帆板平面度测量系统中标定方法研究

太阳能

第g 卷第 期

仪器仪表学报

g 年q月

太阳能帆板平面度测量系统中标定方法研究

祝世平

北京航空航天大学

摘要

房建成周锐

北京

申功勋

宇航学院第五研究室

在卫星太阳能帆板的生产制造过程中 太阳能帆板的平面度是其中一项重要性能指标 由于太阳能帆板表

面结构的特殊性 传统的测量方法都不能满足其平面度测量的要求 本文介绍了一种新型的太阳能帆板平面度测量系统 并对其中的标定方法进行了详细的研究 本文给出了实际标定过程的详细步骤和标定结果曲线 证明光相应的线性最斑图像能量中心在二维图像坐标系中沿 方向的位移量与被测高度的增加量成很好的线性关系 小二乘拟合直线的斜率即为测量系统的标定系数 这也是该仪器可以进行相对高度测量的基本依据所在 为了验证测量系统的精度和可靠性 进行了静态测量比对实验 测量误差小于 测量系统的精度满足了实 际测量的要求 关键词

太阳能帆板

平面度测量

标定

图像处理

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材料成本昂贵p制造工艺复杂 其平面度是重要性能指

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n引

言

标之一 我国的太阳能帆板多年来一直依赖进口 目前已能自行生产太阳能帆板 但对太阳能帆板平面度的精确测量一直是制约和影响国产太阳能帆板性能的关键问题 尤其目前承担国际合作研制卫星的任务 对太阳能帆板平面度测量设备的需求更加迫切

太阳能帆板是人造地球卫星太阳能电池阵的承载基板 其性能影响卫星的工作状况和寿命 太阳能帆板

本文于 oo 年 月收到

太阳能帆板表面由纵横交错的碳纤维薄条构成

太阳能

期太阳能帆板平面度测量系统中标定方法研究

表面面积大而且比较粗糙 承受压力时容易变形或脆以上特点决定了太阳能帆板平面度测量的特殊性 裂

传统的测量方法都不能满足以上特殊性的要求 对

太阳能帆板这一特殊工件表面的平面度检测仪器的开发 目前国内还未见报道 国外有报道的是需要导轨的测量系统 该测量系统造价昂贵而且笨重 本文在现有测量方法的基础上 开发出一种不需要导轨的光电式太阳能帆板平面度测量系统 使测量仪器具有测量精度高 可靠性高 使用灵活方便 造价成本低等特点 解决了实际生产过程中一直未能很好解决的太阳能帆板平面度测量问题

对于任何一个光电非接触测量系统 系统标定始

终是其中的关键技术问题

对于本文提出的平面度测量系统 系统标定又具有其特殊性 本文对相应的标定方法进行了详细的分析和研究

测量系统的基本原理

为了避免使用导轨 在现有的实际测量条件下 利用已有的放置太阳能帆板的大平台作为测量的粗略基准 并通过误差修正与补偿的方法 把测量结果中测量平台的平面度误差剔除 从而解决了比较困难的测量基准问题 这也是该测量仪器的基本设计思想和主要创新之处

测量系统的基本原理如图 所示

太阳能

仪器仪表学报

第 卷

含了基准平台的平面度误差 该测量值需要后续的误差修正与补偿算法进行校正

测量结果与分析

太阳能帆板平面度测量系统主要包括测量仪器和计算机及其接口两部分 其中测量仪器又主要包括仪器支架及其固定件 专用激光光源 摄像机以及测量俯仰和横滚角度的两台电子水平仪等部分 计算机及其接口部分主要包括图像采集卡 电子水平仪的串口通讯卡 计算机以及相应测量系统软件等部分

标准量块高度

实际测量值

测量误差

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#结

论

本文对太阳能帆板平面度测量系统中的标定方法进行了研究 指出光斑图像能量中心在二维图像坐标系中沿 方向的位移量与被测高度的增加量成非常

好的线性关系 相应的线性最小二乘拟合系数即为测量系统的标定系数 最后给出了相应的比对实验数据

证明测量系统的精度满足了实际测量的要求 该项目已获得航空工业总公司科技进步二等奖

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太阳能

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参考文献

几何量精密测量技术&哈尔滨’哈尔滨工业#武晋燮&

大学出版社(#)$)&形状和位置误差检测&国防工业出版社(*甘永立&

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