[发明专利]一种模拟空间环境下大视场高精度结构变形测量系统

说明书

本发明公开了一种模拟空间环境下大视场高精度结构变形测量系统，包括：空间环境模拟罐体、安装底板、测量基座、测量运动机构、测量运动滑槽结构、运动机构控制线路、运动机构控制软硬件系统、局部环境控制与视觉测量线路、局部环境控制与视觉测量软硬件系统和图像获取单元；测量基座的两端分别连接空间环境模拟罐体和测量运动滑槽结构；测量运动机构与测量运动滑槽结构连接；测量运动机构下方依次设置有图像获取单元和安装底板；运动机构控制软硬件系统通过运动机构控制线路与测量运动机构连接；局部环境控制与视觉测量软硬件系统通过局部环境控制与视觉测量线路与图像获取单元连接。本发明解决了在模拟环境下大视场高精度结构变形场测量的问题。

技术领域

本发明属于航天技术领域，尤其涉及一种模拟空间环境下大视场高精度结构变形测量系统。

背景技术

为了保证高精度测量卫星及星载设备指标稳定可靠，其载荷安装基准结构必须具有高稳定特性，即在空间环境下结构只产生微小变形或“近零变形”的特性。以高精度固面天线、精密载荷支架等为代表的高稳定结构，对航天器精度具有重大影响，直接决定整器性能，甚至关系到任务成败。在模拟空间环境下，高精度实时获取其稳定性能参数是空间高稳定结构地面研制阶段的核心环节和评价的重要手段。

目前，常规结构变形测量方法分为应变计测量方法、机械式的千分表法、顶杆法等接触式测量方法，以及激光位移传感器、激光跟踪仪、三坐标方法、摄影测量方法、雷达测试技术、散斑干涉方法、数字图像相关方法等非接触式测量方法。接触式测量方法多为单点测量，测量结果数据有限，且需要传感器与产品表面接触，无法用于复杂结构的变形场测量。而非接触式测量方式中的探针式和非接触式坐标测量仪等仅能用于结构形貌测试，很难测量变形场；常规摄影测量方法受限于特征匹配方法，仅能在标记点处测得准确的坐标和位移信息，且在模拟空间环境下存在较大的配准误差，无法用于大视场变形测量；而现有散斑干涉方法、数字图像相关等方法主要应用于在常温常压环境，在模拟空间环境下仪器精度及设备安全性不足，不适用于模拟空间环境下变形测量，同时常规数字图像相关方法存在大视场与高精度很难兼顾的矛盾，散斑干涉方法存在光路复杂、系统稳定性差等问题，无法克服模拟空间环境中微振动影响。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种模拟空间环境下大视场高精度结构变形测量系统，以解决在模拟环境下大视场高精度结构变形场测量的问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种模拟空间环境下大视场高精度结构变形测量系统，包括：空间环境模拟罐体、安装底板、测量基座、测量运动机构、测量运动滑槽结构、运动机构控制线路、运动机构控制软硬件系统、局部环境控制与视觉测量线路、局部环境控制与视觉测量软硬件系统和图像获取单元；

安装底板、测量基座、测量运动机构、测量运动滑槽结构和图像获取单元设置在空间环境模拟罐体内，运动机构控制软硬件系统和局部环境控制与视觉测量软硬件系统设置在空间环境模拟罐体外；

测量基座的一端固定在空间环境模拟罐体的顶部，另一端与测量运动滑槽结构连接；测量运动机构通过设定接口与测量运动滑槽结构连接；图像获取单元安装在测量运动机构下方、与测量运动机构连接；安装底板设置在图像获取单元下方，用于安装被测试件；

运动机构控制软硬件系统通过运动机构控制线路与测量运动机构连接；

局部环境控制与视觉测量软硬件系统通过局部环境控制与视觉测量线路与图像获取单元连接。

在上述模拟空间环境下大视场高精度结构变形测量系统中，图像获取单元，包括：高稳定测量基线杆、CCD探头a、CCD探头b、局部环境控制舱和高透光率石英玻璃；

高稳定测量基线杆的长度方向中心与测量运动机构连接；

CCD探头a和CCD探头b对称安装在高稳定测量基线杆的两端；