[发明专利]一种卫星精密基准桁架结构装置的精测方法

摘要

本发明提供一种卫星精密基准桁架结构装置的精测方法，该方法针对精密基准桁架结构装置的结构特点，建立了机械坐标系，并设计了精测基座，安装处于该机械坐标系原点的接头组件上，然后在该精测基座上安装立方镜和激光跟踪仪靶球，采用激光跟踪仪靶球与立方镜的联合测量方法，对桁架结构装置上的各点进行位置测量；该方法通过车工加工得到精测基准座，在该精测基座可以作为激光跟踪仪靶球和立方镜的共同载体，为采用激光跟踪仪和立方镜实现联合测试提供了基础，满足测试需求；该方法在该桁架结构装置上选取了结构组件作为精测点，从而完成对整个结构的位置测试，可以得到较高的测试精度。

主权项

一种卫星精密基准桁架结构装置的精测方法，其特征在于：进行精密测量的卫星精密基准桁架结构装置为29根复合材料杆通过15个接头组件连接构成，其中，15个接头组件分别为接头组件0～接头组件14；所述29根复合材料杆包括25根短杆和4根长杆，其中：21根短杆构成3个彼此平行的梯形平面结构，依次为第一梯形平面结构、第二梯形平面结构和第三梯形平面结构；在每个所述梯形平面结构中包括7根短杆，其中1根短杆作为梯形的上底边，2个短杆连接在一起构成所述梯形的下底边，另外2个短杆分别作为所述梯形的腰边，上底边的两个端点和下底边的中点分别通过1根短杆连接；第一梯形平面结构和第二梯形平面结构之间通过4根短杆相连，所述4根短杆之间相互平行，且每根短杆的两端分别与两个梯形平面结构的顶点相连；第二梯形平面结构与第三梯形平面结构间通过4根长杆相连，所述4根长杆之间相互平行，且每根长杆的两端分别与两个梯形平面结构的顶点相连；所述复合材料杆之间通过接头组件0～接头组件14连接，其中：接头组件0、接头组件6和接头组件11为三相等分接头，分别位于三个梯形平面结构的下底边中点；接头组件1、接头组件2、接头组件5和接头组件7为立体三相接头，分别位于第一梯形平面结构的下底边的两个端点处和第三梯形平面结构下底边的两个端点处；接头组件10和接头组件12为第一类立体四相接头，分别位于第二梯形平面下底边的两个端点处；接头组件3、接头组件4、接头组件8和接头组件9为第二类立体四相接头，分别位于第一梯形平面结构的上底边的两个端点处和第三梯形平面结构上底边的两个端点处；接头组件13和接头组件14为立体五相接头，分别位于第二梯形平面结构上底边的两个端点处；对所述卫星精密基准桁架结构装置进行精密测量包括以下步骤：(1)、选取接头组件0的中心作为坐标原点o建立机械坐标系，其中，在所述机械坐标系内，设定所述坐标原点o指向接头组件6的中心的方向为+X方向，设定所述坐标原点o指向接头组件1的中心的方向为+Y方向，与所述+X方向和+Y方向遵循右手准则的方向为+Z方向；(2)、将金属圆柱通过车加工得到精测基座(102)，其具体加工过程如下：在金属圆柱的上下底面之间开设贯通沉孔，所述沉孔的上段部分的孔径和深度分别为r1和h1，所述沉孔的下段部分的孔径和深度分别为r2和h2，其中，r1>r2，且所述沉孔的上段部分为激光跟踪仪的T型靶座(105)的销柱的配合孔；设定所述金属圆柱的上底面为平面c(1023)；在所述金属圆柱的侧面上车加工出平面a(1021)和平面b(1022)；其中，平面a(1021)与平面c(1023)垂直相交；平面b(1022)与所述平面c(1023)相互平行，且与平面a(1021)垂直相交；(3)、在接头组件0上安装埋件(101)，并在所述埋件上安装步骤(2)加工得到的精测基座(102)，其中，所述精测基座(102)上的平面c(1023)的法线方向与步骤(1)中设定的X方向平行；(4)、在步骤(3)固定安装的精测基座(102)上安装立方镜(103)、激光跟踪仪T型靶座(105)和激光跟踪仪靶球(106)；(5)、建立激光跟踪仪测试坐标系，具体过程如下：(5a)、所述激光跟踪仪测试坐标系的坐标原点为o1，利用激光跟踪仪测量安装在接头组件0上的靶球(106)，得到坐标原点o1的位置数据；(5b)、在接头组件1、2、3、4中选取两个接头组件，并在所述选取的接头组件上安装埋件和步骤(2)加工得到的精测基座，在所述精测基座上安装激光跟踪仪T型靶座和激光跟踪仪靶球，其中，所述选取的两个接头组件和接头组件0不在同一条直线上；(5c)、利用激光跟踪仪测量步骤(5b)安装的两个靶球，得到两个安装点的位置数据，分别确定为点A和点B，其中，设定原点o1指向点A和点B的方向分别为+X1轴方向和+Y1轴方向，与所述+X1轴方向和+Y1轴方向遵循右手准则的方向为+Z1轴方向，由所述原点o1、X1轴、Y1轴和Z1轴构成激光跟踪仪测试坐标系；(6)、轴向旋转接头组件0上的安装的精测基座(102)，并利用靶球(106)扫描所述精测基座(102)上的立方镜(103)的镜面，直到所述立方镜的镜面法向与步骤(5)建立的激光跟踪仪测试坐标系的方向重合；(7)、以接头组件0作为基准点，分别在所述桁架结构装置的接头组件1～14上放置靶球作为测试点，利用激光跟踪仪和立方镜(103)测量得到所述14个接头组件上的测试点与所述基准点的相对位置数据。