小議高空拍攝的技術(shù)

精品文檔-下載后可編輯小議高空拍攝的技術(shù)1測(cè)量系統(tǒng)

標(biāo)尺為600mm×35mm×35mm的微晶玻璃棒，其在±50℃范圍內(nèi)的線膨脹系數(shù)為0．024×10－7／℃。標(biāo)尺上貼有編碼標(biāo)志點(diǎn)，標(biāo)志點(diǎn)中心間距經(jīng)過(guò)標(biāo)定。天線支撐機(jī)構(gòu)在天線測(cè)量過(guò)程中，CCD攝像機(jī)除了記錄天線因熱載荷所引起的變形外，一些其他干擾所引起的變形也同時(shí)被記錄下來(lái)，如支撐結(jié)構(gòu)自身的變形、支撐結(jié)構(gòu)因振動(dòng)所引起的剛性變形等，雖然利用照相測(cè)量技術(shù)大大減小了由于天線支撐機(jī)構(gòu)的振動(dòng)而產(chǎn)生的誤差，但天線支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性仍然是影響測(cè)量精度的主要因素之一。為了減少在測(cè)量過(guò)程中由于溫度變化引起的誤差，天線支撐機(jī)構(gòu)采用了對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)在關(guān)鍵部位采用了低膨脹系數(shù)的銦鋼材料。天線加熱設(shè)備在試驗(yàn)測(cè)量過(guò)程中，天線的溫控系統(tǒng)不能影響到CCD攝像機(jī)的拍攝。采用傳統(tǒng)的加熱籠加熱方式會(huì)對(duì)天線產(chǎn)生遮擋，因此對(duì)于攝影測(cè)量法不太合適。比較適合的加熱方式為太陽(yáng)模擬器加熱方式或天線背面加熱方式，由于實(shí)際情況限制，最終采用了在被測(cè)天線背面用加熱板進(jìn)行加熱的方式。加熱板由銅質(zhì)基板和電加熱管組成，電加熱管焊接在基板上，面向天線的一面刷無(wú)光黑漆。采用粘貼在天線表面的多個(gè)溫度傳感器進(jìn)行天線的溫度測(cè)量，通過(guò)溫控儀接收溫度傳感器的溫度信號(hào)，然后通過(guò)計(jì)算輸出適當(dāng)?shù)碾娏鹘o加熱板實(shí)現(xiàn)對(duì)天線的加熱控制。專用圖像處理軟件圖像處理是天線變形測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵，圖像處理步驟包括坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、相機(jī)標(biāo)定、圓心提取、編碼靶標(biāo)提取、立體匹配、三維坐標(biāo)求取等，主要靠圖像處理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2試驗(yàn)驗(yàn)證

試驗(yàn)時(shí)，被測(cè)天線水平放置，在其背后采用加熱板加熱，兩臺(tái)CCD攝像機(jī)成一定夾角對(duì)被測(cè)天線進(jìn)行全場(chǎng)拍攝，獲得被測(cè)天線在不同溫度下的變形情況。試驗(yàn)過(guò)程中，由KM2真空環(huán)模設(shè)備里面的熱沉和天線加熱設(shè)備來(lái)模擬衛(wèi)星在軌期間的冷熱環(huán)境。變形測(cè)量試驗(yàn)共經(jīng)歷了三個(gè)熱循環(huán)高低溫工況。在每個(gè)熱循環(huán)中，在不同的溫度點(diǎn)對(duì)天線進(jìn)行拍照測(cè)量。試驗(yàn)中，天線參考溫度把以粘貼在天線正面正中心的溫度傳感器所測(cè)的溫度作為參考溫度，天線參考溫度最低達(dá)到－110℃，最高達(dá)到135℃。整個(gè)試驗(yàn)期間天線和天線支撐結(jié)構(gòu)的溫度分布曲線，測(cè)量試驗(yàn)中對(duì)天線在不同的溫況下進(jìn)行了拍攝，取得了大量的拍攝圖片，所示為試驗(yàn)過(guò)程中拍攝的天線圖片。通過(guò)軟件對(duì)這些圖片進(jìn)行了分析處理，得到了大量的試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，包括各溫況變化前后的標(biāo)志點(diǎn)中心位置三維坐標(biāo)值、變形量值等。數(shù)據(jù)處理結(jié)果。在對(duì)三個(gè)熱循環(huán)拍攝的圖片進(jìn)行軟件處理后，最終得到在各溫況下天線表面面形變形數(shù)據(jù)最后的變形結(jié)果取三次循環(huán)中低溫至高溫工況的三次變形量的平均值，計(jì)算得到在溫度范圍為－100～110℃的情況下，天線的形面熱變形為0．074mm。將以上分析結(jié)果與該反射面天線熱變形仿真分析和形面變形的規(guī)范值數(shù)據(jù)進(jìn)行比較通過(guò)對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程和測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，認(rèn)為該套測(cè)量系統(tǒng)能夠滿足真空低溫環(huán)境下的變形測(cè)量要求，測(cè)量結(jié)果與理論分析結(jié)果一致。

3精度分析

通過(guò)對(duì)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和試驗(yàn)中在支撐結(jié)構(gòu)外部包裹幾層阻隔薄膜可以有效地降低熱變形影響程度，另外通過(guò)計(jì)算，選用的由微晶玻璃標(biāo)尺的熱脹冷縮引起的誤差在試驗(yàn)過(guò)程中的溫度范圍內(nèi)不大于0．3μm／m，也可以忽略。最后，通過(guò)大氣環(huán)境下的精度評(píng)價(jià)測(cè)量及模擬空間環(huán)境下的理論分析，確定該套測(cè)量系統(tǒng)對(duì)Φ1m口徑范圍內(nèi)的衛(wèi)星天線的變形測(cè)量精度可達(dá)到39μm（1δ），相對(duì)測(cè)量精度優(yōu)于1／20000。在本套測(cè)量系統(tǒng)中相機(jī)的性能指標(biāo)相對(duì)還是比較低的，如果提高相機(jī)分辨率和像素大小，并進(jìn)行細(xì)致的參數(shù)標(biāo)定，該系統(tǒng)的測(cè)量精度還可以有較大幅度的提高，能夠進(jìn)一步滿足各種測(cè)量精度的要求。本文所介紹的真空低溫環(huán)境下變形攝影測(cè)量系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景，采用該系統(tǒng)進(jìn)行了模擬空間環(huán)境下的天線變形測(cè)量試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了采用該測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行天線變形測(cè)量的可行性以及采用此種測(cè)量方法的測(cè)量精度和靈活性。該測(cè)量系統(tǒng)的研制成功為今后該項(xiàng)測(cè)量