[发明专利]一种高效高精度大型卫星天线装配测量系统

说明书

本发明的一种高效高精度大型卫星天线装配测量系统，属于大尺寸空间测量领域。本发明主要由五部分组成。第一部分是AGV载运系统组成的移动系统，第二部分是由多相机组成的测量系统，第三部分是空间测量基准网，第四部分是铰链及特征点测量引出装置，第五部分是数采处理及控制系统。本发明以AGV为运动载体，以摄影测量系统为测量手段，通过构建高精度的空间测量基准网，利用同等直径目标转化，实现移动的摄影测量坐标系与固定测量坐标系的统一，获取多相机组成的测量系统在整体固定测量坐标系下的空间位置，再进行大型卫星天线的几何量测量。本发明能够提高大型卫星天线装配测量装配过程中及最终产品的几何量检测的测量精度和测量效率。

技术领域

本发明涉及一种高效高精度大型卫星天线装配测量系统，属于大尺寸空间测量领域，直接应用于卫星展开式天线装配过程及最终产品的几何量检测。

背景技术

为了满足对地观测需求，我国已开展了新一代合成孔径雷达(SyntheticAperture Radar，简称SAR)卫星天线展开机构的研究，SAR卫星天线展开机构构型也更为复杂。SAR卫星天线杆系依靠串联式杆件装配的方式很难保证精度，杆系复杂程度决定了必须要有相应的大尺寸空间测量技术才能实现新一代SAR卫星天线机构铰链的高精度位置测量及平面度测量。大型卫星天线装配过程中的测量还对测量空间、测量效率和测量精度等方面提出了新的要求：首先，测量空间大，由于面对的大型卫星的测量对象尺寸庞大，测量空间介于传统尺寸的精密测量和面向地理测绘的工程测量之间，同时测量精度需要达到亚毫米级别。因此，在大型卫星测量领域应用的测量方法首先需要构建大尺寸三维空间测量场。其次，高效率高精度的测量能力，大型卫星测量领域中的大部分测量任务都需要多个测量点，并且需要多目标点并行测量，因此测量技术需要有较高的自动化水平；另外，大部分测量任务需高效率的监控和快速的后续数据处理，需要测量技术具有较高的测量效率。解决以上需求中的空间大尺寸坐标测量问题从原理上可分为两种技术途径：基于单一测量设备、多观测量集成的全站式测量定位方法和基于多个测量设备、多观测量融合的分布式测量定位方法。跟踪式坐标测量系统采用两个角度值和一个距离值实现空间点坐标的测量，测量对象广泛，相对测量精度极高(接近0.015mm+6ppm)，在精度、量程和测量功能方面优势非常突出。但是，受限于传统单站模式，激光跟踪仪只能在自身覆盖的测量空间进行单点位测量，如遇遮挡则需要频繁转站，测量效率较低，量程无法进一步拓展，进行姿态测量时还需要多台跟踪仪或特殊测量附件配合，无法满足现场条件下多设备多目标位姿拟合测量的需求，在工程现场一般用于精度控制与检验。为了解决这一问题，可以构建多个激光跟踪仪的三维测量场。但是，这种方法受到激光跟踪仪同一时刻只能测量一点的制约，而且被测目标往往还需要人工辅助搜索，测量效率较低。激光跟踪仪构建的测量场虽然弥补了单站仪器测量空间和抗遮挡能力的不足，甚至通过数据融合在一定程度上提高了测量精度，但是并不能解决单站使用的低效率问题，反而还有复杂度增加的可能。

分布式测量定位方法是基于多站测量构建的一种空间分布的测量网络系统，通过不同空间位置上的测站获取同一被测对象的多个观测量，将观测信息进行融合解析得到空间位置和姿态信息。当前，现有大尺度空间测量网络所采用的几何量交会测量原理主要有空间距离交会和空间角度交会两类，典型代表性工作有：德国联邦物理技术研究院(PTB)和英国国家物理实验室(NPL)开发的基于激光干涉测长约束的LaserTRACER和意大利都灵理工大学研发的基于超声测长约束的MScMS(Mobile Spatial Coordinate MeasuringSystem)、基于光电扫描的室内空间测量定位系统(iGPS、wMPS)以及摄影测量系统等等：

(1)LaserTRACER采用多路激光跟踪，利用与跟踪仪相同的干涉测距原理测量各个激光头到靶镜的距离形成交会约束，由于不涉及角度测量，LaserTRACER精度高、成本高、环境适应性差，只能实现单点坐标测量，因此主要用于机床和坐标测量机检修