本發(fā)明涉及一種大型網(wǎng)狀天線反射器型面精度測試方法，屬于天線機(jī)械測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

天線反射器型面精度是衡量、評價天線質(zhì)量的重要指標(biāo)，天線反射器型面精度的高低將直接影響天線的電性能指標(biāo)。目前多采用高精度工業(yè)數(shù)字化攝影測量技術(shù)，該技術(shù)基于雙目立體視覺三維重建原理，利用單個相機(jī)從不同位置和方向分別記錄空間同一場景的圖像，通過圖像處理尋找這多幅二維圖像中的對應(yīng)點，根據(jù)已知的相機(jī)的內(nèi)、外部參數(shù)，計算得到其相對于空間中某個坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)。在獲得天線反射器表面測量點的三維坐標(biāo)后，對這些坐標(biāo)值與理論型面進(jìn)行擬合得到天線反射器的型面精度。

針對使用高精度工業(yè)數(shù)字化攝影測量技術(shù)對天線反射器型面精度進(jìn)行測試并不多見，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用傳統(tǒng)攝影測量方法對大口徑、小基準(zhǔn)、高精度大型網(wǎng)狀天線反射器進(jìn)行型面精度測試，但帶來較大的型面精度測試誤差，已無法滿足高精度大型網(wǎng)狀天線反射器對型面精度的要求。所以針對大口徑、小基準(zhǔn)、高精度大型網(wǎng)狀天線反射器，需要改進(jìn)、優(yōu)化傳統(tǒng)攝影測量方法，完成高精度天線反射器的型面精度測量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對大口徑、小基準(zhǔn)、高精度大型網(wǎng)狀天線反射器，采用基準(zhǔn)延伸工裝對小基準(zhǔn)進(jìn)行放大，減小小基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的大誤差，通過高精度長基準(zhǔn)尺設(shè)計及布局，以及采用優(yōu)化后攝影測量工藝參數(shù)來提高攝影測量系統(tǒng)的測試精度，進(jìn)而提高大型網(wǎng)狀天線反射器的型面測試精度。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種大型網(wǎng)狀天線反射器型面高精度測試方法，包括如下步驟：

步驟一、將基準(zhǔn)放大轉(zhuǎn)換裝置安裝在大型網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)法蘭上，使得網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)法蘭上的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置的碳纖維桿件遠(yuǎn)端攝影測量標(biāo)志點上；

步驟二、使用工業(yè)數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)對大型網(wǎng)狀天線反射器進(jìn)行型面精度測量，根據(jù)工業(yè)數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)需要，在網(wǎng)狀天線反射器主網(wǎng)面每個節(jié)點上分別粘貼攝影測量標(biāo)志點，并在網(wǎng)狀天線反射器展開區(qū)域正下方地面均勻布置攝影測量系統(tǒng)反光Code點，將2根殷鋼瓦基準(zhǔn)尺放置于網(wǎng)狀天線反射器展開區(qū)域正下方地面上，在端部相互垂直；

步驟三、采用攝影測量相機(jī)在不同的攝影測量位置對大型網(wǎng)狀天線反射器進(jìn)行照片拍攝；攝影測量位置沿網(wǎng)狀天線反射器周向分布，同時分布在網(wǎng)狀天線反射器中心區(qū)域正上方；

步驟四、對得到大型網(wǎng)狀天線反射器的準(zhǔn)二值數(shù)字影像進(jìn)行計算機(jī)圖像處理，得到網(wǎng)狀天線反射器主網(wǎng)面各節(jié)點上攝影測量標(biāo)志點的在測量坐標(biāo)系下的X、Y、Z坐標(biāo)值，形成網(wǎng)狀天線反射器主網(wǎng)面各節(jié)點上攝影測量標(biāo)志點所組成的曲面；所述測量坐標(biāo)系為工業(yè)數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)默認(rèn)坐標(biāo)系，以攝影測量相機(jī)成像的第一張圖像中心點為坐標(biāo)系原點，第一張圖像所在平面為XOY面，Z軸與XOY面垂直；

步驟五、通過基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置上的攝影測量標(biāo)志點進(jìn)行公共點轉(zhuǎn)換：將大型網(wǎng)狀天線反射器主網(wǎng)面各節(jié)點上攝影測量標(biāo)志點的X、Y、Z坐標(biāo)值從測量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到天線理論坐標(biāo)系下；在理論坐標(biāo)系中，對網(wǎng)狀天線反射器主網(wǎng)面各節(jié)點的點坐標(biāo)實測值與理論設(shè)計值的偏差求均方根誤差，得到網(wǎng)狀天線反射器的型面精度；所述理論坐標(biāo)系的坐標(biāo)系原點O’為網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)法蘭上任意一個基準(zhǔn)點，坐標(biāo)系X’O’Y’面與網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)法蘭面平行，Z’軸垂直于X’O’Y’面。

所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置包括碳纖維桿件、支撐金屬法蘭，為一體化結(jié)構(gòu)，每個碳纖維桿件根部均固定在支撐金屬法蘭上，5根碳纖維桿位于同一平面內(nèi)，其中，兩根碳纖維桿在同一條直線上，另一根碳纖維桿與上述兩根碳纖維桿垂直形成兩個直角夾角，另外兩根碳纖維桿分別位于兩個直角夾角內(nèi)且與形成直角夾角的兩個碳纖維桿分別呈45°夾角，第6根碳纖維桿與位于同一平面內(nèi)的5根碳纖維桿均垂直；支撐金屬法蘭與網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)法蘭尺寸、孔位一致，在每個碳纖維桿件遠(yuǎn)端分別粘貼攝影測量標(biāo)志點代表網(wǎng)狀天線反射器放大的基準(zhǔn)。

所述步驟三中攝影測量位置有35個，其中，30個攝影測量位置沿網(wǎng)狀天線反射器邊緣周向均勻分布一周；另5個攝影測量位置位于網(wǎng)狀天線反射器中心區(qū)域正上方以主網(wǎng)面中心點為中心沿周向均勻分布，與主網(wǎng)面的距離在3±0.25m范圍內(nèi)。

所述步驟三中攝影測量相機(jī)在各攝影測量位置與地面的距離在7±0.5m范圍內(nèi)，每個攝影測量位置拍攝照片數(shù)量為6～7張，拍攝照片總數(shù)為200～250張，相機(jī)拍攝兩相鄰照片交會角保持在60°～120°范圍內(nèi)。

所述碳纖維桿件的長度為500mm。

所述殷鋼瓦基準(zhǔn)尺的長度為5m。

所述網(wǎng)狀天線反射器主網(wǎng)面各節(jié)點上攝影測量標(biāo)志點的直徑為Φ6mm。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明的測試方法應(yīng)用于大口徑、小基準(zhǔn)、高精度大型網(wǎng)狀天線反射器，與傳統(tǒng)攝影測量方法直接對天線反射器進(jìn)行型面精度測試，天線反射器基準(zhǔn)小，型面測試基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差大，導(dǎo)致天線反射器型面精度測試誤差較大相比，本發(fā)明針對天線反射器基準(zhǔn)小引起測量誤差大的問題，通過改進(jìn)攝影測量方案，采用基準(zhǔn)延伸工裝對天線反射器基準(zhǔn)進(jìn)行放大，可有效提高大型網(wǎng)狀天線反射器型面測量的精度。

(2)本發(fā)明的測試方法在大口徑、小基準(zhǔn)、高精度大型網(wǎng)狀天線反射器型面測試中，采用攝影測量系統(tǒng)自帶1m長度基準(zhǔn)尺對天線反射器型面進(jìn)行測試，型面測試攝影測量系統(tǒng)誤差較大，通過設(shè)計2根專用5m長殷瓦鋼高精度基準(zhǔn)尺，并進(jìn)行兩維方向優(yōu)化布置，可明顯提高天線反射器型面測量精度。

(3)本發(fā)明的測試方法采用固面天線型面精度測試默認(rèn)的攝影測量系統(tǒng)工藝參數(shù)對大型網(wǎng)狀天線反射器型面精度進(jìn)行測試，型面測試誤差偏大，針對大型網(wǎng)狀天線反射器，通過對攝影測量系統(tǒng)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可明顯提高大型網(wǎng)狀天線反射器的型面測試精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明針對小基準(zhǔn)進(jìn)行放大的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置安裝示意圖；

圖3為本發(fā)明的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置安裝后天線理論坐標(biāo)系示意圖；

圖4為本發(fā)明的優(yōu)化后攝影測量工藝參數(shù)(攝站數(shù)量優(yōu)化及攝站位置優(yōu)化)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

一種大型網(wǎng)狀天線反射器型面高精度測試方法，包括如下步驟：

步驟一、如圖1、圖2所示，將基準(zhǔn)放大轉(zhuǎn)換裝置安裝于大型網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)法蘭上，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置與網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)法蘭采用螺釘進(jìn)行緊固連接，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置安裝前，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置根部金屬法蘭與網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)法蘭采用銷孔進(jìn)行定位，以保證其安裝精度，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置在網(wǎng)狀天線反射器上的安裝狀態(tài)如圖2所示?；鶞?zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置由6根500mm長的碳纖維桿件及其根部支撐金屬法蘭通過一體化加工而成，在6根碳纖維桿件遠(yuǎn)端分別粘貼6個攝影測量標(biāo)志點代表網(wǎng)狀天線反射器放大的基準(zhǔn)；基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置根部金屬法蘭與大型網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)法蘭尺寸、孔位一致，兩法蘭通過螺釘進(jìn)行連接，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置安裝后即將網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)法蘭上的小基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置六根碳纖維桿件遠(yuǎn)端攝影測量標(biāo)志點上，即完成了大型網(wǎng)狀天線反射器的小基準(zhǔn)放大處理。

步驟二、使用工業(yè)數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)對大型網(wǎng)狀天線反射器進(jìn)行型面精度測量，根據(jù)工業(yè)數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)需要，需要對被測物上粘貼攝影測量標(biāo)志點，在被測物下方地面擺放攝影反光Code點及攝影測量系統(tǒng)長度基準(zhǔn)標(biāo)尺，在對大型網(wǎng)狀天線反射器進(jìn)行型面精度測試前，在網(wǎng)狀天線反射器主網(wǎng)面211個節(jié)點上分別粘貼Φ6mm攝影測量標(biāo)志點，并在網(wǎng)狀天線反射器展開區(qū)域正下方地面間隔1m均勻布置攝影測量系統(tǒng)反光Code點，同時將2根5m長殷鋼瓦高精度基準(zhǔn)尺放置于網(wǎng)狀天線反射器展開區(qū)域正下方地面，2根5m長度高精度基準(zhǔn)尺進(jìn)行二維方向水平擺放。

步驟三、如圖4所示，采用攝影測量相機(jī)分35個攝影測量位置對大型網(wǎng)狀天線反射器進(jìn)行型面精度測試，沿著網(wǎng)狀天線反射器周向一圈，分30個攝影測量位置點對網(wǎng)狀天線反射器進(jìn)行型面拍攝，30個攝影測量位置沿網(wǎng)狀天線反射器邊緣周向均勻分布一周；相機(jī)距離地面7±0.5m，在網(wǎng)狀天線反射器中心區(qū)域正上方分5個攝影測量位置點對網(wǎng)狀天線反射器型面進(jìn)行加密拍攝，5個攝影測量位置位于網(wǎng)狀天線反射器中心區(qū)域正上方以主網(wǎng)面中心點為中心沿周向均勻分布，5個攝影測量位置與主網(wǎng)面中心點的連線之間夾角相等、距離相等，5個位置點相機(jī)距離網(wǎng)狀天線反射器主網(wǎng)面上方為3±0.25m，網(wǎng)狀天線反射器型面精度測量時每個攝影測量位置拍攝照片數(shù)量為6～7張，型面拍攝照片總數(shù)為200～250張，相機(jī)拍攝兩相鄰照片交會角應(yīng)保持在60°～120°，最后按照以上優(yōu)化后的攝影測量工藝參數(shù)進(jìn)行大型網(wǎng)狀天線反射器型面的高精度攝影測量。

步驟四、按照步驟一至步驟三對大型網(wǎng)狀天線反射器型面精度測試完成后，即得到大型網(wǎng)狀天線反射器的準(zhǔn)二值數(shù)字影像，經(jīng)計算機(jī)圖像處理后可以得到網(wǎng)狀天線反射器主網(wǎng)面211個節(jié)點上攝影測量標(biāo)志點的精確X、Y、Z三維坐標(biāo)值，網(wǎng)狀天線反射器主網(wǎng)面節(jié)點上211個攝影測量標(biāo)志點所組成的曲面即代表大型網(wǎng)狀天線反射器型面，通過基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置6個攝影測量標(biāo)志點進(jìn)行“公共點轉(zhuǎn)換”，首先將網(wǎng)狀天線反射器主網(wǎng)面211個節(jié)點上攝影測量標(biāo)志點X、Y、Z三維坐標(biāo)從測量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到天線理論坐標(biāo)系下，然后將測量的天線主網(wǎng)面211 個節(jié)點點坐標(biāo)與天線理論設(shè)計節(jié)點點坐標(biāo)做差，得到天線主網(wǎng)面211個節(jié)點實測值與理論設(shè)計值的偏差，通過對天線主網(wǎng)面211個節(jié)點單點偏差求均方根誤差(RMS)，最終得到大型網(wǎng)狀天線反射器的型面精度(RMS)；測量坐標(biāo)系為工業(yè)數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)默認(rèn)坐標(biāo)系，通常以攝影測量系統(tǒng)相機(jī)成像的第一張圖像中心點為坐標(biāo)系原點，圖像所在平面為XOY面，垂直于圖像平面即測量坐標(biāo)系Z軸；理論坐標(biāo)系位于網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)法蘭上，如圖3所示，坐標(biāo)系原點O’為網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)上其中任意一個基準(zhǔn)點，坐標(biāo)系X’O’Y’面與反射器基準(zhǔn)法蘭表面平行，Z’軸垂直于X’O’Y’面。

實施例

下面以15.6m大型網(wǎng)狀天線反射器典型的大口徑、小基準(zhǔn)、高精度網(wǎng)狀天線反射器為例，對本發(fā)明進(jìn)行說明。

步驟一、15.6m大型網(wǎng)狀天線反射器是典型的大口徑、小基準(zhǔn)、高精度網(wǎng)狀天線反射器，該網(wǎng)狀天線反射器有很簡明的小基準(zhǔn)特征，天線反射器設(shè)計基準(zhǔn)法蘭面僅為180mm×180mm，相對15.6m的天線展開口徑來說，基準(zhǔn)偏小，采用如此小基準(zhǔn)對15.6m網(wǎng)狀天線反射器進(jìn)行型面精度測試，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差較大，為減小基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差，在15.6m網(wǎng)狀天線反射器轉(zhuǎn)接臂法蘭接口處設(shè)計一套基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計基準(zhǔn)點為6個，基準(zhǔn)點間的最大長度為1200mm(相當(dāng)于將15.6m網(wǎng)狀天線反射器的小基準(zhǔn)擴(kuò)大了近7倍)，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置上端采用碳纖維桿件，安裝有攝影測量標(biāo)志點，下端為與天線轉(zhuǎn)接臂法蘭連接的支撐金屬法蘭，支撐金屬法蘭與天線轉(zhuǎn)接臂法蘭通過銷孔定位連接，可使大型網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)精確轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置6個攝影測量標(biāo)志點上。大型網(wǎng)狀天線反射器基準(zhǔn)到基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置6個攝影測量標(biāo)志點的標(biāo)定轉(zhuǎn)換采用工業(yè)數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)進(jìn)行，把高精度攝影工裝(工業(yè)數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)的輔助件)放置在天線轉(zhuǎn)接臂法蘭上的4個基準(zhǔn)孔內(nèi)，通過工業(yè)數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)測試，獲得天線轉(zhuǎn)接臂法蘭上4個基準(zhǔn)孔和基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置上的6個攝影測量標(biāo)志點的每個點的中心位置坐標(biāo)，然后根據(jù)天線轉(zhuǎn)接臂法蘭上4個基準(zhǔn)孔的理論值進(jìn)行“公共點轉(zhuǎn)換”，獲得基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置6個攝影測量標(biāo)志點的每個點的中心位置在理論坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。

步驟二、基于15.6m大型網(wǎng)狀天線反射器的結(jié)構(gòu)特點，網(wǎng)狀天線反射器網(wǎng)面較低，不適于5m基準(zhǔn)尺在垂直方向進(jìn)行擺放，固采用2根5m長基準(zhǔn)尺在網(wǎng)狀天線反射器展開區(qū)域正下方通過二維水平方向進(jìn)行布局。

步驟三、采用攝影測量相機(jī)分35個攝影測量位置對15.6m大型網(wǎng)狀天線反射器進(jìn)行型面精度測試，沿著網(wǎng)狀天線反射器周向一圈，分30個攝影測量位置點對網(wǎng)狀天線反射器進(jìn)行型面拍攝，相機(jī)距離地面7±0.5m，在網(wǎng)狀天線反射器中心區(qū)域正上方分5個攝影測量位置點對網(wǎng)狀天線反射器型面進(jìn)行加密拍攝，5個位置點相機(jī)距離網(wǎng)狀天線反射器主網(wǎng)面為3±0.25m，網(wǎng)狀天線反射器型面精度測量時每個攝影測量位置拍攝照片數(shù)量為6～7張，型面拍攝照片總數(shù)為200～250張，使相機(jī)拍攝兩相鄰照片交會角保持在60°～120°，通過使用優(yōu)化后的攝影測量工藝參數(shù)進(jìn)行15.6m大型網(wǎng)狀天線反射器型面的高精度攝影測量。

步驟四、通過試驗驗證，采用通過設(shè)計的一套基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換裝置、通過高精度長基準(zhǔn)尺優(yōu)化布局，并設(shè)置攝影測量系統(tǒng)最優(yōu)工藝參數(shù)，對15.6m大型網(wǎng)狀天線反射器型面開展高精度測試，最終15.6m大型網(wǎng)狀天線反射器型面精度測量誤差能夠達(dá)到0.0253mm。

對于15.6m大型網(wǎng)狀天線反射器，通過基準(zhǔn)放大對反射器進(jìn)行型面精度測試，可使反射器型面測試最大單點誤差由1.63mm提高到0.7mm；對15.6m大型網(wǎng)狀天線反射器，通過基準(zhǔn)尺的設(shè)計改進(jìn)及優(yōu)化布局，可使天線反射器攝影測量系統(tǒng)誤差由0.157mm提高到0.101mm；對15.6m網(wǎng)狀天線反射器，通過攝影測量系統(tǒng)工藝參數(shù)改進(jìn)，可使天線反射器型面精度測試系統(tǒng)誤差達(dá)0.0203mm。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。