本發明涉及一種大型網狀天線反射器型面精度測試方法，屬于天線機械測量技術領域。

背景技術：

天線反射器型面精度是衡量、評價天線質量的重要指標，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。目前多采用高精度工業數字化攝影測量技術，該技術基于雙目立體視覺三維重建原理，利用單個相機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點，根據已知的相機的內、外部參數，計算得到其相對于空間中某個坐標系的三維坐標。在獲得天線反射器表面測量點的三維坐標后，對這些坐標值與理論型面進行擬合得到天線反射器的型面精度。

針對使用高精度工業數字化攝影測量技術對天線反射器型面精度進行測試并不多見，現有技術中通常采用傳統攝影測量方法對大口徑、小基準、高精度大型網狀天線反射器進行型面精度測試，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狀天線反射器對型面精度的要求。所以針對大口徑、小基準、高精度大型網狀天線反射器，需要改進、優化傳統攝影測量方法，完成高精度天線反射器的型面精度測量。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，針對大口徑、小基準、高精度大型網狀天線反射器，采用基準延伸工裝對小基準進行放大，減小小基準轉換帶來的大誤差，通過高精度長基準尺設計及布局，以及采用優化后攝影測量工藝參數來提高攝影測量系統的測試精度，進而提高大型網狀天線反射器的型面測試精度。

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

步驟一、將基準放大轉換裝置安裝在大型網狀天線反射器基準法蘭上，使得網狀天線反射器基準法蘭上的基準轉換到基準轉換裝置的碳纖維桿件遠端攝影測量標志點上；

步驟二、使用工業數字化攝影測量系統對大型網狀天線反射器進行型面精度測量，根據工業數字化攝影測量系統需要，在網狀天線反射器主網面每個節點上分別粘貼攝影測量標志點，并在網狀天線反射器展開區域正下方地面均勻布置攝影測量系統反光Code點，將2根殷鋼瓦基準尺放置于網狀天線反射器展開區域正下方地面上，在端部相互垂直；

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

步驟四、對得到大型網狀天線反射器的準二值數字影像進行計算機圖像處理，得到網狀天線反射器主網面各節點上攝影測量標志點的在測量坐標系下的X、Y、Z坐標值，形成網狀天線反射器主網面各節點上攝影測量標志點所組成的曲面；所述測量坐標系為工業數字化攝影測量系統默認坐標系，以攝影測量相機成像的第一張圖像中心點為坐標系原點，第一張圖像所在平面為XOY面，Z軸與XOY面垂直；

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

所述基準轉換裝置包括碳纖維桿件、支撐金屬法蘭，為一體化結構，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，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的5根碳纖維桿均垂直；支撐金屬法蘭與網狀天線反射器基準法蘭尺寸、孔位一致，在每個碳纖維桿件遠端分別粘貼攝影測量標志點代表網狀天線反射器放大的基準。

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狀天線反射器中心區域正上方以主網面中心點為中心沿周向均勻分布，與主網面的距離在3±0.25m范圍內。

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

所述碳纖維桿件的長度為500mm。

所述殷鋼瓦基準尺的長度為5m。

所述網狀天線反射器主網面各節點上攝影測量標志點的直徑為Φ6mm。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)本發明的測試方法應用于大口徑、小基準、高精度大型網狀天線反射器，與傳統攝影測量方法直接對天線反射器進行型面精度測試，天線反射器基準小，型面測試基準轉換誤差大，導致天線反射器型面精度測試誤差較大相比，本發明針對天線反射器基準小引起測量誤差大的問題，通過改進攝影測量方案，采用基準延伸工裝對天線反射器基準進行放大，可有效提高大型網狀天線反射器型面測量的精度。

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

(3)本發明的測試方法采用固面天線型面精度測試默認的攝影測量系統工藝參數對大型網狀天線反射器型面精度進行測試，型面測試誤差偏大，針對大型網狀天線反射器，通過對攝影測量系統工藝參數進行優化，可明顯提高大型網狀天線反射器的型面測試精度。

附圖說明

圖1為本發明針對小基準進行放大的基準轉換裝置示意圖；

圖2為本發明的基準轉換裝置安裝示意圖；

圖3為本發明的基準轉換裝置安裝后天線理論坐標系示意圖；

圖4為本發明的優化后攝影測量工藝參數(攝站數量優化及攝站位置優化)示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

一種大型網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，將基準放大轉換裝置安裝于大型網狀天線反射器基準法蘭上，基準轉換裝置與網狀天線反射器基準法蘭采用螺釘進行緊固連接，基準轉換裝置安裝前，基準轉換裝置根部金屬法蘭與網狀天線反射器基準法蘭采用銷孔進行定位，以保證其安裝精度，基準轉換裝置在網狀天線反射器上的安裝狀態如圖2所示。基準轉換裝置由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根碳纖維桿件遠端分別粘貼6個攝影測量標志點代表網狀天線反射器放大的基準；基準轉換裝置根部金屬法蘭與大型網狀天線反射器基準法蘭尺寸、孔位一致，兩法蘭通過螺釘進行連接，基準轉換裝置安裝后即將網狀天線反射器基準法蘭上的小基準轉換到基準轉換裝置六根碳纖維桿件遠端攝影測量標志點上，即完成了大型網狀天線反射器的小基準放大處理。

步驟二、使用工業數字化攝影測量系統對大型網狀天線反射器進行型面精度測量，根據工業數字化攝影測量系統需要，需要對被測物上粘貼攝影測量標志點，在被測物下方地面擺放攝影反光Code點及攝影測量系統長度基準標尺，在對大型網狀天線反射器進行型面精度測試前，在網狀天線反射器主網面211個節點上分別粘貼Φ6mm攝影測量標志點，并在網狀天線反射器展開區域正下方地面間隔1m均勻布置攝影測量系統反光Code點，同時將2根5m長殷鋼瓦高精度基準尺放置于網狀天線反射器展開區域正下方地面，2根5m長度高精度基準尺進行二維方向水平擺放。

步驟三、如圖4所示，采用攝影測量相機分35個攝影測量位置對大型網狀天線反射器進行型面精度測試，沿著網狀天線反射器周向一圈，分30個攝影測量位置點對網狀天線反射器進行型面拍攝，30個攝影測量位置沿網狀天線反射器邊緣周向均勻分布一周；相機距離地面7±0.5m，在網狀天線反射器中心區域正上方分5個攝影測量位置點對網狀天線反射器型面進行加密拍攝，5個攝影測量位置位于網狀天線反射器中心區域正上方以主網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面中心點的連線之間夾角相等、距離相等，5個位置點相機距離網狀天線反射器主網面上方為3±0.25m，網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量為6～7張，型面拍攝照片總數為200～250張，相機拍攝兩相鄰照片交會角應保持在60°～120°，最后按照以上優化后的攝影測量工藝參數進行大型網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狀天線反射器型面精度測試完成后，即得到大型網狀天線反射器的準二值數字影像，經計算機圖像處理后可以得到網狀天線反射器主網面211個節點上攝影測量標志點的精確X、Y、Z三維坐標值，網狀天線反射器主網面節點上211個攝影測量標志點所組成的曲面即代表大型網狀天線反射器型面，通過基準轉換裝置6個攝影測量標志點進行“公共點轉換”，首先將網狀天線反射器主網面211個節點上攝影測量標志點X、Y、Z三維坐標從測量坐標系轉換到天線理論坐標系下，然后將測量的天線主網面211 個節點點坐標與天線理論設計節點點坐標做差，得到天線主網面211個節點實測值與理論設計值的偏差，通過對天線主網面211個節點單點偏差求均方根誤差(RMS)，最終得到大型網狀天線反射器的型面精度(RMS)；測量坐標系為工業數字化攝影測量系統默認坐標系，通常以攝影測量系統相機成像的第一張圖像中心點為坐標系原點，圖像所在平面為XOY面，垂直于圖像平面即測量坐標系Z軸；理論坐標系位于網狀天線反射器基準法蘭上，如圖3所示，坐標系原點O’為網狀天線反射器基準上其中任意一個基準點，坐標系X’O’Y’面與反射器基準法蘭表面平行，Z’軸垂直于X’O’Y’面。

實施例

下面以15.6m大型網狀天線反射器典型的大口徑、小基準、高精度網狀天線反射器為例，對本發明進行說明。

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

步驟二、基于15.6m大型網狀天線反射器的結構特點，網狀天線反射器網面較低，不適于5m基準尺在垂直方向進行擺放，固采用2根5m長基準尺在網狀天線反射器展開區域正下方通過二維水平方向進行布局。

步驟三、采用攝影測量相機分35個攝影測量位置對15.6m大型網狀天線反射器進行型面精度測試，沿著網狀天線反射器周向一圈，分30個攝影測量位置點對網狀天線反射器進行型面拍攝，相機距離地面7±0.5m，在網狀天線反射器中心區域正上方分5個攝影測量位置點對網狀天線反射器型面進行加密拍攝，5個位置點相機距離網狀天線反射器主網面為3±0.25m，網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量為6～7張，型面拍攝照片總數為200～250張，使相機拍攝兩相鄰照片交會角保持在60°～120°，通過使用優化后的攝影測量工藝參數進行15.6m大型網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，采用通過設計的一套基準轉換裝置、通過高精度長基準尺優化布局，并設置攝影測量系統最優工藝參數，對15.6m大型網狀天線反射器型面開展高精度測試，最終15.6m大型網狀天線反射器型面精度測量誤差能夠達到0.0253mm。

對于15.6m大型網狀天線反射器，通過基準放大對反射器進行型面精度測試，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大型網狀天線反射器，通過基準尺的設計改進及優化布局，可使天線反射器攝影測量系統誤差由0.157mm提高到0.101mm；對15.6m網狀天線反射器，通過攝影測量系統工藝參數改進，可使天線反射器型面精度測試系統誤差達0.0203mm。

本發明說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。