[发明专利]一种卫星天线热变形自动测量系统及方法

说明书

本发明公开的一种卫星天线热变形自动测量系统及方法，包括测量相机、相机温度控制系统、悬臂及自旋机构、数据传输控制分析系统，测量相机，用于获得被测卫星天线在不同工作环境下的图片，所述图片中包含摄影单点靶标、编码点和基准尺；相机温度控制系统，用于在不同高、低温工作环境下保护测量相机，使其工作在可承受的温度范围内；悬臂及自旋机构，用于驱动测量相机绕被测天线的旋转和相机自身的旋转；数据传输控制分析系统，用于控制测量相机、温度控制系统及悬臂及自旋机构的工作，并根据测量图片及基准尺给出的长度基准，计算得到摄影单点靶标、编码点的空间坐标，再根据摄影单点靶标、编码点的空间坐标计算得到天线热变形。该发明大幅提高了天线热变形测量的能力、精度和效率。

技术领域

本发明主要涉及卫星天线热变形自动测量系统及方法，属于天线机械测量技术领域。

背景技术

为了确保高精度星载天线的在轨性能，验证设计、材料和工艺的可靠性，同时修正热变形分析模型，高精度星载天线均要在地面进行热变形测试验证。

某卫星S/Ka天线为伞状可展开结构，尺寸较大，型面精度要求优于0.3mm(RMS)，各温度工况热变形不大于0.25mm(RMS)，对其进行高低温环境下热变形测试是目前国内针对大型伞天线的首次测量，需要采用非接触摄影测量方法进行测量，但是由于被测天线尺寸大、测量精度要求高、测量环境特殊的技术特点，具有较大的技术难度。

传统的进行高低温热变形试验时均采用人工手持测量相机进入高低温箱对天线进行拍照测量，效率较低，由于人体能够承受的温度范围有限，同时高低温环境会影响相机性能而对测量精度产生一定的影响，所以实验过程中仅能获得较窄温度范围内带有温度影响误差的测量数据。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，基于摄影测量系统非接触、快速等优点，结合专研温度控制系统、自动旋转系统及传输控制分析系统，设计形成了一种卫星天线热变形自动测量系统及方法，成功的解决了高低温环境进行高精度高效率测量的问题。

本发明的技术解决方案是：一种卫星天线热变形自动测量系统，该系统包括测量相机、相机温度控制系统、悬臂及自旋机构、数据传输控制分析系统，其中：

测量相机，用于获得被测卫星天线在不同工况下的图片，所述图片中包含摄影单点靶标、编码点和基准尺；

相机温度控制系统，用于在不同工况下保护测量相机，使其工作在可承受的温度范围内；

悬臂及自旋机构，用于驱动测量相机绕被测天线的旋转和相机自身的旋转；

数据传输控制分析系统，用于控制测量相机自动采集图片、根据相机工作环境温度实时自动调节相机温度控制系统工作温度、控制悬臂及自旋机构自动运动，并根据测量图片及基准尺给出的长度基准，计算得到摄影单点靶标、编码点的空间坐标，再根据摄影单点靶标、编码点的空间坐标计算得到天线热变形。

所述不同工况为：常压或真空下，不同温度工况，温度范围为[-100℃,100℃]。

所述测量相机正常工作温度范围为[15℃,25℃]。

所述相机温度控制系统包括专用相机防护罐、冷热气体处理机及气体管道，测量相机置于相机防护罐内，相机防护罐带有光学石英玻璃窗口，经现场精密标定后为测量相机提供清晰无畸变的拍摄窗口；冷热气体处理机将干燥氮气制冷或者加热，使气体温度达到恒定设定值，该气体通过管道输送至相机防护罐，与相机防护罐内气体进行热交换，热交换后的空气再引至罐外，实现温度平衡，使罐内温度保持在相机正常工作的温度范围内。