一種衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置的精測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置的精測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置運(yùn)用在某衛(wèi)星上，為相關(guān)載荷設(shè)備提供高穩(wěn)定、高精度安裝平臺(tái)。在精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置的總裝過(guò)程中，需對(duì)其上安裝的設(shè)備進(jìn)行角度精度和位置精度的測(cè)量。
[0003]目前衛(wèi)星總裝過(guò)程中對(duì)整星基準(zhǔn)的建立是通過(guò)將衛(wèi)星對(duì)接環(huán)的機(jī)械基準(zhǔn)轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈱W(xué)基準(zhǔn)，該過(guò)程是將衛(wèi)星安裝于基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換平臺(tái)，利用平臺(tái)上機(jī)械接口與立方鏡的高精度關(guān)系將衛(wèi)星的機(jī)械基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為光學(xué)基準(zhǔn)。建立整星坐標(biāo)原點(diǎn)是通過(guò)利用激光跟蹤儀掃描衛(wèi)星對(duì)接環(huán)圓周及對(duì)接面擬合出對(duì)接環(huán)中心點(diǎn)作為整星坐標(biāo)系原點(diǎn)。對(duì)星上設(shè)備的角度精度測(cè)量是利用電子經(jīng)瑋儀對(duì)設(shè)備上的立方鏡進(jìn)行光學(xué)準(zhǔn)直以測(cè)得設(shè)備的安裝朝向與整星基準(zhǔn)的關(guān)系；對(duì)星上設(shè)備的位置精度測(cè)量是利用激光跟蹤儀測(cè)量精測(cè)靶球相對(duì)關(guān)系獲得星上設(shè)備位置。傳統(tǒng)測(cè)量中，角度精度測(cè)量和位置精度測(cè)量分別測(cè)量，不聯(lián)合建立坐標(biāo)系。
[0004]某衛(wèi)星由于在軌任務(wù)要求，要求其設(shè)備的安裝具有較高的角度精度和位置精度。其中，在角度精度測(cè)量方面，經(jīng)瑋儀測(cè)量精度高，激光跟蹤儀精度測(cè)量精度低。在位置精度測(cè)量方面，激光跟蹤儀測(cè)量精度高，經(jīng)瑋儀測(cè)量精度低。因此，為獲得滿足衛(wèi)星要求的精度，需要對(duì)角度精測(cè)和位置精測(cè)進(jìn)行聯(lián)合建系。某衛(wèi)星的精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置為新型結(jié)構(gòu)，沒(méi)有傳統(tǒng)用來(lái)建立坐標(biāo)系的對(duì)接環(huán)，因此需要根據(jù)精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置的本身特點(diǎn)建立坐標(biāo)系，并通過(guò)精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置上精測(cè)點(diǎn)的布置完成對(duì)精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置的精測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置的精測(cè)方法，該方法針對(duì)精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了機(jī)械坐標(biāo)系，并設(shè)計(jì)了精測(cè)基座，安裝處于該機(jī)械坐標(biāo)系原點(diǎn)的接頭組件上，然后在該精測(cè)基座上安裝立方鏡和激光跟蹤儀靶球，采用激光跟蹤儀靶球與立方鏡的聯(lián)合測(cè)量方法，對(duì)桁架結(jié)構(gòu)裝置上的各點(diǎn)進(jìn)行位置測(cè)量。
[0006]本發(fā)明的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]一種衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置的精測(cè)方法，其特征在于:進(jìn)行精密測(cè)量的衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置為29根復(fù)合材料桿通過(guò)15個(gè)接頭組件連接構(gòu)成，其中，15個(gè)接頭組件分別為接頭組件O?接頭組件14 ;
[0008]對(duì)所述衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置進(jìn)行精密測(cè)量包括以下步驟:
[0009](I)、選取接頭組件O的中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)ο建立機(jī)械坐標(biāo)系，其中，在所述機(jī)械坐標(biāo)系內(nèi)，設(shè)定所述坐標(biāo)原點(diǎn)ο指向接頭組件6的中心的方向?yàn)?X方向，設(shè)定所述坐標(biāo)原點(diǎn)O指向接頭組件I的中心的方向?yàn)?Y方向，與所述+X方向和+Y方向遵循右手準(zhǔn)側(cè)的方向?yàn)?Z方向；
[0010](2)、將金屬圓柱通過(guò)車加工得到精測(cè)基座102，其具體加工過(guò)程如下:
[0011]在金屬圓柱的上下底面之間開(kāi)設(shè)貫通沉孔，所述沉孔的上段部分的孔徑和深度分別為rl和hi，所述沉孔的下段部分的孔徑和深度分別為r2和h2，其中，rl>r2，且所述沉孔的上段部分為激光跟蹤儀的T型靶座105的銷柱的配合孔；設(shè)定所述金屬圓柱的上底面為平面C1023 ;在所述金屬圓柱的側(cè)面上車加工出平面al021和平面bl022 ;其中，平面al021與平面cl023垂直相交；平面bl022與所述平面cl023相互平行，且與平面al021垂直相交；
[0012](3)、在接頭組件O上安裝埋件101，并在所述埋件上安裝步驟(2)加工得到的精測(cè)基座102，其中，所述精測(cè)基座102上的平面C1023的法線方向與步驟(I)中設(shè)定的X方向平行；
[0013](4)、在步驟(3)固定安裝的精測(cè)基座102上安裝立方鏡103、激光跟蹤儀T型靶座105和激光跟蹤儀靶球106 ；
[0014](5)、建立激光跟蹤儀測(cè)試坐標(biāo)系，具體過(guò)程如下:
[0015](5a)、所述激光跟蹤儀測(cè)試坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)為01，利用激光跟蹤儀測(cè)量安裝在接頭組件O上的靶球106，得到坐標(biāo)原點(diǎn)ol的位置數(shù)據(jù)；
[0016](5b)、在接頭組件1、2、3、4中選取兩個(gè)接頭組件，并在所述選取的接頭組件上安裝埋件和步驟(2)加工得到的精測(cè)基座，在所述精測(cè)基座上安裝激光跟蹤儀T型靶座和激光跟蹤儀靶球，其中，所述選取的兩個(gè)接頭組件和接頭組件O不在同一條直線上；
[0017](5c)、利用激光跟蹤儀測(cè)量步驟(5b)安裝的兩個(gè)靶球，得到兩個(gè)安裝點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，分別確定為點(diǎn)A和點(diǎn)B，其中，設(shè)定原點(diǎn)ol指向點(diǎn)A和點(diǎn)B的方向分別為+Xl軸方向和+Yl軸方向，與所述+Xl軸方向和+Yl軸方向遵循右手準(zhǔn)則的方向?yàn)?Zl軸方向，由所述原點(diǎn)ol、Xl軸、Yl軸和Zl軸構(gòu)成激光跟蹤儀測(cè)試坐標(biāo)系；
[0018](6)、軸向旋轉(zhuǎn)接頭組件O上的安裝的精測(cè)基座102，并利用靶球106掃描所述精測(cè)基座102上的立方鏡103的鏡面，直到所述立方鏡的鏡面法向與步驟(5)建立的激光跟蹤儀測(cè)試坐標(biāo)系的方向重合；
[0019](7)、以接頭組件O作為基準(zhǔn)點(diǎn)，分別在所述桁架結(jié)構(gòu)裝置的接頭組件I?14上放置靶球作為測(cè)試點(diǎn)，利用激光跟蹤儀和立方鏡103測(cè)量得到所述14個(gè)接頭組件上的測(cè)試點(diǎn)與所述基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)位置數(shù)據(jù)。
[0020]上述的衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置的精測(cè)方法，在所述步驟(3)中，在接頭組件O上的埋件101上安裝步驟(2)加工得到的精測(cè)基座102，具體實(shí)現(xiàn)方法為:采用螺釘104通過(guò)所述精測(cè)基座102的沉孔下段部分將精測(cè)基座102固定安裝在埋件上。
[0021]上述的衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置的精測(cè)方法，在所述步驟(4)中，在精測(cè)基座102上安裝立方鏡103、激光跟蹤儀T型靶座105和激光跟蹤儀靶球106的具體安裝過(guò)程如下:
[0022]所述立方鏡103的底面粘貼在精測(cè)基座102的平面al021上，且與所述底面垂直相交的立方鏡103的一個(gè)側(cè)面粘貼在平面bl022上；激光跟蹤儀T型靶座105的銷柱部分旋入精測(cè)基座102的沉孔的上段部分，T型靶座105的T型頭部分緊貼精測(cè)基座102的平面cl023，將激光跟蹤儀的靶球106吸附在所述T型靶座105上。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
[0024](I)、本發(fā)明通過(guò)車工加工得到精測(cè)基準(zhǔn)座，在該精測(cè)基座可以作為激光跟蹤儀靶球和立方鏡的共同載體，為采用激光跟蹤儀和立方鏡實(shí)現(xiàn)聯(lián)合測(cè)試提供了基礎(chǔ)，滿足測(cè)試需求；
[0025](2)、本發(fā)明針對(duì)特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架設(shè)計(jì)了方法，解決了
[0026]本發(fā)明根據(jù)桁架結(jié)構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)定義了機(jī)械坐標(biāo)，并通過(guò)測(cè)量得到激光跟蹤儀測(cè)試坐標(biāo)系，然后旋轉(zhuǎn)立方鏡上的坐標(biāo)與激光跟蹤儀的測(cè)試坐標(biāo)一致，因此可以通過(guò)以上三個(gè)坐標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，以及測(cè)試數(shù)據(jù)得到各精測(cè)點(diǎn)的位置值，從而實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量;
[0027](3)、本發(fā)明在該桁架結(jié)構(gòu)裝置上選取了結(jié)構(gòu)組件作為精測(cè)點(diǎn)，從而完成對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的位置測(cè)試，可以得到較高的測(cè)試精度。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明進(jìn)行測(cè)量的衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明中三相等分接頭組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明在桁架結(jié)構(gòu)裝置上建立的機(jī)械坐標(biāo)系示意圖；
[0031]圖4為本發(fā)明的精測(cè)基座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5為本發(fā)明在精測(cè)基座上安裝立方鏡和激光跟蹤儀的安裝示意圖；
[0033]圖6為本發(fā)明在精測(cè)基座上安裝立方鏡和激光跟蹤儀后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖7為衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置上的立體三相接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖8為衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置上的第一類立體四相接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖9為衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置上的第二類立體四相接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖10為衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置上的立體五相接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
[0039]如圖1所示為本發(fā)明待測(cè)試的衛(wèi)星精密基準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，通過(guò)15個(gè)接頭組件連接的29根復(fù)合材料桿構(gòu)成該裝置。其中，29根復(fù)合材料桿包括25根短桿和4根長(zhǎng)桿，其中，7根短桿構(gòu)成一個(gè)由三個(gè)等邊三角形拼接的梯形平面結(jié)構(gòu)，在該梯形平面結(jié)構(gòu)中:一根短桿作為梯形的上底邊，兩個(gè)短桿連接在一起構(gòu)成所述梯形的下底邊，另外兩個(gè)短桿分別作為所述梯形的腰邊，上底邊的兩個(gè)端點(diǎn)和下底邊的中點(diǎn)分別通過(guò)一根短桿連接；共有21根短桿可構(gòu)成3個(gè)彼此平行的梯形平面結(jié)構(gòu)，依次為第一梯形平面結(jié)構(gòu)、第二梯形平面結(jié)構(gòu)和第三梯形平面結(jié)構(gòu)；其中，第一梯形平面結(jié)構(gòu)和第二梯形平面結(jié)構(gòu)之間通過(guò)4根短桿相連，這4根連接短桿之間相互平行，每根短桿的兩端分別與兩個(gè)梯形平面結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)相連，第二梯形平面結(jié)構(gòu)與第三梯形平面結(jié)構(gòu)間通過(guò)4根長(zhǎng)桿相連，該4根連接長(zhǎng)桿之間相互平行，每根長(zhǎng)桿的兩端分別與兩個(gè)梯形平面結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)相連。
[0040]上述的復(fù)合材料桿之間的連接通過(guò)15個(gè)接頭組件實(shí)現(xiàn)，分別為接頭組件O?接頭組件14，其中:
[0041]接頭組件0、接頭組件6和接頭組件11為三相等分接頭，該接頭組件的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，分別位于三個(gè)梯形平面結(jié)構(gòu)的下底邊中點(diǎn)；接頭組件1、接頭組件2、接頭組件5和接頭組件7為立體三相接頭，該接頭組件的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示，分別位于第一梯形平面結(jié)構(gòu)的下底邊的兩個(gè)端點(diǎn)處和第