和y坐标；dx是ox和ax之间的差值；dy是oy和ay之间的差值；以及半径是弧506的半径。
[0095]可以使用第二位置502处的目标505的角度来识别目标505的角度。在该示例中，这个角度可以已知是O度。然而，在其它例子中，该已知角度可以是一些其它角度。例如，第一位置500处的目标505的角度可以被识别为如下:
[0096]角度=asin((bx_ox)/半径)*(180/pi)
[0097]其中角度是目标505的角度，并且pi大约是3.1415927。
[0098]现参考图6，根据示例性实施例以流程图形式描绘用于校准一组换能器的过程的图示。可以使用图1中校准系统102实现该过程。
[0099]该过程开始于，将目标装置附接到与第二结构相关联的第一结构(操作600)。在操作600中，第一结构可以经配置相对于第二结构旋转。例如，第一结构可以通过形成枢轴线的界面被附接到第二结构。第一结构能够相对于第二结构围绕这个枢轴线旋转。
[0100]接下来，第一结构可以围绕在第一结构和第二结构之间的界面处形成的枢轴线旋转(操作602)。随着第一结构围绕枢轴线旋转，由目标装置形成的目标的多个图像可以由成像装置产生(操作604)。
[0101]然后，可以使用多个图像识别目标的围绕目标枢轴线的多个角度(操作606)。具体地，在操作606中，使用关于图像中参考坐标系的目标位置可以针对多个图像中的每个图像识别相对于第二结构的目标角度。
[0102]接下来，用于转换由测量第一结构围绕枢轴线的旋转的一组换能器产生的输出数据的校准信息被产生为采用期望角度单位的角度数据(操作608)，过程随后终止。该组换能器可以通过附接到第一结构、第二结构以及第一结构和第二结构之间的界面中的至少一个与第一结构相关联。具体地，在操作608中，校准信息可以被用于校准该组换能器，使得可以针对由该组换能器产生的任何一组输出值，识别第一结构的一组对应角度值。
[0103]在一个示例性例子中，一组对应角度值可以包括指示第一结构相对于第二结构围绕枢轴线的旋转角度的单个角度值。在另一示例性例子中，一组对应角度值可以包括针对第一结构的若干不同部分中的每个的角度值，其中每个角度值指示第一结构的对应部分相对于第二结构围绕枢轴的旋转角度。
[0104]现参考图7，根据示例性实施例以流程图形式描绘用于校准与控制表面相关联的一组换能器的过程的图示。图7中所述的过程可以使用图1中校准系统102实现。
[0105]该过程可以开始于，将目标装置附接到与飞机机翼相关联的控制表面(操作700)。在操作700中，控制表面可以经配置围绕在控制表面和机翼之间的界面处形成的枢轴线旋转。目标装置可以采用例如光笔的形式。光笔可以产生形成目标的光束。
[0106]接下来，控制表面可以相对于机翼围绕枢轴线旋转(操作702)。在操作702中，控制表面可以在选定持续时间围绕枢轴线旋转选定量。随着控制表面围绕枢轴线旋转，可以使用成像装置产生由目标装置形成的目标的多个图像(操作704)。取决于【具体实施方式】，成像装置可以被附接到机翼或在控制表面和机翼之间的界面。
[0107]关于参考坐标系的多个图像中的每个图像中的目标位置可以被识别为那个图像的目标位置(操作706)。关于参考坐标系的、枢轴线与由成像装置和目标装置形成的平面的相交位置可以被识别为枢轴位置(操作708)。
[0108]然后，可以使用被识别以形成多个图像的目标的多个角度的该图像的目标位置和枢轴位置，针对多个图像中的每个图像识别围绕枢轴线的目标角度(操作710)。接下来，该过程使用所述多个角度和由该组换能器产生的输出数据产生校准信息(操作712)，过程随后终止。
[0109]现转到图8，根据示例性实施例以方框图形式描绘的数据处理系统的图示。数据处理系统800可以被用于实现图1中计算机系统141中的一个或更多个计算机。如图所示，数据处理系统800包括在处理器单元804、存储装置806、通信单元808、输入/输出单元810以及显示器812之间提供通信的通信框架802。在一些情况下，通信框架802可以被实现为总线系统。
[0110]处理器单元804经配置执行软件指令以实行若干操作。处理器单元804可以包括若干处理器、多处理器核和/或一些其它类型的处理器，这取决于具体的实现方式。在一些情况下，处理器单元804可以采用硬件单元的形式，如电路系统、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置或一些其它合适类型的硬件单元。
[0111]由处理器单元804运行的操作系统、应用和/或程序的指令可以位于存储装置806中。存储装置806可以通过通信框架802与处理器单元804通信。如本文所用，也被称为计算机可读存储装置的存储装置是能够基于临时和/或永久地存储信息的任何硬件。这种信息可以包括但不限于如数据、程序代码和/或其它信息。
[0112]存储器814和永久性存储器816是存储器件806的例子。存储器814可以采用例如随机存取存储器或一些类型的易失性或非易失性存储装置的形式。永久性存储器件816可包括任何数目的部件或装置。例如，永久性存储器件816可以包含硬盘驱动器、闪存、可重写光盘、可重写磁带或上述的一些组合。由永久性存储器件816使用的介质可以是可移除的或不可移除的。
[0113]通信单元808允许数据处理系统800与其他数据处理系统和/或装置通信。通信单元808可以使用物理和/或无线通信链路提供通信。
[0114]输入/输出单元810允许从连接至数据处理系统800的其它装置接收输入并将输出数据发送至连接至数据处理系统800的其它装置。例如，输入/输出单元810可以通过键盘、鼠标和/或一些其它类型的输入装置允许接收用户输入。作为另一个例子，输入/输出单元810可以允许输出被发送至连接到数据处理系统800的打印机。
[0115]显示器812经配置向用户显示信息。显示器812可以包括，例如，但不限于，监视器、触摸屏、激光显示器、全息显示器、虚拟显示器和/或一些其它类型的显示装置。
[0116]在该示例性例子中，不同示例性实施例的过程可以使用计算机实现的指令通过处理器单元804实行。这些指令可以被称为程序代码、计算机可用程序代码或计算机可读程序代码，并且其可由处理器单元804中的一个或更多个处理器读取和执行。
[0117]在这些例子中，程序代码818以功能形式位于是选择性地可移除的计算机可读介质820上，并且可被加载到或转移到数据处理系统800以便由处理器单元804执行。程序代码818和计算机可读介质820 —起形成计算机程序产品822。在该示例性例子中，计算机可读介质820可以是计算机可读存储介质824或计算机可读信号介质826。
[0118]计算机可读存储介质824是用于存储程序代码818的物理或有形存储装置，而不是传播或传送程序代码818的介质。计算机可读存储介质824可以是，例如但不限于，连接到数据处理系统800的光盘或磁盘或永久性存储装置。
[0119]替代性地，程序代码818可以使用计算机可读信号介质826被转移到数据处理系统800。计算机可读信号介质826可以是，例如，包含程序代码818的传播数据信号。这个数据信号可以是能够在物理和/或无线通信链路上被传送的电磁信号、光信号和/或一些其它类型的信号。
[0120]图8中数据处理系统800的图示并不意味着对示例性实施例可实现的方式提供体系结构限制。不同示例性实施例可以在包括除了和/或代替用于说明数据处理系统800的部件的部件的数据处理系统中实现。进一步，图8所示的部件可以不同于所示的示例性例子。
[0121]在描述的不同实施例中的流程图和方框图示出示例性实施例中设备和方法的一些可能实现的体系结构、功能和操作。就这一点而言，流程图或方框图中的每个方框可以表示模块、段、功能和/或操作或步骤的部分。
[0122]在示例性实施例的一些可替代实现方式中，方框中标注的功能可以不按照图中标注的顺序发生。例如，在一些情况下，连续示出的两个方框可以大体上同时实行，或这些方框有时以相反顺序实行，这取决于涉及的功能。另外，除了流程图或方框图中所示的方框还可添加其它方框。
[0123]为了例示和描述，已给出不同示例性实施例的描述，并且不是为了穷举或限制本实施例于所公开的形式。若干修改和变更对本领域的技术人员来说是显而易见的。进一步，与其它期望的实施例相比，不同示例性实施例可以提供不同特征。所选的实施例被选择和说明以便最好地解释本发明的原理、实际应用，并且使本领域的其他技术人员能够理解具有适于预期的特定用途的各种修改的各种实施例的本公开。
【权利要求】
1.一种设备，其包括: 目标装置(137)； 成像装置(139)，随着所述目标装置(137)相对于所述成像装置(139)围绕枢轴线(115)旋转以响应第一结构(110)相对于第二结构(112)围绕所述枢轴线(115)的旋转，所述成像装置(139)产生由所述目标装置(137)形成的目标(138)的多个图像(140)，其中所述枢轴线(115)在所述第一结构(110)和所述第二结构(112)之间的界面(113)处形成；以及 校准器(136)，所述校准器(136)使用所述多个图像(140)识别所述目标(138)围绕所述枢轴线(115)的多个角度(142)，并且使用所述多个角度(142)识别校准信息(130)。
2.根据权利要求1所述的设备，还包括: 一组换能器(120)，所述一组换能器(120)测量所述第一结构(110)相对于所述第二结构(112)围绕所述枢轴线(115)的旋转，以产生输出数据(124)， 其中由所述校准器(136)识别的所述校准信息(130)被用于将所述输出数据(124)转换成采用期望角度单位(128)的角度数据；以及 其中所述一组换能器(120)与所述第一结构(110)、所述第二结构(112)以及在所述第一结构(110)和所述第二结构(112)之间的所述界面(113)中的至少一个相关联。
3.根据权利要求2所述的设备，其中由所述一组换能器(120)产生的所述输出数据(124)被用于识别任何给定时间点的一组输出值(126)，其中所述一组输出值(126)中的输出值是所述第一结构(110)的至少一部分围绕所述枢轴线(115)的旋转的测量值，并且其中所述校准信息(130)包括表格(152)，该表格(152)识别由所述一组换能器(120)识别的每一组输出值(126)的采用所述期望角度单位(128)的一组对应角度值(131);以及 其中所述校准信息(130)包括用于将由所述一组换能器(120)产生的任何一组输出值(126)转换成采用所述期望角度单位(128)的所述一组对应角度值(131)的算法(154);以及 其中所述期望角度单位(128)选自度和弧度中的一个。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二结构(112)是飞机(108)的机翼(116)，并且所述第一结构(110)是可移动地附接到所述机翼(116)的控制表面(114)； 其中所述目标装置(137)是被附接到所述第一结构(110)的光笔，并且所述目标(138)是由所述光笔产生的光束； 其中所述光束在所述多个图像(140)中被捕捉为点目标，并且其中所述校准器(136)将在所述多个图像(140)中的每个图像(143)中的所述点目标关于参考坐标系(146)的位置识别为目标位置(144);以及 其中所述参考坐标系(146)是以所述成像装置(139)为中心的坐标系。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述成像装置(139)是被附接到所述第二结构(112)与在所述第一结构(110)和所述第二结构(112)之间的所述界面(113)中的至少一个的摄像机，并且其中所述摄像机选自由电光摄像机、红外摄像机和紫外线摄像机组成的组中的一个。
6.根据权利要求1所述的设备，其中在由所述成像装置(139)已产生所述多个图像(140)后，从所述第一结构(110)移除所述目标装置(137)和所述成像装置(139);以及其中所述目标装置(137)是若干目标装置(135)中的一个，并且其中所述成像装置(139)是若干成像装置(133)中的一个，其中所述若干目标装置(135)、所述若干成像装置(133)以及所述校准器(136)形成校准系统(102)。
7.一种校准系统(102)，其包括: 若干目标装置(135)；若干成像装置(133)，其包括所述若干成像装置(133)中的所述成像装置(139)； 一组换能器(120)，其测量所述第一结构(110)相对于所述第二结构(112)围绕所述枢轴线(115)的旋转，以产生输出数据(124);以及 其中所述校准信息(130)被用于将所述输出数据(124)转换成采用期望角度单位的角度数据。
8.一种用于校准一组换能器(120)的方法，所述方法包括: 随着目标装置(137)相对于所述成像装置(139)围绕枢轴线(115)旋转以响应第一结构(110)相对于第二结构(112)围绕所述枢轴线(115)的旋转，通过成像装置(139)产生由所述目标装置(137)形成的目标(138)的多个图像(140)，其中所述枢轴线(115)在所述第一结构(110)和所述第二结构(112)之间的界面(113)处形成； 使用所述多个图像(140)识别(606)所述目标(138)的围绕所述枢轴线(115)的多个角度(142);以及 使用所述多个角度(142)识别校准信息(130)。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括: 使用所述一组换能器(120)测量所述第一结构(110)相对于所述第二结构(112)围绕所述枢轴(115)的旋转，以产生输出数据(124)，其中所述目标装置(137)附接到所述第一结构；以及 使用所述校准信息(130)将由所述一组换能器(120)产生的所述输出数据(124)转换成采用期望角度单位(128)的角度数据。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括: 使用所述输出数据(124)识别任何给定时间点的一组输出值(126);以及 其中使用所述多个角度(142)识别所述校准信息(130)包括:产生表格(152),所述表格(152)识别由所述一组换能器(120)识别的每一组输出值(126)的采用所述期望角度单位(128)的一组对应角度值(131)。
11.根据权利要求8所述的方法，其中使用所述多个图像(140)识别所述目标(138)的围绕所述枢轴线(115)的所述多个角度(142)包括:将所述多个图像(140)中的每个图像(143)中的所述目标(138)关于参考坐标系(146)的位置识别(706)为目标位置(144)。
12.根据权利要求12所述的方法，其中使用所述多个图像(140)识别所述目标(138)的围绕所述枢轴线(115)的所述多个角度(142)还包括: 将关于所述参考坐标系的、所述枢轴线(115)与由所述成像装置(139)和所述目标装置(137)形成的平面相交的位置识别(708)为枢轴位置(148)。
13.根据权利要求13所述的方法，其中使用所述多个图像(140)识别所述目标(138)的围绕所述枢轴线(115)的所述多个角度(142)还包括:使用针对所述图像(143)识别的所述目标位置(144)和所述枢轴位置(148)识别所述多个图像(140)中的图像(143)中的所述目标(138)的围绕所述枢轴线(115)的角度(150)。
【文档编号】G01B21/22GK104236513SQ201410234425
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2013年6月14日
【发明者】C·J·意勒斯 申请人:波音公司