[发明专利]一种桁架结构尺寸稳定性测量装置

说明书

本发明提供一种桁架结构尺寸稳定性测量装置，包括隔振平台、待测板框、基准板框、激光器、测量镜组件和分光系统；待测板框和基准板框平行且相对布置，隔振平台分别与待测板框、基准板垂直固定连接；激光器入射分光系统提供初始激光束；分光系统设置在隔振平台和基准板框上，测量镜组件设置在待测板框上，分光系统设置有九个测量光路，测量镜组件设置有与测量光路一一对应的九个干涉计和九个测量镜；初始激光束被九个测量光路平分为能量相等的子光束，子光束经过干涉计和测量镜，使得测量镜组件测量出待测板框的六个自由度数值。本发明解决了测量精度低及操作复杂且同步性很难保证的技术问题，有非接触测量、精度高的优点。

技术领域

本发明涉及大型桁架结构测试技术领域，具体涉及一种桁架结构尺寸稳定性测量装置。

背景技术

目前国内大型空间光学遥感器的反射镜口径已经达到2m量级，其对应的支撑结构的整体包络尺寸达到5m量级。桁架支撑结构以其变构件受弯曲载荷为拉压载荷形式的设计原理，使得结构具有比刚度高、重量轻、通用性好、空间利用率高以及轻量化程度高等优点，对于高分辨率的大型空间光学遥感器来说，主支撑结构主要采用桁架式结构，从而实现较轻的质量、较高的基频和较高的尺寸稳定性。为了进一步确保桁架结构能够在地面装调测试阶段1g重力、发射段振动及在轨温度变化等载荷工况作用下满足技术指标要求，在地面研制阶段有必要对桁架结构的尺寸稳定性进行测试。对于高分辨率的大型空间光学遥感器来说，其支撑结构尺寸变形量一般不超过20um，倾角变化不超过6″。

申请号为201910918563.1的申请日为2019年9月26日的名称为《大尺寸桁架式支撑结构稳定性测试装置及测试方法》的中国发明专利。该装置包括两组测距单元，跟踪仪，四个经纬仪，四个高精度测角设备以及数据处理与分析系统，通过调整测试单元与高精度测角设备的位置或适当增加测试设备数量来配合实现，在5m测量范围内，位置变化测量精度达到10μm，角度变化测量精度达到3″。此装置主要对桁架式结构上多个特征区域及特征点之间的相对位置关系，通过测距设备、跟踪仪、经纬仪及高精度测角设备的数据传输及交互完成测试。

但是，在现有技术中，位置变化测量精度达到10μm，角度变化测量精度达到3″，测量精度与高分辨率的大型空间光学遥感器支撑结构尺寸变形量基本相当，也就是说测量精度与待测对象的总变形量相当。测量精度偏低，无法满足高分辨率的大型空间光学遥感器支撑结构的测量需求。另外，在实施例中仅仅测试两个特征点之间的相对变化就需要两组测距单元(6个测距设备)、一台激光跟踪仪、四台经纬仪及四个高精度测角设备，而且需要同时完成多种不同类型测量设备之间的数据传输及交互，操作复杂且同步性很难保证。

鉴于此，有必要研究一种桁架结构尺寸稳定性测量装置，解决现有技术中测量精度低及操作复杂且同步性很难保证的技术问题，提高大型桁架结构尺寸稳定性的测量精度。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种桁架结构尺寸稳定性测量装置及方法，解决现有技术中测量精度低及操作复杂且同步性很难保证的技术问题，提高大型桁架结构尺寸稳定性的测量精度。

本发明采用以下具体技术方案：

一种桁架结构尺寸稳定性测量装置，包括：隔振平台、待测板框、基准板框、激光器、测量镜组件和分光系统；

所述待测板框和所述基准板框平行且相对布置，所述待测板框垂直于所述隔振平台，所述隔振平台的两端分别设置在所述待测板框、所述基准板框的底部；

所述激光器发射初始激光束至所述分光系统；

所述分光系统设置在所述隔振平台和所述基准板框上，所述分光系统设置有九个分光光路，所述测量镜组件设置有与所述九个所述分光光路分别对应的九个干涉计和九个测量镜；

所述初始激光束被九个所述分光光路分为能量相等的子光束，所述子光束依次经过所述干涉计和所述测量镜形成测量光路，使得所述测量镜组件测量出所述待测板框相对所述基准板框的六维变形量。