【摘要】：FAST(Five hundred meters Aperture Spherical radio Telescope)是500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡的簡(jiǎn)稱,是當(dāng)今世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。饋源艙是射電天文望遠(yuǎn)鏡的關(guān)鍵部件之一,也是饋源接收機(jī)等有效載荷的安裝平臺(tái)。饋源艙是一個(gè)集機(jī)械、電氣、電磁波等相關(guān)技術(shù)于一體的復(fù)雜綜合系統(tǒng)。由于FAST結(jié)構(gòu)空間跨度較大,主反射面與接收機(jī)之間的剛性連接精度較低,使得饋源艙空間定位不精確,不能實(shí)現(xiàn)饋源高精度的定位和指向跟蹤。本文圍繞FAST饋源艙位姿測(cè)量技術(shù),重點(diǎn)研究了饋源艙安裝現(xiàn)場(chǎng)大尺度同軸度測(cè)量、饋源艙Stewart機(jī)構(gòu)標(biāo)定、饋源艙位姿測(cè)量等的理論及技術(shù)。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.提出了一種適用于施工現(xiàn)場(chǎng)的大尺寸同軸度測(cè)量方法。以FAST饋源艙星形框架同軸度測(cè)量為背景,采用激光跟蹤儀測(cè)量系統(tǒng),將測(cè)量同軸度軸線偏差轉(zhuǎn)換為測(cè)量基準(zhǔn)軸線與端面法線的夾角,實(shí)現(xiàn)了大尺寸同軸度的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。該方法測(cè)量精度高,操作簡(jiǎn)便,易于實(shí)現(xiàn),測(cè)量的基準(zhǔn)軸線與端面法線的夾角達(dá)到0.094°,優(yōu)于0.2°的設(shè)計(jì)要求。2.通過(guò)分析結(jié)構(gòu)性能和參數(shù)模型提出了一種Stewart機(jī)構(gòu)的標(biāo)定方法。饋源艙的精確定位需要克服加工及裝配誤差、測(cè)量誤差、剛度變形以及外界擾動(dòng)耦合的影響,通過(guò)分析Stewart結(jié)構(gòu)、性能、參數(shù)模型及仿真等,確定了機(jī)構(gòu)標(biāo)定方法;結(jié)合模型的邊界條件及仿真條件,應(yīng)用ADAMS模型進(jìn)行了饋源艙機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真,應(yīng)用Simulink模型進(jìn)行了饋源艙伺服控制系統(tǒng)仿真,并實(shí)現(xiàn)ADAMS-Simulink的聯(lián)合仿真。最后通過(guò)激光跟蹤儀測(cè)量、數(shù)據(jù)處理及誤差分析,實(shí)現(xiàn)了Stewart機(jī)構(gòu)的精確標(biāo)定。3.設(shè)計(jì)了Stewart機(jī)構(gòu)位姿測(cè)量的三種方法。研究了單臺(tái)激光跟蹤儀測(cè)量法、DPM系統(tǒng)測(cè)量法及三臺(tái)激光跟蹤儀聯(lián)合測(cè)量法,通過(guò)對(duì)比分析三種測(cè)量系統(tǒng)原理、測(cè)量方案、位姿解算等內(nèi)容,得出了三種位姿測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn):單臺(tái)激光跟蹤儀測(cè)量方法使用方便,DPM系統(tǒng)測(cè)量方法設(shè)站靈活,三臺(tái)激光跟蹤儀聯(lián)合測(cè)量方法效率高。
【圖文】：

a T-Cam b T-Probe c T-Scan d T-Mac圖 1.1 6DOF 測(cè)量附件我國(guó)沈飛集團(tuán)在 1996 年首次應(yīng)用 LTD500 型激光跟蹤儀。經(jīng)過(guò)二十年的發(fā)展，現(xiàn)在光跟蹤儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國(guó)的航空、航天、通信、重工業(yè)、水利水電、汽車(chē)制造等諸工業(yè)領(lǐng)域。對(duì)于激光跟蹤儀測(cè)量系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)許多科研人員做了大量的理論研究和有益探索2000 年合肥工業(yè)大學(xué)的周維虎博士[20]提出了激光跟蹤儀多站測(cè)量的方法，并對(duì)儀器測(cè)量點(diǎn)位誤差進(jìn)行了分析。2007 年中國(guó)計(jì)量院王為農(nóng)等[21]設(shè)計(jì)了一種評(píng)定激光跟蹤儀動(dòng)態(tài)跟能力的裝置，為評(píng)價(jià)激光跟蹤儀動(dòng)態(tài)測(cè)量精度提供了標(biāo)準(zhǔn)。2009 年梅中義等[22]利用多臺(tái)光跟蹤儀測(cè)量飛機(jī)大部段位姿并調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)了快速裝配，提高了飛機(jī)裝配效率，并發(fā)出基于多臺(tái)激光跟蹤儀的數(shù)字化裝配系統(tǒng)。2010 年中國(guó)航空計(jì)量技術(shù)研究所劉勇等[以三軸搖擺臺(tái)的姿態(tài)為基準(zhǔn)，動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量 T-Mac，得到了 T-Mac 的動(dòng)態(tài)姿態(tài)偏差精度2012 年浙江大學(xué)的胡寶海[24]提出了基于EMSCON的三臺(tái)激光跟蹤儀動(dòng)態(tài)測(cè)量，通過(guò)VC開(kāi)發(fā)了三臺(tái)激光跟蹤儀協(xié)同測(cè)量軟件，輔助數(shù)字化裝配系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)部件的數(shù)字化調(diào)姿對(duì)接。2013 年信息工程大學(xué)范百興博士[25]在基于激光跟蹤儀高精度測(cè)量研究的基礎(chǔ)上，過(guò)改進(jìn)平差模型進(jìn)一步提高了儀器的測(cè)量精度。2014 年信息工程大學(xué)楊凡博士[26]在加速

圖 2.5 氣象站如圖 2.5 所示，1）外置環(huán)境溫度傳感器接口；2）內(nèi)置溫度傳感器；3）外置工件溫度傳感器接口；4）外置溫度傳感器；5）狀態(tài)指示燈；6）USB 接口；7）與控制器連接線。2.3 激光跟蹤儀測(cè)量系統(tǒng)軟件激光跟蹤儀測(cè)量系統(tǒng)主要包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，常用軟件有Axyz軟件和SA軟件，現(xiàn)在以 SA 軟件為例，，詳細(xì)分析 SA 軟件測(cè)量計(jì)算功能。SA 是 SpatialAnalyzer 的簡(jiǎn)稱，SA軟件是專業(yè)測(cè)量空間點(diǎn)的軟件，如圖 2.6 所示。主要功能分為：文件、編輯、視圖、構(gòu)造、儀器、查詢、關(guān)系、分析、幾何尺寸標(biāo)注及公差、報(bào)告等。
【學(xué)位授予單位】：戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH751

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2631349