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基于经纬仪的光学精度自动化测量装置及测量方法

2021-01-31 23:23:40

基于经纬仪的光学精度自动化测量装置及测量方法

  技术领域

  本发明属于航天技术领域,具体涉及一种测量装置及测量方法。

  背景技术

  卫星在总装集成过程中,须对星体结构件及单机精度进行不同状态下的反复测量。装配精度优于6′的被测对象,现阶段主要采用经纬仪准直测量技术,通过3至4台经纬仪,人工建站方法获得其自带立方镜相对于星体基准立方镜对应光轴夹角。

  基于经纬仪准直测量功能的人工建站测量方法主要由以下缺点:

  1)设备使用多,测量过程复杂;

  经纬仪人工建站测量方法需要3~4台经纬仪联机建站测量,在配合基准尺、电缆线、三脚架、控制器等设备,对于多目标测量,经纬仪需多次搬站及准直测量,且需其他经纬仪均与基准经纬仪互瞄,整个测量系统构建和测量过程均复杂,且互瞄视线传播路径易受卫星结构阻挡。

  2)测量精度低;

  经纬仪准直测量和互瞄,均为人工实现。不同观测人员间的测量误差较大,且该误差现阶段无良好措施加以修正或补偿,导致测量精度低。系统测量精度约20",难以满足高精测量需要。

  3)测量效率低;

  为验证测量准确性,实际测量过程中,需对单个立方镜进行多次(不少于3次)测量,结果重复性良好则证明测量结果可信。而测量过程需经过经纬仪搬站、调平、准直测量及互瞄等过程,对于多目标测量,效率尤其低下。

  发明内容

  本发明针对现有的基于经纬仪准直测量功能的人工建站测量方法具有设备繁多、测量过程复杂、测量精度低和效率低的技术问题,目的在于提供一种基于经纬仪的光学精度自动化测量装置及测量方法。

  基于经纬仪的光学精度自动化测量装置,包括经纬仪,所述经纬仪安装于升降支架上,所述升降支架带动所述经纬仪做升降运动,所述经纬仪上安装有CCD电子目镜;

  还包括用于放置卫星的一维转台,所述一维转台位于所述升降支架侧边;

  所述升降支架、所述一维转台分别信号连接工作站,所述工作站设有控制及解算程序系统,通过所述控制及解算程序系统自动运行解算。

  本发明使用时,卫星放置在一维转台上,可以实现卫星的平面旋转。经纬仪上安装CCD电子目镜,可代替人眼,实现电子经纬仪自动准直功能。工作站可控制升降支架的升降和一维转台的旋转角度,通过卫星的平面旋转与经纬仪的升降配合,可达到经纬仪在某个角度和位置能够自动准直卫星上的立方镜,即可实现卫星上所有立方镜的光学精度测量,测量完成后的数据会传输至工作站进行后续解算工作。

  所述一维转台上设有容纳槽,所述容纳槽侧边设有用于固定和夹持卫星的夹具。使用时,卫星放置于容纳槽内,通过侧边的夹具进行固定,避免在一维转台旋转过程中因卫星移位形成测量误差。

  所述升降支架优选采用气动升降支架,所述气动升降支架包括底座、固定在所述底座上的气缸,所述气缸的活塞竖向设置,所述气缸的活塞上固定所述经纬仪。

  所述升降支架信号连接一无线通讯模块,所述一维转台信号连接另一无线通讯模块;

  所述工作站设有与无线通讯模块配合的无线收发模块,所述升降支架、所述一维转台分别通过无线方式信号连接所述工作站。

  所述控制及解算程序系统进行包括坐标系统计算、光轴夹角计算、误差分析、数据整理和输出工作。

  基于经纬仪的光学精度自动化测量方法,包括如下步骤:

  1)调整一维转台、升降支架、经纬仪到各预设位置;

  2)将卫星安装于一维转台上,调整卫星坐标与系统坐标实现统一,将所述一维转台运动到预设位置,准直经纬仪升降到预设位置,准直所述经纬仪调整到预设角度,准直卫星上的立方镜并记录角度值,将角度值传输给工作站;

  3)校核测量过程,当完成所有测量后,通过工作站的控制及解算程序系统对包括角度值在内的数据进行解算和分析后完成测量。

  步骤1)中,所述调整一维转台、升降支架、经纬仪于各预设位置后,还包括:

  进行所述一维转台轴心相对准直经纬仪升降轴线关系标定、误差标定;

  将卫星设计值导入所述工作站,通过所述工作站的控制及解算程序系统解算所述卫星的立方镜法线延长线与所述经纬仪升降轴交点,确定所述经纬仪转动水平角和垂直角。

  本发明的积极进步效果在于:本发明采用基于经纬仪的光学精度自动化测量装置及测量方法,能有效的解决了传统经纬仪测量系统测量过程复杂、效率低和精度差的难题,并且可消除传统方法中人为误差、搬站误差和互瞄误差,从而提高测量精度。通过自动化行走和测量控制,替代人为搬站、瞄准和互瞄,从而提高测量效率,为批产卫星的研制提供了必要的基础设备支撑。

  附图说明

  图1为本发明一种结构示意图。

  具体实施方式

  为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示进一步阐述本发明。

  参照图1,基于经纬仪的光学精度自动化测量装置,包括经纬仪1,经纬仪1安装于升降支架2上,升降支架2带动经纬仪1做升降运动,经纬仪1上安装有CCD电子目镜。升降支架2优选采用气动升降支架,气动升降支架包括底座、固定在底座上的气缸,气缸的活塞竖向设置,气缸的活塞上固定经纬仪1。

  还包括用于放置卫星5的一维转台3,一维转台3位于升降支架2侧边。一维转台3上设有容纳槽,容纳槽侧边设有用于固定和夹持卫星5的夹具。使用时,卫星5放置于容纳槽内,通过侧边的夹具进行固定,避免在一维转台3旋转过程中因卫星5移位形成测量误差。

  升降支架2、一维转台3分别信号连接工作站4,工作站设有控制及解算程序系统,通过控制及解算程序系统自动运行解算。控制及解算程序系统进行包括坐标系统计算、光轴夹角计算、误差分析、数据整理和输出工作。

  升降支架2信号连接无线通讯模块,一维转台3信号连接另一无线通讯模块;工作站4设有与无线通讯模块配合的无线收发模块,升降支架2、一维转台3分别通过无线方式信号连接工作站4。

  本发明使用时,卫星5放置在一维转台3上,可以实现卫星5的平面旋转。经纬仪1上安装CCD电子目镜,可代替人眼,实现电子经纬仪1自动准直功能。工作站4可控制升降支架2的升降和一维转台3的旋转角度,通过卫星5的平面旋转与经纬仪1的升降配合,可达到经纬仪1在某个角度和位置能够自动准直卫星5上的立方镜,即可实现卫星5上所有立方镜的光学精度测量,测量完成后的数据会传输至工作站4进行后续解算工作。

  基于经纬仪的光学精度自动化测量方法,包括如下步骤:

  1)前期准备工作

  a)系统调整:一维转台3安装调整到位、升降支架2安装调整到位、经纬仪1安装调整到位;

  b)系统精度标定:一维转台3轴心相对准直经纬仪升降轴线关系标定、误差标定;

  c)测量路径规划:卫星设计值导入至工作站4、通过工作站4的控制及解算程序系统解算立方镜法线延长线与经纬仪升降轴交点,确定经纬仪1转动水平角和垂直角,作为步骤2)中对经纬仪1的调整数据;

  2)自动测量过程:

  a)卫星5安装:将卫星5安装于一维转台3上,卫星5安装后,调整卫星5坐标与系统坐标统一;

  b)准直测量立方镜:一维转台3运动到位、准直经纬仪1升降到位、准直经纬仪1调整角度,准直立方镜,记录角度值,将角度值传输给工作站4;

  c)其他立方镜测量:若有其他立方镜,采用上述相同准直测量立方镜方法;

  3)测量完成后数据处理:

  a)解算与输出:测量过程校核,是否全部完成测量,当完成所有测量后,通过工作站4的控制及解算程序系统进行数据解算、解算结果分析;

  b)完成测量,系统断电。

  以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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