[發明專利]一種大型緊縮場掃描架系統及對該掃描架系統空間幾何量的調整方法

在審

• 申請號: 201410827936.1
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104567672A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 吳翔;何鑫;安迎和;馬永光;趙鵬輝;寇鵬;孫平月
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/30
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 白海佳

1.一種大型緊縮場掃描架系統，其特征在于：它包括激光平面準直儀(1)、高精度平臺(2)和大型緊縮場掃描架(3)；

所述激光平面準直儀(1)包括激光平面發生器(11)和接收設備(12)，所述接收設備(12)是光學接收靶標；所述激光平面發生器(11)固定在高精度平臺(2)頂面上，接收設備(12)固定在大型緊縮場掃描架(3)上；

所述高精度平臺(2)包括高精度平臺支腳(21)、平臺立柱(22)、標尺(23)、可沿標尺滑動的天線安裝件(24)以及參考天線(25)；高精度平臺支腳(21)固定于平臺立柱(22)的下端；標尺(23)通過螺栓固定于平臺立柱(22)的頂面；天線安裝件(24)滑動無間隙配合于標尺(23)，其可沿標尺直線運動；參考天線(25)對接于天線安裝件(24)前側壁上；激光平面準直儀(1)的激光平面發生器(11)匹配安裝固定于標尺(23)后方的平臺立柱(22)頂面上，且激光平面發生器(11)所發射出的激光掃描形成的垂向平面與標尺(23)前側壁平面平行；

大型緊縮場掃描架(3)包括支撐地腳模塊(31)、底座模塊(32)、俯仰模塊(33)、標準節支撐模塊(34)、方位模塊(35)、主旋轉模塊(36)、直線運動模塊(37)、天線模塊(38)和掃描架測試天線(39)；支撐地腳模塊(31)固定于底座模塊(32)下端，支撐地腳模塊(31)包括液壓支腳(311)和腳輪(312)，液壓支腳(311)和腳輪(312)均對稱匹配安裝在底座模塊(32)的下端面；俯仰模塊(33)可以繞俯仰軸線(331)實現一個自由度的轉動，俯仰模塊(33)的一個法蘭面與底座模塊(32)的頂面固定連接，俯仰模塊(33)的另一個法蘭面與標準節支撐模塊(34)的底面連接，標準節支撐模塊(34)可以繞俯仰軸線(331)在一定范圍內轉動，標準節支撐模塊(34)頂面安裝有方位模塊(35)，主旋轉模塊(36)安裝在方位模塊(35)的頂面，主旋轉模塊(36)可以繞方位模塊(35)的方位軸線(351)轉動，直線運動模塊(37)對稱安裝在主旋轉模塊(36)的對稱側面上，直線運動模塊(37)可以繞主旋轉模塊(36)的主旋轉軸線(361)轉動，天線模塊(38)安裝在一個直線運動模塊(37)的導軌滑塊(371)上，天線模塊(38)可以沿直線運動模塊(37)的導軌(372)作直線往復運動，天線模塊(38)上部套接有天線安裝法蘭(381)，天線安裝法蘭(381)可以沿天線模塊(38)的軸線(382)平行于來波方向伸縮運動，天線安裝法蘭(381)端面上安裝有掃描架測試天線(39)和激光平面準直儀光學接收靶標(12)。

2.根據權利要求1所述的一種大型緊縮場掃描架系統空間幾何量的調整方法，其特征在于：其步驟如下：

步驟一、將高精度平臺(2)和大型緊縮場掃描架(3)放置到緊縮場靜區內的待測位置；高精度平臺(2)標尺(23)經目視調整到大致垂直于來波方向，大型緊縮場掃描架(3)的底座模塊(32)前側面初調整至平行于高精度平臺(2)的標尺(23)前側面，即直線運動模塊(37)繞主旋轉模塊(36)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(2)的頂面上，通過手動調整高精度平臺支腳(21)將平臺頂面調至水平，拿走合像水平儀，高精度平臺(2)水平調整完畢待用；

步驟二、將參考天線(25)安裝在天線安裝件(24)上，將天線安裝件(24)滑動配合于標尺(23)上，標尺(23)通過螺栓固定于調整水平后的平臺頂面上，標尺(23)前側壁平面大致垂直于來波方向；沿標尺(23)移動天線安裝件(24)，在移動過程中參考天線(25)接收平行波信號，經由測量設備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(251)，根據已知的來波方向，在高精度平臺上設定理論參考線(4)的方向，理論參考線(4)與來波方向垂直，由此得出參考天線移動軌跡直線(251)與理論參考線(4)的夾角α，即標尺的位置線與理論參考線的夾角；

步驟三、根據步驟二得到的夾角α調整標尺(23)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(23)位置；

步驟四、將激光平面準直儀(1)的激光平面發生器(11)放置在高精度平臺(2)上，并利用步驟三調整位置后的標尺(23)對激光平面發生器(11)進行定位，使得激光平面發生器(11)所發射出的激光掃描形成的垂向平面與標尺(23)前側壁平面平行，此時激光平面發生器(11)所發射出的激光掃描形成的垂向平面與來波方向達到要求的垂直度，此激光平面垂直于來波方向，作為參考激光平面(111)；

步驟五、粗調大型緊縮場掃描架(3)位置，使大型緊縮場掃描架(3)上的光學接收靶標(12)可以接收到激光平面準直儀(1)的激光平面發生器(11)發射出的激光信號；

步驟六、通過控制程序轉動大型緊縮場掃描架(3)的主旋轉模塊(36)，使直線運動模塊(37)停止在水平位置，將一個合像水平儀放置在一個直線運動模塊(37)上端面，調整支撐地腳模塊(31)中各個液壓支腳(311)的高度，直到該直線運動模塊(37)上的合像水平儀到達水平，取下合像水平儀，此時的直線運動模塊(37)達到要求的水平度；

步驟七、使大型緊縮場掃描架(3)的天線模塊(38)沿直線運動模塊(37)運動，掃描架測試天線(39)同時接收來波信號，經由測量設備計算機計算擬合出掃描架測試天線水平運動的軌跡線(391)，即直線運動模塊的水平位置線，再根據已知的來波方向，在該直線運動模塊(37)上設定理論水平參考線(5)的方向，理論水平參考線(5)與來波方向垂直，得出掃描架測試天線水平運動的軌跡線(391)與理論水平參考線(5)的夾角β，即直線運動模塊的水平位置線與理論水平參考線的夾角，通過對大型緊縮場掃描架方位模塊(35)進行微調運動，縮小該夾角；

步驟八、重復步驟七，直到直線運動模塊的水平位置線與理論水平參考線重合，記錄主旋轉模塊(36)、方位模塊(35)此時的零位位置；

步驟九、大型緊縮場掃描架(3)的主旋轉模塊(36)運動，使直線運動模塊(37)旋轉90度，使大型緊縮場掃描架(3)的天線模塊(38)沿直線運動模塊(37)運動，掃描架測試天線(39)同時接收來波信號，經由測量設備計算擬合出掃描架測試天線(39)豎直運動的軌跡線(392)，即直線運動模塊的豎直位置線，再根據已知的來波方向，在該直線運動模塊(37)上設定理論豎直參考線(6)的方向，理論豎直參考線與來波方向垂直，得出掃描架測試天線豎直運動的軌跡線與理論豎直參考線的夾角γ，即直線運動模塊的豎直位置線與理論豎直參考線的夾角，通過對大型緊縮場掃描架俯仰模塊(33)進行微調運動，縮小該夾角；

步驟十、重復步驟九，直到直線運動模塊的豎直位置線與理論豎直參考線重合，記錄俯仰模塊(33)此時的零位位置；此時，大型緊縮場掃描架直線運動模塊(37)繞主旋轉模塊(36)的軸線(361)轉動形成的平面初步滿足與來波方向垂直的平面精度要求；

步驟十一、在步驟八和步驟十確定的主旋轉模塊(36)、方位模塊(35)、俯仰模塊(33)的零位位置，天線模塊(38)的天線安裝法蘭(381)上的光學接收靶標(12)沿天線模塊(38)的軸線(382)進行伸縮微調，使得光學接收靶標(12)處于高精度平臺(2)的激光平面發生器(11)發出的激光形成的參考激光平面(111)內，記錄此時光學接收靶標(12)的位置作為零位，大型緊縮場掃描架(3)和高精度平臺(2)以及激光平面準直儀(1)基本測量狀態調整完畢；

步驟十二、在掃描架測試過程中，天線模塊(38)沿直線運動模塊(37)的直線運動和直線運動模塊(37)繞主旋轉軸線(361)的轉動分別進行或任意組合進行，天線模塊(38)上的光學接收靶標(12)會因掃描架機械精度或隨機振動等原因偏離初始位置；激光平面準直儀(1)的激光平面發生器(11)固定在高精度平臺(2)上，高精度平臺(2)在調整完成后是固定的，因此激光平面發生器(11)產生的參考激光平面(111)位置是固定的；光學接收靶標(12)隨時接收激光平面發生器(11)發出的激光信號，由掃描架運動控制計算機通過光學接收靶標(12)接收到的信號計算光學接收靶標實際位置(121)與系統記錄的參考激光平面(111)位置的偏移量L，控制天線安裝法蘭(381)在天線模塊(38)里沿軸線(382)伸縮以補償偏移量，使光學接收靶標(12)接收激光信號位置始終處于參考激光平面(111)內，以保證大型緊縮場掃描架(3)的掃描架測試天線(39)在測試過程中任意時刻任意運動位置的平面度補償，保證測試的精度。