一種大型緊縮場掃描架系統(tǒng)及對該掃描架系統(tǒng)空間幾何量的調整方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種平面度測量設備和對該設備空間幾何量的調整方法，尤其涉及一種大型緊縮場掃描架及對該掃描架空間幾何量的調整方法。
【背景技術】
[0002]大型緊縮場掃描架測試系統(tǒng)主要用于控制檢測探頭的接收位置和姿態(tài)，對緊縮場測試區(qū)準平面波場的幅度和相位進行測試，完成各種緊縮場靜區(qū)性能校準檢測工作，是緊縮場最終性能指標檢測和評定的關鍵設備；大型緊縮場測試掃描架作為一種復雜、大型、高精度、多功能的專用測試設備，其核心技術是復雜系統(tǒng)的創(chuàng)意和綜合設計技術，這也是我國機械工程重點優(yōu)先發(fā)展的核心技術之一；此類掃描架復雜、大型、高精度、多功能的特點使得它不同于日常所用的桌面高精度設備，具有以下一些技術難點:
[0003]1、掃描架末端一般用來安裝測試天線，最常用的功能是帶動天線旋轉掃描形成掃描平面，并在此過程中進行測試；為了保證測試結果，我們往往希望掃描平面具有較高的平面度精度指標；但是，作為一種大型、復合運動機構的運動末端，由于加工精度、機體變形、無固定式安裝和誤差放大的問題等的影響，單純靠提高零部件精度等級和機械裝配調試在現有的約束條件下已很難保證掃描平面具有很高的平面度精度；
[0004]2、此類掃描架一般具有較大的幾何尺寸，小則幾米，大則十幾米甚至更大；因數量很少，為便于加工，其主體材料往往為鋼、鋁等金屬材料，從而使得掃描架具有體積大，重量大，安裝困難的特點；掃描架作為一個空間幾何量的測試設備，需要對不同的緊縮場進行校準試驗，因而面臨著多次搬運、安裝和拆解，而大尺寸非接觸式空間幾何量的測量是設備調整至所需幾何位置的基礎，絕大多數緊縮場內并未設計預留有測試掃描架的安裝基準，因此大型緊縮場測試掃描架在緊縮場內進行測試時需要進行預先調整以達到測試所需的掃描平面與波束之間的垂直度要求；作為一種大型非接觸無固定式測試設備，其空間幾何量的調整是整臺設備能否達到使用預期的關鍵因素，但是，掃描架的大重量與大體積給設備幾何精度的調整帶來很大的困難。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種大型緊縮場掃描架系統(tǒng)，其可忽略在緊縮場內沒有安裝基準和幾何位置基準的條件下加工精度、機體變形、無固定安裝和誤差放大問題等對掃描測試的影響，保證掃描平面具有很高的平面度等級。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案:一種大型緊縮場掃描架系統(tǒng)，它包括激光平面準直儀、高精度平臺和大型緊縮場掃描架；
[0007]所述激光平面準直儀包括激光平面發(fā)生器和接收設備，所述接收設備是光學接收靶標；所述激光平面發(fā)生器固定在高精度平臺頂面上，接收設備固定在大型緊縮場掃描架上；
[0008]所述高精度平臺包括高精度平臺支腳、平臺立柱、標尺、可沿標尺滑動的天線安裝件以及參考天線；高精度平臺支腳固定于平臺立柱的下端，其可實現對高精度平臺的支撐以及調節(jié)高精度平臺的水平度；標尺通過連接螺栓固定于平臺立柱的頂面，可以在松開連接螺栓的情況下對其進行調整；天線安裝件滑動配合于標尺，其可沿標尺直線運動，參考天線對接于天線安裝件前側壁(此面為基準面)上，參考天線可以接收平行波，并反饋給計算機進行記錄并分析接收天線沿標尺運動的軌跡，以調整標尺方向達到標尺前側壁與來波方向垂直；激光平面準直儀的激光平面發(fā)生器匹配安裝固定于標尺后方的平臺立柱頂面上，且激光平面發(fā)生器所發(fā)射出的激光掃描形成的垂向平面與標尺前側壁平面平行，通過標尺上的平行波接收天線對來波的接收并在標尺上水平移動，得到接收天線移動的軌跡直線，再根據來波方向設定與來波方向垂直的理論參考線，得到接收天線與理論參考線的夾角，不斷調整標尺角度，直至標尺上的接收天線移動軌跡直線與理論參考線重合，固定標尺位置，此時安裝的激光平面準直儀的激光平面發(fā)生器形成的激光掃描平面由于與標尺前側壁平面平行，進而與理論參考線所在平面平行，激光掃描平面就作為激光平面準直儀的接收設備以及測試天線運動的參考激光平面，通過調整大型緊縮場掃描架，保證激光平面準直儀的接收設備以及測試天線一直在參考激光平面內運行；
[0009]大型緊縮場掃描架包括支撐地腳模塊、底座模塊、俯仰模塊、標準節(jié)支撐模塊、方位模塊、主旋轉模塊、直線運動模塊、天線模塊和掃描架測試天線；
[0010]支撐地腳模塊固定于底座模塊下端，支撐地腳模塊包括液壓支腳和腳輪，液壓支腳和腳輪均對稱匹配安裝在底座模塊的下端面，液壓支腳起主要的支撐作用，并且可以分別調整每個液壓支腳的高度來調節(jié)底座模塊的高度和水平度，在需要移動底座模塊及與其相固連的各模塊時，收起液壓支腳，使用腳輪進行移動；俯仰模塊可以繞俯仰軸線實現一個自由度的轉動，俯仰模塊的一個法蘭面與底座模塊的頂面固定連接，俯仰模塊的另一個法蘭面與標準節(jié)支撐模塊的底面連接，標準節(jié)支撐模塊可以繞俯仰軸線在一定范圍內轉動，標準節(jié)支撐模塊頂面安裝有方位模塊，主旋轉模塊安裝在方位模塊的頂面，主旋轉模塊可以繞方位模塊的方位軸線轉動，直線運動模塊對稱安裝在主旋轉模塊的對稱側面上，以起平衡作用；直線運動模塊可以繞主旋轉模塊的主旋轉軸線轉動，且可使天線模塊在其上做直線往復運動，天線模塊安裝在一個直線運動模塊的導軌滑塊上，天線模塊可以沿直線運動模塊的導軌作直線往復運動，天線模塊上部套接有天線安裝法蘭，天線安裝法蘭可以沿天線模塊的軸線平行于來波方向伸縮運動，天線安裝法蘭端面上安裝有掃描架測試天線和激光平面準直儀光學接收靶標，通過設定高精度平臺上激光平面準直儀的激光平面發(fā)生器，產生參考激光平面，由接收設備作為位置反饋，使其一直在參考激光平面內運行，進而使得大型緊縮場掃描架的俯仰模塊、標準節(jié)支撐模塊、方位模塊聯(lián)動配合，使得設置在大型緊縮場掃描架上的掃描架測試天線也在該參考激光平面內運行并接收平行波，解決了現有技術由于加工精度、機體變形、無固定式安裝和誤差放大的原因，大型緊縮場掃描架的接收天線在做直線運動接收來波或者作曲線運動接收來波時，很難保證掃描面具有很高的平面度精度的問題，保證了本發(fā)明掃描架測試天線接收來波的平面度精度。
[0011]本發(fā)明所要解決的另一技術問題是一種大型緊縮場掃描架系統(tǒng)空間幾何量的調整方法。
[0012]為解決該技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案:一種大型緊縮場掃描架系統(tǒng)空間幾何量的調整方法，其步驟如下:
[0013]步驟一、將高精度平臺和大型緊縮場掃描架放置到緊縮場靜區(qū)內的待測位置；高精度平臺標尺經目視調整到大致垂直于來波方向，大型緊縮場掃描架的底座模塊初調整至平行于高精度平臺的標尺，即直線運動模塊繞主旋轉模塊旋轉形成的平面也大致垂直于來波方向，將一個合像水平儀放置在高精度平臺的頂面上，并由光學原理合像讀數的水準器式水平儀，通過手動調整高精度平臺支腳將平臺頂面調至水平，拿走合像水平儀，高精度平臺水平調整完畢待用；
[0014]步驟二、將參考天線安裝在天線安裝件上，將天線安裝件滑動配合于標尺上，標尺通過螺栓固定于調整水平后的平臺頂面上，標尺前側壁平面大致垂直于來波方向；沿標尺移動天線安裝件，在移動過程中參考天線接收平行波信號，經由測量設備(示波器或計算機等)記錄并計算平行波信號，通過數據擬合出參考天線移動的軌跡直線，根據已知的來波方向，在高精度平臺上設定理論參考線的方向，理論參考線與來波方向垂直，由此得出參考天線移動軌跡直線與理論參考線的夾角，即標尺的位置線與理論參考線的夾角；
[0015]步驟三、根據步驟二得到的夾角調整標尺方向，以縮小夾角，然后重復步驟二，得到縮小夾角后的標尺位置線與理論參考線的夾角，直到標尺位置線與理論參考線重合，固定標尺位置；
[0016]步驟四、將激光平面