本发明公开了一种飞机蒙皮设备安置角测量装置及其测量方法，包括转接板，转接板与蒙皮设备安装接口连接；滚转台连接转接板和承载台，滚转台可相对转接板转动、并带动承载台同步滚转运动，滚转台上安装有至少一个拇指螺钉和锁定插销；至少一个拇指螺钉安装在滚转台上，通过拇指螺钉的松紧状态以限定滚转台的滚转运动；锁定插销安装于滚转台上并插入转接板内，以定位滚转台的初始位置；滚转台的滚转面与转接板面平行，滚转台的滚转中心轴与转接板垂直；承载台上安放有数显倾角仪和线束激光器。本发明测试方法简单易行，测量装置便携可靠，对测试场景无依赖，测试效率高，可广泛应用于飞机蒙皮设备安置角的内、外场测量。
1.一种飞机蒙皮设备安置角测量装置，其特征在于：包括转接板、滚转台、承载台、数显倾角仪和线束激光器；
所述转接板与蒙皮设备安装接口连接；所述滚转台连接转接板和承载台，所述滚转台可相对转接板转动、并带动承载台同步滚转运动，滚转台上安装有至少一个拇指螺钉和锁定插销；至少一个所述拇指螺钉安装在滚转台上，通过拇指螺钉的松紧状态以限定滚转台的滚转运动；所述锁定插销安装于滚转台上并插入转接板内，以定位滚转台的初始位置；
所述滚转台的滚转面与转接板面平行，滚转台的滚转中心轴与转接板垂直；所述承载台上安放有数显倾角仪和线束激光器。
2.根据权利要求1所述的飞机蒙皮设备安置角测量装置，其特征在于：所述承载台上加工有承载台基准面，承载台基准面与滚转台的滚转中心轴平行，与滚转台的滚转面垂直；所述承载台上设有相互垂直的第一数显倾角仪安放基准槽和第二数显倾角仪安放基准槽；所述第一数显倾角仪安放基准槽的槽口方向与滚转中心轴垂直，第二数显倾角仪安放基准槽的槽口方向与滚转中心轴平行；第一数显倾角仪安放基准槽和第二数显倾角仪安放基准槽与承载台基准面共面，第一数显倾角仪安放基准槽和第二数显倾角仪安放基准槽的内表面与数显倾角仪外表面贴合；所述数显倾角仪的重力感应基准面与承载台基准面共面接触；
所述承载台上还设置有线束激光器安装接口，线束激光器固定于线束激光器安装接口上；
所述线束激光器的线束激光投影与滚转中心轴平行，并与承载台基准面垂直。
3.一种采用权利要求2所述的飞机蒙皮设备安置角测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、调平飞机，以飞机停放在场地中的初始姿态构建机体坐标系O‑XYZ，并标记飞机纵轴投影线；
S2、定位飞机蒙皮设备安装接口，以安装接口为基础，定位蒙皮设备矢量取向，构建中间坐标系O‑X´Y´Z´，中间坐标系O‑X´Y´Z´即为蒙皮设备安置坐标系；
S3、测量中间坐标系O‑X´Y´Z´的OY´轴与机体坐标系O‑XYZ的水平坐标面XOY的夹角，即为水平俯仰角α；
S4、以中间坐标系O‑X´Y´Z´的OX´轴为旋转轴，旋转Y´OZ´坐标面直至OY´轴与机体坐标系O‑XYZ的水平面XOY重合，以将水平俯仰角α调为零，构建二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´；
S5、测量二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的OZ1´轴与机体坐标系O‑XYZ的OZ轴之间夹角，即为重力横滚角γ；
S6、对二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的X´OZ1´横滚面进行投影，标记X´OZ1´坐标面与机体坐标系O‑XYZ的水平坐标面XOY的相交线；
S7、测量步骤S1所标记飞机纵轴投影线与步骤S6横滚面投影线的夹角，即为水平偏航角β；
以飞机停放在场地中的初始姿态，构建机体坐标系O‑XYZ，飞机航向为Y轴，朝向机头方向为正方向；竖直方向为Z轴，向上为正方向，通过右手坐标系规则确定X轴；
对飞机进行调零，机体坐标系ZO轴向与当地重力方向重合，XOY坐标面水平；
根据飞机基准点，标记飞机纵轴的重力投影线，即标记机体坐标系O‑XYZ的OY轴；
将飞机蒙皮设备安置角测量装置安装到飞机上，将转接板与飞机蒙皮设备安装接口相连；以转接板和锁定插销锁定的滚转台滚转初始位置，表征飞机蒙皮设备安置矢量取向，根据飞机蒙皮设备安置矢量取向，构建中间坐标系O‑X´Y´Z´，中间坐标系O‑X´Y´Z´即为蒙皮设备安置坐标系；
保持锁定插销对滚转台滚转初始位置的锁定状态，将数显倾角仪安放到承载台上的第一数显倾角仪安放基准槽内，并使数显倾角仪的重力感应基准面与承载台基准面保持共面贴合，读取数显倾角仪的倾角显示窗的倾角显示值，该倾角显示值即为水平俯仰角α；
采用坐标系表示，测量飞机蒙皮设备水平俯仰角α即为测量中间坐标系O‑X´Y´Z´的OY´轴与机体坐标系O‑XYZ水平坐标面XOY的夹角；
保持数显倾角仪在承载台上的安放状态，松开锁定插销对滚转台滚转初始位置的锁定，将拇指螺钉调整至松开状态，滚转台沿滚转中心轴滚转，直至数显倾角仪的倾角显示窗的倾角显示值为零，紧定拇指螺钉；
以中间坐标系O‑X´Y´Z´的OX´轴为旋转轴，旋转Y´OZ´坐标面直至OY´轴与机体坐标系O‑XYZ水平面XOY重合，以将水平俯仰角α调为零；
将OY´轴与OZ´轴旋转后的轴向定义为OY1´轴与OZ1´轴，并定义二次中间坐标系为O‑X´Y1´Z1´，则由原中间坐标系O‑X´Y´Z´到二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的变换矩阵为：其中， 、 、 分别为采用原中间坐标系O‑X´Y´Z´表示蒙皮设备矢量取向的三轴坐标值， 、 、 分别为采用二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´表示蒙皮设备矢量取向的三轴坐标值；
保持滚转台上所有拇指螺钉的紧定状态，将数显倾角仪从第一数显倾角仪安放基准槽内取出，然后安放到第二数显倾角仪安放基准槽内，并使数显倾角仪的重力感应基准面与承载台基准面保持共面贴合，读取数显倾角仪的倾角显示窗的倾角显示值，该倾角显示值即为重力横滚角γ；
采用坐标系表示，测量飞机蒙皮设备重力横滚角γ即测量二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的OZ1´轴与机体坐标系O‑XYZ的OZ轴之间夹角；
机体坐标系O‑XYZ的OZ轴位于二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的X´OZ1´横滚面内，测量重力横滚角γ即为测量∠Z1´OZ；
开启线束激光器，发射线束激光投影，线束激光投影以横向张角θ1的发散扇面展开，在与发散扇面垂直的水平面上，投影呈现为相交直线；
采用坐标系表示，将二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的X´OZ1´横滚面对机体坐标系O‑XYZ的水平坐标面XOY投影，得到X´OZ1´坐标面与水平坐标面XOY的相交线；
保持线束激光器的出射状态，测量线束激光投影与飞机纵轴投影线的夹角，即水平偏航角β；
在飞机纵轴投影线上取一段水平长度为纵轴向测量长度y的线段，作线段两个端点的垂向水平直线，并同时与线束激光投影相交，分别测量相交线段的长度，其中，一个横轴向测量长度记为x1，另一个横轴向测量长度记为x2，则有：根据重力横滚角γ与水平偏航角β，表示二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´到机体坐标系O‑XYZ的矩阵变换为：其中，X、Y、Z分别为采用机体坐标系O‑XYZ表示蒙皮设备矢量取向的三轴坐标值；
则，中间坐标系O‑X´Y´Z´到机体坐标系O‑XYZ的矩阵变换表示为：。
一种飞机蒙皮设备安置角测量装置及其测量方法
技术领域
[0001] 本发明属于航空制造加工技术领域，具体涉及一种战斗机专用的飞机蒙皮设备安置角测量装置及其测量方法。
背景技术
[0002] 飞机蒙皮上，分布着诸多航电设备传感器和外露天线，这些传感器和外露天线用于感知飞机飞行态势、监测飞机飞行环境等，对飞机的性能起着决定性作用。飞机航电设备传感器与天线大多以矢量探测方式工作，可以获取不同方位目标信息。矢量探测方向由传感器或天线本身结构设计以及安装方式所决定，不同设备矢量探测方向可能不同，但最终矢量探测结果一般统一转换到机体坐标系下，以便于飞机各系统相互调用。
[0003] 在蒙皮上安装矢量探测传感器或外露天线等设备时，为进行坐标转换，首先需校准标定相关蒙皮设备相对机体的安置角信息。目前，测量飞机蒙皮设备安置角度位姿的方式主要包括激光跟踪仪、校准靶板、测微准直望远镜、光学象限仪等。但现有的测量系统构成相对复杂，测试过程需要符合条件的操作场景，对操作人员的经验要求较高，并且测试时间长，测试效率低。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种飞机蒙皮设备安置角测量装置及其测量方法，以解决现有的测量系统构成复杂，测试过程需要符合条件的操作场景，对操作人员的经验要求较高，测试时间长，测试效率低的问题。
[0005] 为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
[0006] 第一方面，一种飞机蒙皮设备安置角测量装置，其包括转接板、滚转台、承载台、数显倾角仪和线束激光器；
[0007] 转接板与蒙皮设备安装接口连接；滚转台连接转接板和承载台，滚转台可相对转接板转动、并带动承载台同步滚转运动，滚转台上安装有至少一个拇指螺钉和锁定插销；至少一个拇指螺钉安装在滚转台上，通过拇指螺钉的松紧状态以限定滚转台的滚转运动；锁定插销安装于滚转台上并插入转接板内，以定位滚转台的初始位置；
[0008] 滚转台的滚转面与转接板面平行，滚转台的滚转中心轴与转接板垂直；承载台上安放有数显倾角仪和线束激光器。
[0009] 进一步地，承载台上加工有承载台基准面，承载台基准面与滚转台的滚转中心轴平行，与滚转台的滚转面垂直；承载台上设有相互垂直的第一数显倾角仪安放基准槽和第二数显倾角仪安放基准槽；第一数显倾角仪安放基准槽的槽口方向与滚转中心轴垂直，第二数显倾角仪安放基准槽的槽口方向与滚转中心轴平行；第一数显倾角仪安放基准槽和第二数显倾角仪安放基准槽与承载台基准面共面，第一数显倾角仪安放基准槽和第二数显倾角仪安放基准槽的内表面与数显倾角仪外表面贴合；数显倾角仪的重力感应基准面与承载台基准面共面接触；承载台上还设置有线束激光器安装接口，线束激光器固定于线束激光器安装接口上；线束激光器的线束激光投影与滚转中心轴平行，并与承载台基准面垂直。
[0010] 第二方面，一种飞机蒙皮设备安置角测量装置的测量方法，包括以下步骤：
[0011] S1、调平飞机，以飞机停放在场地中的初始姿态构建机体坐标系O‑XYZ，并标记飞机纵轴投影线；
[0012] S2、定位飞机蒙皮设备安装接口，以安装接口为基础，定位蒙皮设备矢量取向，构建中间坐标系O‑X´Y´Z´，中间坐标系O‑X´Y´Z´即为蒙皮设备安置坐标系；
[0013] S3、测量中间坐标系O‑X´Y´Z´的OY´轴与机体坐标系O‑XYZ的水平坐标面XOY的夹角，即为水平俯仰角α；
[0014] S4、以中间坐标系O‑X´Y´Z´的OX´轴为旋转轴，旋转Y´OZ´坐标面直至OY´轴与机体坐标系O‑XYZ的水平面XOY重合，以将水平俯仰角α调为零，构建二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´；；
[0015] S5、测量二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的OZ1´轴与机体坐标系O‑XYZ的OZ轴之间夹角，即为重力横滚角γ；
[0016] S6、对二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的X´OZ1´横滚面进行投影，标记X´OZ1´坐标面与机体坐标系O‑XYZ的水平坐标面XOY的相交线；
[0017] S7、测量步骤S1所标记飞机纵轴投影线与步骤S6横滚面投影线的夹角，即为水平偏航角β。
[0018] 进一步地，步骤S1具体包括：
[0019] 以飞机停放在场地中的初始姿态，构建机体坐标系O‑XYZ，飞机航向为Y轴，朝向机头方向为正方向；竖直方向为Z轴，向上为正方向，通过右手坐标系规则确定X轴；
[0020] 对飞机进行调零，机体坐标系ZO轴向与当地重力方向重合，XOY坐标面水平；
[0021] 根据飞机基准点，标记飞机纵轴的重力投影线，即标记机体坐标系O‑XYZ的OY轴。
[0022] 进一步地，步骤S2具体包括：
[0023] 将飞机蒙皮设备安置角测量装置安装到飞机上，将转接板与飞机蒙皮设备安装接口相连；以转接板和锁定插销锁定的滚转台滚转初始位置，表征飞机蒙皮设备安置矢量取向，根据飞机蒙皮设备安置矢量取向，构建中间坐标系O‑X´Y´Z´，中间坐标系O‑X´Y´Z´即为蒙皮设备安置坐标系。
[0024] 进一步地，步骤S3具体包括：
[0025] 保持锁定插销对滚转台滚转初始位置的锁定状态，将数显倾角仪安放到承载台上的第一数显倾角仪安放基准槽内，并使数显倾角仪的重力感应基准面与承载台基准面保持共面贴合，读取数显倾角仪的倾角显示窗的倾角显示值，该倾角显示值即为水平俯仰角α；
[0026] 采用坐标系表示，测量飞机蒙皮设备水平俯仰角α即为测量中间坐标系O‑X´Y´Z´的OY´轴与机体坐标系O‑XYZ水平坐标面XOY的夹角。
[0027] 进一步地，步骤S4具体包括：
[0028] 保持数显倾角仪在承载台上的安放状态，松开锁定插销对滚转台滚转初始位置的锁定，将拇指螺钉调整至松开状态，滚转台沿滚转中心轴滚转，直至数显倾角仪的倾角显示窗的倾角显示值为零，紧定拇指螺钉；
[0029] 对应坐标变换为：
[0030] 以中间坐标系O‑X´Y´Z´的OX´轴为旋转轴，旋转Y´OZ´坐标面直至OY´轴与机体坐标系O‑XYZ水平面XOY重合，以将水平俯仰角α调为零；
[0031] 将OY´轴与OZ´轴旋转后的轴向定义为OY1´轴与OZ1´轴，并定义二次中间坐标系为O‑X´Y1´Z1´，则由原中间坐标系O‑X´Y´Z´到二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的变换矩阵为：
[0032]
[0033] 其中， 、 、 分别为采用原中间坐标系O‑X´Y´Z´表示蒙皮设备矢量取向的三轴坐标值， 、 、 分别为采用二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´表示蒙皮设备矢量取向的三轴坐标值。
[0034] 进一步地，步骤S5具体包括：
[0035] 保持滚转台上所有拇指螺钉的紧定状态，将数显倾角仪从第一数显倾角仪安放基准槽内取出，然后安放到第二数显倾角仪安放基准槽内，并使数显倾角仪的重力感应基准面与承载台基准面保持共面贴合，读取数显倾角仪的倾角显示窗的倾角显示值，该倾角显示值即为重力横滚角γ；
[0036] 采用坐标系表示，测量飞机蒙皮设备重力横滚角γ即测量二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的OZ1´轴与机体坐标系O‑XYZ的OZ轴之间夹角；
[0037] 机体坐标系O‑XYZ的OZ轴位于二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的X´OZ1´横滚面内，测量重力横滚角γ即为测量∠Z1´OZ。
[0038] 进一步地，步骤S6具体包括：
[0039] 开启线束激光器，发射线束激光投影，线束激光投影以横向张角θ1的发散扇面展开，在与发散扇面垂直的水平面上，投影呈现为相交直线；
[0040] 采用坐标系表示，将二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的X´OZ1´横滚面对机体坐标系O‑XYZ的水平坐标面XOY投影，得到X´OZ1´坐标面与水平坐标面XOY的相交线。
[0041] 进一步地，步骤S7具体包括：
[0042] 保持线束激光器的出射状态，测量线束激光投影与飞机纵轴投影线的夹角，即水平偏航角β；
[0043] 在飞机纵轴投影线上取一段水平长度为纵轴向测量长度y的线段，作线段两个端点的垂向水平直线，并同时与线束激光投影相交，分别测量相交线段的长度，其中，一个横轴向测量长度记为x1，另一个横轴向测量长度记为x2，则有：
[0044]
[0045] 根据重力横滚角γ与水平偏航角β，表示二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´到机体坐标系O‑XYZ的矩阵变换为：
[0046]
[0047] 其中，X、Y、Z分别为采用机体坐标系O‑XYZ表示蒙皮设备矢量取向的三轴坐标值；
[0048] 则，中间坐标系O‑X´Y´Z´到机体坐标系O‑XYZ的矩阵变换表示为：
[0049] 。
[0050] 本发明提供的飞机蒙皮设备安置角测量装置及其测量方法，具有以下有益效果：
[0051] 本发明装置，按照本发明测试方法步骤，能够快速测量飞机蒙皮安装传感器与外露天线的安置角，可以满足蒙皮设备矢量探测数据向飞机机体坐标系的转换需求。
[0052] 对比现有飞机蒙皮设备安置角的传统测量方式，本发明测试方法简单易行，测量装置便携可靠，对测试场景无依赖，测试效率高，可广泛应用于飞机蒙皮设备安置角的内、外场测量。
附图说明
[0053] 图1为本发明方法的流程图。
[0054] 图2为飞机机体坐标系示意图。
[0055] 图3为飞机蒙皮设备安置角测量装置组成示意图。
[0056] 图4为滚转台工作示意图。
[0057] 图5为承载台结构示意图。
[0058] 图6为数显倾角仪工作示意图。
[0059] 图7为线束激光器工作示意图。
[0060] 图8为中间坐标系O‑X´Y´Z´建立示意图。
[0061] 图9为水平偏航角测量示意图。
[0062] 其中，1、转接板；2、滚转台；21、滚转中心轴；22、滚转面；3、拇指螺钉；4、锁定插销；5、承载台；51、承载台基准面；52、第一数显倾角仪安放基准槽；53、第二数显倾角仪安放基准槽；54、线束激光器安装接口；6、数显倾角仪；61、倾角显示窗；62、重力感应基准面；7、线束激光器；8、线束激光投影；9、机头。
具体实施方式
[0063] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0064] 实施例1，参考图3 图7，本方案的飞机蒙皮设备安置角测量装置，针对现有飞机蒙~皮设备安置角测量系统复杂，测试条件要求高，测试效率低下等问题，本测量装置能够快速实现飞机蒙皮设备安置角信息测量，并且对测试场景无依赖，测试效率高，能够广泛应于飞机蒙皮设备安置角测量的内、外场需求，其具体包括：
[0065] 转接板1、滚转台2、承载台5、数显倾角仪6和线束激光器7。
[0066] 参考图3，转接板1与蒙皮设备安装接口连接，滚转台2连接转接板1和承载台5，滚转台2可相对转接板1转动、并带动承载台5同步滚转运动，滚转台2上安装有至少一个拇指螺钉3和锁定插销4；至少一个拇指螺钉3安装在滚转台2上，通过拇指螺钉3的松紧状态以限定滚转台2的滚转运动；锁定插销4安装于滚转台2上并插入转接板1内，以定位滚转台2的初始位置，滚转台2的滚转面22与转接板1面平行，滚转台2的滚转中心轴21与转接板1垂直；承载台5上安放有数显倾角仪6和线束激光器7。
[0067] 以下将对上述各个部件进行详细描述；
[0068] 转接板1；
[0069] 转接板1是安置角测量装置在飞机蒙皮部位的安装结合面，具有与蒙皮设备安装接口相吻合的机械接口。
[0070] 转接板1转接滚转台2，将转接板1与蒙皮设备安装接口连接，模拟实际传感器或天线设备在蒙皮上的安装情况。实际应用中，转接板1不限于特定接口定义，应根据所测量蒙皮设备安装接口设计匹配的转接板1。
[0071] 滚转台2；
[0072] 参考图4，滚转台2用于连接转接板1与承载台5，其上安装至少一个拇指螺钉3与锁定插销4。滚转台2可基于滚转中心轴21相对转接板1转动，其中滚转面22与转接板1平行，滚转中心轴21与转接板1垂直。
[0073] 拇指螺钉3安装在滚转台2上，可采用多个拇指螺钉3限定滚转台2的滚转运动。当拇指螺钉3全部处于松开状态时，滚转台2可绕滚转中心轴21自由转动；当拇指螺钉3全部处于紧定或者锁定状态时，滚转台2相对转接板1固定，限定滚转台2运动。
[0074] 锁定插销4安装在滚转台2上，用于定位滚转台2的初始滚转位置。可根据实际传感器或天线设备矢量探测取向与蒙皮上安装接口的关系，设定滚转台2相对转接板1的初始滚转位置，并用锁定插销4进行位置锁定；在对蒙皮设备安置角进行测量时，需首先解除锁定插销4锁定状态，方可进行滚转台2滚装位置的调整。
[0075] 承载台5；
[0076] 参考图5，承载台5固定连接滚转台2，可与滚转台2一起做滚转运动，用于安放承载数显倾角仪6和固定安装线束激光器7。
[0077] 承载台5上设有承载台基准面51，承载台基准面51与滚转台2的滚转中心轴21平行，与滚转台2的滚转面22垂直。
[0078] 为安放承载数显倾角仪6，承载台5上设置有两个槽口方向相互垂直的数显倾角仪6安放基准槽，即第一数显倾角仪安放基准槽52和第二数显倾角仪安放基准槽53；第一数显倾角仪安放基准槽52的槽口方向与滚转台2的滚转中心轴21垂直，第二数显倾角仪安放基准槽53的槽口方向与滚转台2的滚转中心轴21平行；第一数显倾角仪安放基准槽52和第二数显倾角仪安放基准槽53的底面均与承载台基准面51共面。安放数显倾角仪6时，第一数显倾角仪安放基准槽52和第二数显倾角仪安放基准槽53内表面与数显倾角仪6外表面刚好贴合，且数显倾角仪6的重力感应基准面62与承载台基准面51保持共面接触。另外，承载台5上设置线束激光器安装接口54，通过线束激光器安装接口54固定安装线束激光器7时，线束激光器7出射的线束激光投影8与滚转台2的滚转中心轴21平行，与承载台基准面51垂直。
[0079] 数显倾角仪6；
[0080] 参考图6，数显倾角仪6是基于重力感应原理的倾角测量设备，至少具有一个重力感应基准面62，当重力感应基准面62偏离测量当地水平面时，数显倾角仪6出现感应倾角（水平俯仰角α，重力横滚角γ），倾角数值通过倾角显示窗61进行显示。水平俯仰角α或重力横滚角γ取决于数显倾角仪6的安放取向。数显倾角仪6安放时，应保持重力感应基准面62与承载台基准面51共面接触。
[0081] 线束激光器7；
[0082] 参考图7，线束激光器7是通过光束整形而出射线束激光投影8的激光发射器，线束激光投影8在一个平面内以一定横向张角θ1发散，但在垂直平面内激光高度准直，纵向张角θ2≈0。在空间中线束激光器7出射的线束激光投影8以发散扇面方式展开，与滚转台2的滚转中心轴21平行，与承载台基准面51垂直。
[0083] 实施例2，本方案的飞机蒙皮设备安置角测量装置的测量方法，以完成对飞机蒙皮设备安置角，水平俯仰角α，重力横滚角γ，水平偏航角β的测量，并根据安置角测量结果，进一步实现了蒙皮设备矢量探测数据向飞机机体坐标系的坐标转换，参考图1，其具体包括以下步骤：
[0084] 步骤S1、将飞机调平，并标记飞机纵轴投影线；
[0085] 参考图2，飞机以初始姿态停放在场地中，建立机体坐标系O‑XYZ，以飞机航向为Y轴，朝向机头9方向为正方向；竖直方向为Z轴，向上为正方向；通过右手坐标系规则确定X轴。
[0086] 对飞机进行调平操作，具体包括飞机横向调平与纵向调平。可采用传统调平方式，首先借助水平仪、经纬仪、钢卷尺等工具测量调平基准点的偏差，通过人工手动调整位于左右机翼和机头9三个固定“顶起点”的千斤顶，将飞机横向和纵向的调平基准点调至水平状态。飞机调平顺序一般为先进行横向调平，再进行纵向调平，最后再次检查飞机调平情况，若还存在偏差则继续调整。
[0087] 调平完成后，机体坐标系O‑XYZ的ZO轴向与当地重力方向重合，XOY坐标面保持水平，此时飞机机体坐标系等同当地水平坐标系，同用O‑XYZ坐标系表示。
[0088] 为辅助后续水平偏航角β测量，本步骤在飞机调平基础上，根据飞机纵轴基准点，对飞机纵轴的重力投影线进行标记，标记投影线对应机体坐标系O‑XYZ的OY轴。
[0089] 步骤S2、蒙皮设备安装接口定位；
[0090] 将实施例1的飞机蒙皮设备安置角测量装置安装到飞机上，具体操作为连接转接板1与飞机蒙皮设备安装接口。由于滚转台2，拇指螺钉3，锁定插销4，承载台5，线束激光器7与转接板1直接或间接相连，一起随转接板1安装到飞机上。
[0091] 参考图8，转接板1以及由锁定插销4锁定的滚转台2滚转初始位置，共同表征飞机蒙皮设备安置矢量取向。根据该矢量取向，建立中间坐标系O‑X´Y´Z´，该坐标系等同蒙皮设备安置坐标系。
[0092] 步骤S3、测量水平俯仰角α；
[0093] 保持锁定插销4对滚转台2滚转初始位置的锁定状态，将数显倾角仪6安放到承载台5上的第一数显倾角仪安放基准槽52内，并使数显倾角仪6的重力感应基准面62与承载台基准面51保持共面贴合，读取数显倾角仪6的倾角显示窗61的倾角显示值，该倾角显示值即为水平俯仰角α，在实际应用时，可多次测量取平均值。
[0094] 采用坐标系表示，测量飞机蒙皮设备水平俯仰角α即为测量中间坐标系O‑X´Y´Z´的OY´轴与机体坐标系O‑XYZ水平坐标面XOY的夹角。
[0095] 步骤S4、水平俯仰角调零；
[0096] 保持数显倾角仪6在承载台5上的第一数显倾角仪安放基准槽52内的安放状态，松开锁定插销4对滚转台2滚转初始位置的锁定，同时使拇指螺钉3全部处于松开状态，然后让滚转台2沿滚转中心轴21滚转，直至数显倾角仪6的倾角显示窗61的倾角显示值为零，然后紧定所有拇指螺钉3。
[0097] 本步骤对应坐标变换为：
[0098] 以中间坐标系O‑X´Y´Z´的OX´轴为旋转轴，旋转Y´OZ´坐标面直至OY´轴与机体坐标系O‑XYZ水平面XOY重合，此时水平俯仰角α调为零；
[0099] 将OY´轴与OZ´轴旋转后的轴向定义为OY1´轴与OZ1´轴，并定义二次中间坐标系为O‑X´Y1´Z1´，则由原中间坐标系O‑X´Y´Z´到二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的变换矩阵为：
[0100]
[0101] 其中， 、 、 分别为采用原中间坐标系O‑X´Y´Z´表示蒙皮设备矢量取向的三轴坐标值， 、 、 分别为采用二次中间坐标系O‑X´Y´Z´表示蒙皮设备矢量取向的三轴坐标值。
[0102] 步骤S5测量重力横滚角（γ）；具体实施例如下：
[0103] 保持滚转台2上所有拇指螺钉3的紧定状态，将数显倾角仪6从第一数显倾角仪安放基准槽52内取出，然后安放到第二数显倾角仪安放基准槽53内，并使数显倾角仪6的重力感应基准面62与承载台基准面51保持共面贴合，读取数显倾角仪6的倾角显示窗61的倾角显示值，该倾角显示值即为重力横滚角γ，实际应用可多次测量取平均。
[0104] 根据坐标系表示，测量飞机蒙皮设备重力横滚角γ即测量二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的OZ1´轴与机体坐标系O‑XYZ的OZ轴之间夹角。由于机体坐标系O‑XYZ的OZ轴位于二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的X´OZ1´坐标面即横滚面内，测重力横滚角γ即测量∠Z1´OZ。
[0105] 步骤S6、标记横滚面投影线；具体实施例如下：
[0106] 打开线束激光器7，使发射线束激光投影8，线束激光投影8以横向张角θ1的发散扇面展开，在与发散扇面垂直的水平面上，投影呈现为相交直线。
[0107] 对应坐标操作为：
[0108] 将二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´的X´OZ1´坐标面即横滚面对机体坐标系O‑XYZ的水平坐标面XOY投影，得到X´OZ1´坐标面与水平坐标面XOY相交线。
[0109] 步骤S7、测量横滚面投影线与飞机纵轴投影线的夹角，即水平偏航角β；
[0110] 参考图9，保持线束激光器7的出射状态，测量线束激光投影8与飞机纵轴投影线的夹角，即水平偏航角β。
[0111] 具体操作为：
[0112] 在飞机纵轴投影线上取一段水平长度为纵轴向测量长度y的线段，作线段两个端点的垂向水平直线，并同时与线束激光投影8相交，分别测量相交线段的长度，其中一个横轴向测量长度记为x1，另一个横轴向测量长度记为x2，则有：
[0113]
[0114] 根据重力横滚角γ与水平偏航角β，表示二次中间坐标系O‑X´Y1´Z1´到机体坐标系O‑XYZ的矩阵变换为：
[0115]
[0116] 其中，X、Y、Z分别为采用机体坐标系O‑XYZ表示蒙皮设备矢量取向的三轴坐标值；
[0117] 中间坐标系O‑X´Y´Z´到机体坐标系O‑XYZ的矩阵变换表示为：
[0118]
[0119] 本实施例应用实施例1的飞机蒙皮设备安置角测量装置，完成了对飞机蒙皮设备安置角，水平俯仰角α，重力横滚角γ，水平偏航角β的测量，根据安置角测量结果，进一步实现了蒙皮设备矢量探测数据向飞机机体坐标系的坐标转换。
[0120] 虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
