CN106898854B - 一种高精度微波传输线的安装校准工装及其安装校准工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度微波传输线的安装校准工装及其安装校准工艺，安装校准工装包括高精校准工装、激光跟踪仪及至少一个微波传输段，高精校准工装安装在微波传输段的两端，高精校准工装上均设有激光跟踪仪标靶，激光跟踪仪与各激光跟踪仪标靶信号相接，激光跟踪仪将各微波传输段在空间上的位置和三维基准网里的参数，在统一的系统基准网下建立所有微波传输段的模型，并将整套微波传输系统的每一段微波传输段定位到系统位置；安装校准工艺包括建立标准坐标系等步骤。本发明以整套系统精度为起点，全局和宏观尺度上对微波传输波导的总体进度控制，不仅能够有效校准波导传输线在安装时所产生系统误差，而且具有安装方便、适用性强的优势。

Description

一种高精度微波传输线的安装校准工装及其安装校准工艺

技术领域

本发明涉及一种微波传输产品的安装测试技术领域，具体涉及一种高精度微波传输线的安装校准工装及其安装校准工艺。

背景技术

波导管是一种空心的、内壁十分光洁的金属导管或内敷金属的管子；波导管用来传送超高频电磁波，通过它脉冲信号可以以极小的损耗被传送到目的地；波导管内径的大小因所传输信号的波长而异；多用于厘米波及毫米波的无线电通讯、雷达、导航等无线电领域。目前常见的有矩形波导管，圆形波导管，半圆形波导管，KU波导管，雷达波导管和光线波导管。深圳地铁的二、五号线的车载和轨旁信号交互就是利用波导管来传输的。波导管区段安装由波导管组装和两端的终端部件组成。一个波导管区段安装一个固定支架，由于温度变化，波导管可以从固定支架处向外膨胀。

目前现有的波导传输线安装工艺基本都是靠波导管两端的连接结构(如法兰或外圆面)进行安装，整套微波传输系统的安装精度取决于两端的连接结构，提高波导传输线的系统指标的主要措施仍然是改善各器件的固有性能和加工精度，如波导截面、法兰定位孔、圆波导外圆等。

波导传输线安装时的系统误差主要影响因素如下：安装波导时，接口处必需公差一致，接头较多时安装不准，匹配会严重受影响，所以法兰定位要准确，定位孔要先用于定位，继而用于螺栓安装。每段波导彼此间不要强制连接，否则受力不均，接触不良，大功率下发热，易烧毁器件，密封垫放置要特别小心，太薄不起作用，太厚电接触不良，影响匹配，甚至烧毁垫圈，发生打火事故。此外，还要考虑热变形，防震，微调及其他特殊要求等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种安装方便、精度高、能够在全局和宏观尺度上对微波传输波导的总体进度控制的高精度微波传输线的安装校准工装及其安装校准工艺。

一种高精度微波传输线的安装校准工装，包括高精校准工装、激光跟踪仪及至少一个微波传输段，高精校准工装安装在微波传输段的两端，高精校准工装上均设有激光跟踪仪标靶，激光跟踪仪与各激光跟踪仪标靶信号相接，激光跟踪仪将各微波传输段在空间上的位置和三维基准网里的参数，在统一的系统基准网下建立所有微波传输段的模型，并将整套微波传输系统的每一段微波传输段定位到系统位置。

作为对上述技术方案的进一步描述：

所述高精校准工装包括装夹在微波传输段端部上下侧的上装夹块及下装夹块，上装夹块的两顶角处沿水平及垂直方向均开设有激光跟踪仪标靶安装孔，下装夹块的两底角处沿水平及垂直方向也均开设有激光跟踪仪标靶安装孔。

作为对上述技术方案的进一步描述：

所述上装夹块及下装夹块中，同一角处的水平及垂直方向的激光跟踪仪标靶安装孔之间的垂直度高于0.01mm，孔径精度误差小于0.02mm。

作为对上述技术方案的进一步描述：

所述微波传输段由一段波导管或连成整体的几段波导管构成，波导管为圆形、矩形或菱形管。

作为对上述技术方案的进一步描述：

所述激光跟踪仪标靶包括靶标座以及安装在靶标座上的激光跟踪仪靶球。

作为对上述技术方案的进一步描述：

所述靶标座包括圆台上座，以及垂直安装在圆台上座下方中部且与激光跟踪仪标靶安装孔相适配的圆柱插杆，圆台上座上设有与激光跟踪仪靶球相适配的锥形凹台。

一种高精度微波传输线的安装校准工艺，使用一种高精度微波传输线的安装校准工装进行安装校准，包括以下步骤：

(1)、利用激光跟踪仪将整套微波传输系统的标准XYZ坐标系建立，并设立四个以上的坐标基准参考点；

(2)、在需要转移基准网的跨障碍物安装、测量、校正时，进行基准网转移；

(3)、安装一个或数个微波传输段，微波传输段由一段波导管或连成整体的几段波导管构成；

(4)、将高精校准工装安装到微波传输段的两端；

(5)、校准高精校准工装上的微波传输段局部UVW坐标系，直至其与标准XYZ坐标系方向一致；

(6)、利用高精校准工装和激光跟踪仪测量微波传输段的空间位置，从高精校准工装上测量得到的工装局部坐标系(X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2，……)，从工装局部坐标系(X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2，……)推算微波传输段局部坐标系(U1，V1，W1，U2，V2，W2，……)，再计算通过理论设计推算的微波传输段局部坐标系(U1’，V1’，W1’，U2’，V2’，W2’，……)与实测值(U1，V1，W1，U2，V2，W2，……)比较，得到偏差值(U1’-U1，V1’-V1，W1’-W1，U2’-U2，V2’-V2，W2’-W2，……)，通过不断校正微波传输段来减小这一偏差值，实现高精度安装微波传输系统；

(7)、重复步骤(4)-(6)，对所有微波传输段进行安装校准，直至完成。

本发明所述的高精度微波传输线的安装校准工装及其安装校准工艺，使整套微波传输系统的安装精度不取决于波导管两端的连接结构，而是以整套系统精度为起点，通过一套高精度工装和高精度测量仪器，在全局和宏观尺度上对微波传输波导的总体进度控制。不仅能够有效校准波导传输线在安装时所产生系统误差，而且具有安装方便、适用性强的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图(一个微波传输段)；

图2为本发明的结构示意图(二个微波传输段)；

图3为本发明中激光跟踪仪标靶、高精校准工装与微波传输段的安装结构示意图；

图4为本发明中高精校准工装与微波传输段(圆形波导管)的安装结构示意图；

图5为本发明中高精校准工装与微波传输段(矩形波导管)的安装结构示意图；

图6为本发明中高精校准工装与微波传输段(菱形波导管)的安装结构示意图；

图7为本发明中靶标座的结构示意图；

图8为本发明中高精校准工装的坐标示意图。

图例说明：

1、高精校准工装；11、无磁不锈钢冷却水管；12、无磁不锈钢冷却水管；2、激光跟踪仪；3、微波传输段；31、波导管；4、激光跟踪仪标靶；41、靶标座；411、圆台上座；412、圆柱插杆；413、锥形凹台；42、激光跟踪仪靶球。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见图1及图2，本发明提供的一种高精度微波传输线的安装校准工装，包括高精校准工装1、激光跟踪仪2及至少一个微波传输段3，高精校准工装1安装在微波传输段3的两端，高精校准工装1上均设有激光跟踪仪标靶4，激光跟踪仪2与各激光跟踪仪标靶4信号相接，激光跟踪仪2将各微波传输段3在空间上的位置和三维基准网里的参数，在统一的系统基准网下建立所有微波传输段3的模型，并将整套微波传输系统的每一段微波传输段3定位到系统位置。

微波传输段3由一段波导管或连成整体的几段波导管构成，利用高精校准工装1、激光跟踪仪标靶4与激光跟踪仪2，把位于不同空间的微波传输段3集成到一个系统基准网(可以是直角坐标系、柱坐标系或球坐标系)下，微波传输段可以跨越障碍物、地沟或其他空间限制。每一段微波传输段的安装精度不依赖于波导管两端的法兰安装面，而是根据总体设计规划，定位每一段波导。如果安装过程中，有一段微波传输段精度稍差或位置超出公差范围，下一段微波传输段还是按照系统设计方案继续安装并找回安装精度，不影响整体系统精度。

本实施例中，参见图3，高精校准工装1包括装夹在微波传输段3端部上下侧的上装夹块11及下装夹块12，上装夹块11的两顶角处沿水平及垂直方向均开设有激光跟踪仪标靶安装孔13，下装夹块12的两底角处沿水平及垂直方向也均开设有激光跟踪仪标靶安装孔13。

目的在于，能够根据使用环境，将激光跟踪仪标靶4选择安装到合适的位置，使激光跟踪仪2能够准确迅速做出反应。

本实施例中，上装夹块11及下装夹块12中，同一角处的水平及垂直方向的激光跟踪仪标靶安装孔13，之间的垂直度高于0.01mm，孔径精度误差小于0.02mm。目的在于，确保测量的精度。

参见图4至图6，微波传输段3由一段波导管31或连成整体的几段波导管31构成，波导管可为圆形、矩形或菱形管。上装夹块11及下装夹块12之间所构成的用于装夹波导管的腔体形状，进行对应调整即可，其余结构保持不变。

本实施例中，参见图3，激光跟踪仪标靶4包括靶标座41以及安装在靶标座41上的激光跟踪仪靶球42，参见图7，靶标座41包括圆台上座411，以及垂直安装在圆台上座411下方中部且与激光跟踪仪标靶安装孔13相适配的圆柱插杆412，圆台上座411上设有与激光跟踪仪靶球42相适配的锥形凹台413。

一种高精度微波传输线的安装校准工艺，使用一种高精度微波传输线的安装校准工装，包括以下步骤：

(1)、利用激光跟踪仪2将整套微波传输系统的标准XYZ坐标系建立，并设立四个以上的坐标基准参考点；

(2)、在需要转移基准网的跨障碍物安装、测量、校正时，进行基准网转移；

(3)、安装一个或数个微波传输段3，微波传输段3由一段波导管或连成整体的几段波导管构成；

(4)、将高精校准工装1安装到微波传输段3的两端；

(5)、校准高精校准工装1上的微波传输段局部UVW坐标系，直至其与标准XYZ坐标系方向一致；

(6)、利用高精校准工装1和激光跟踪仪2测量微波传输段3的空间位置，从高精校准工装1上测量得到的工装局部坐标系(X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2，……)，从工装局部坐标系(X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2，……)推算微波传输段局部坐标系(U1，V1，W1，U2，V2，W2，……)，再计算通过理论设计推算的微波传输段局部坐标系(U1’，V1’，W1’，U2’，V2’，W2’，……)与实测值(U1，V1，W1，U2，V2，W2，……)比较，得到偏差值(U1’-U1，V1’-V1，W1’-W1，U2’-U2，V2’-V2，W2’-W2，……)，通过不断校正微波传输段3来减小这一偏差值，实现高精度安装微波传输系统；

(7)、重复步骤(4)-(6)，对所有微波传输段3进行安装校准，直至完成。

空间中任何位置的微波传输系统皆可以使用本发明的工艺安装校准，若不在激光跟踪仪的可视范围内，可以通过步骤(2)所述的基准转移方法转移标准坐标系。

本实施例中，参见图3，高精校准工装1上设有两个激光跟踪仪标靶4，一个安装在上装夹块11右上呈垂直方向的激光跟踪仪标靶安装孔13中，结合图8，该孔的X轴和Y轴坐标实测为X1和Y1，另一个安装在下装夹块12左下呈垂直方向的激光跟踪仪标靶安装孔13中，该孔的X轴和Y轴坐标实测为X2和Y2，那么安装高精校准工装1处的微波传输段3中心在标准坐标系下的坐标值为(X1+(X2-X1)/2，Y1+(Y2-Y1)/2)，即以此值作为实测点在标准坐标系下的标准坐标值来校正波导管位置到理论尺寸公差范围内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高精度微波传输线的安装校准工装，包括高精校准工装、激光跟踪仪及至少一个微波传输段，高精校准工装安装在微波传输段的两端，高精校准工装上均设有激光跟踪仪标靶，激光跟踪仪与各激光跟踪仪标靶信号相接，激光跟踪仪将各微波传输段在空间上的位置和三维基准网里的参数，在统一的系统基准网下建立所有微波传输段的模型，并将整套微波传输系统的每一段微波传输段定位到系统位置，其特征在于：所述高精校准工装包括装夹在微波传输段端部上下侧的上装夹块及下装夹块，上装夹块的两顶角处沿水平及垂直方向均开设有激光跟踪仪标靶安装孔，下装夹块的两底角处沿水平及垂直方向也均开设有激光跟踪仪标靶安装孔。

2.根据权利要求1所述的一种高精度微波传输线的安装校准工装，其特征在于：所述上装夹块及下装夹块中，同一角处的水平及垂直方向的激光跟踪仪标靶安装孔之间的垂直度高于0.01mm，孔径精度误差小于0.02mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种高精度微波传输线的安装校准工装，其特征在于：所述微波传输段由一段波导管或连成整体的几段波导管构成，波导管为圆形、矩形或菱形管。

4.根据权利要求3所述的一种高精度微波传输线的安装校准工装，其特征在于：所述激光跟踪仪标靶包括靶标座以及安装在靶标座上的激光跟踪仪靶球。

5.根据权利要求4所述的一种高精度微波传输线的安装校准工装，其特征在于：所述靶标座包括圆台上座，以及垂直安装在圆台上座下方中部且与激光跟踪仪标靶安装孔相适配的圆柱插杆，圆台上座上设有与激光跟踪仪靶球相适配的锥形凹台。

6.一种高精度微波传输线的安装校准工艺，使用如权利要求1-5中任意一项所述的一种高精度微波传输线的安装校准工装，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、利用激光跟踪仪将整套微波传输系统的标准XYZ坐标系建立，并设立四个以上的坐标基准参考点；

(2)、在需要转移基准网的跨障碍物安装、测量、校正时，进行基准网转移；

(3)、安装一个或数个微波传输段，微波传输段由一段波导管或连成整体的几段波导管构成；

(4)、将高精校准工装安装到微波传输段的两端；

(5)、校准高精校准工装上的微波传输段局部UVW坐标系，直至其与标准XYZ坐标系方向一致；

(6)、利用高精校准工装和激光跟踪仪测量微波传输段的空间位置，从高精校准工装上测量得到的工装局部坐标系(X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2，……)，从工装局部坐标系(X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2，……)推算微波传输段局部坐标系(U1，V1，W1，U2，V2，W2，……)，再计算通过理论设计推算的微波传输段局部坐标系(U1’，V1’，W1’，U2’，V2’，W2’，……)与实测值(U1，V1，W1，U2，V2，W2，……)比较，得到偏差值(U1’-U1，V1’-V1，W1’-W1，U2’-U2，V2’-V2，W2’-W2，……)，通过不断校正微波传输段来减小这一偏差值，实现高精度安装微波传输系统；

(7)、重复步骤(4)-(6)，对所有微波传输段进行安装校准，直至完成。