CN108548965B - 一种微波反射面精度测量的可视化实现方法以及装置 - Google Patents

一种微波反射面精度测量的可视化实现方法以及装置 Download PDF

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CN108548965B CN201810204760.2A CN201810204760A CN108548965B CN 108548965 B CN108548965 B CN 108548965B CN 201810204760 A CN201810204760 A CN 201810204760A CN 108548965 B CN108548965 B CN 108548965B
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Abstract

一种微波反射面精度测量的可视化实现方法以及装置，采用局部点接触，自动采集的方式，收集反射面数据点，并将记录反射面法向数值点，对实际微波反射面各值和标准微波反射面的各值按照经度、纬度方向进行拟合，得出标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果，该种方式为局部接触，不会对反射面本身精度造成影响，而且克服了机械测量方法不可测量法向微小凸起的缺点，并通过相应特殊计算，并通过软件得出相应的可视化结果。

Description

一种微波反射面精度测量的可视化实现方法以及装置
技术领域
本发明涉及微波天线测量技术，具体说的是一种微波反射面精度测量的可视化实现方法以及装置。
背景技术
微波天线作为通讯系统的重要终端之一，广泛用于点对点的无线通信，抛物面天线是微波领域最常见的实现方式之一，反射面作为抛物面天线的核心部件，其面精度的优劣直接影响电性能指标的好坏。
现工程中，通常采用机械测量的方式，对反射面精度进行测量，目前多采用曲线靠板与塞尺配合，测量均布点的法向间隙数值Li,并计算其均方根
Figure BDA0001595509960000011
但采用该种方法，有如下问题：
若采用机械方式测量，仅能测量曲线靠板和被测量反射面的法向间隙，而不能测量法向的微小凸起，而曲线靠板与被测反射面接触，因受重力，对面精度产生一定程度的影响；
采用均方根数值，对反射面精度进行判断，该指标为宏观均值，对判断局部严重变形的反射面精度，可能会出现判断失效现象；
该种测量方法效率较低，难以形象，直观反映反射面精度，在测量过程中，多参杂测量者主观因素，难以达到客观评价反射面精度的目的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种微波反射面精度测量的可视化实现方法以及装置，采用局部点接触，自动采集的方式，收集反射面数据点，并将记录反射面法向数值点，该种方式为局部接触，不会对反射面本身精度造成影响，而且克服了机械测量方法不可测量法向微小凸起的缺点，并通过相应特殊计算，并通过软件得出相应的可视化结果。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种微波反射面精度测量的可视化实现方法：步骤一、将多个测量仪表以法向角度对实测微波反射面局部点接触，以测量的被测点数据计算得到实际测量法向参数
Figure BDA0001595509960000012
步骤二、根据标准微波反射面的x轴、标准微波反射面的y轴、标准微波反射面的z轴、以及实际测量法向参数
Figure BDA0001595509960000013
计算得到实测微波反射面的实测点的倾斜角θ、实测微波反射面的x轴、实测微波反射面的y轴、以及实测微波反射面的z轴；
步骤三、对实际微波反射面各值和标准微波反射面的各值按照经度、纬度方向进行拟合，得出标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果。
进一步，所述的标准微波反射面的x轴为
Figure BDA0001595509960000021
标准微波反射面的y轴为
Figure BDA0001595509960000022
标准微波反射面的z轴为
Figure BDA0001595509960000023
其中，f(x)为标准微波反射面的曲线方程，α为标准微波反射面与x轴的角度，
Figure BDA0001595509960000024
为第i行j列的标准曲面x、y、z轴数值。
进一步，所述的实测微波反射面的实测点的倾斜角θ为
Figure BDA0001595509960000025
实测微波反射面的x轴为
Figure BDA0001595509960000026
实测微波反射面的y轴为
Figure BDA0001595509960000027
以及实测微波反射面的z轴为
Figure BDA0001595509960000028
其中，f(x)为标准微波反射面的曲线方程，
Figure BDA0001595509960000029
为第i行j列的标准微波反射面x、y、z轴数值，α为标准微波反射面与x轴的角度，ap为设定的比例缩放因子。
进一步，所述的标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果由matlab软件得出。
进一步，所述的matlab软件通过标准微波反射面与实测微波反射面得出可视化误差柱状图，可视化误差柱状图显示实测微波反射面的各测量点相对于标准微波反射面之间的法向间隙值、分组结果和误差趋势。
一种微波反射面精度测量的可视化实现装置，包括测量模块、计算模块和可视化模块；
所述的测量模块包括多个测量仪表，将多个测量仪表以法向角度对实测微波反射面局部点接触，以测量的被测点数据计算得到实际测量法向参数
Figure BDA00015955099600000210
所述的计算模块根据标准微波反射面的x轴、标准微波反射面的y轴、标准微波反射面的z轴、以及测量模块得到的实际测量法向参数
Figure BDA00015955099600000211
计算得到实测微波反射面的实测点的倾斜角θ、实测微波反射面的x轴、实测微波反射面的y轴、以及实测微波反射面的z轴；
所述的可视化模块对计算模块得出的实际微波反射面各值和标准微波反射面的各值按照经度、纬度方向进行拟合，得出标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果。
进一步，所述的标准微波反射面的x轴为
Figure BDA00015955099600000212
标准微波反射面的y轴为
Figure BDA0001595509960000031
标准微波反射面的z轴为
Figure BDA0001595509960000032
其中，f(x)为标准微波反射面的曲线方程，α为标准微波反射面与x轴的角度，
Figure BDA0001595509960000033
为第i行j列的标准曲面x、y、z轴数值。
进一步，所述的实测微波反射面的实测点的倾斜角θ为
Figure BDA0001595509960000034
实测微波反射面的x轴为
Figure BDA0001595509960000035
实测微波反射面的y轴为
Figure BDA0001595509960000036
以及实测微波反射面的z轴为
Figure BDA0001595509960000037
其中，f(x)为标准微波反射面的曲线方程，
Figure BDA0001595509960000038
为第i行j列的标准微波反射面x、y、z轴数值，α为标准微波反射面与x轴的角度，ap为设定的比例缩放因子。
进一步，所述的标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果由matlab软件得出。
进一步，所述的matlab软件通过标准微波反射面与实测微波反射面得出可视化误差柱状图，可视化误差柱状图显示实测微波反射面的各测量点相对于标准微波反射面之间的法向间隙值、分组结果和误差趋势。
本发明有益效果是：
1.本专利采用局部接触，自动采集反射面数据点的方式收集数据，该方法克服机械测量不能测量法向微小凸起的缺陷，同时测量仪器对反射面精度影响较小，该方法容易实现自动化，具有测量准，效率高等特点。
2.本专利采用实测反射面可视化对比，误差可视化分析的方法，可直观，定量的分析反射面精度，克服了以均方根判断时，因局部严重变形而失效的缺点。
3.本专利对实测反射面精度进行定量分析，可实现反射面精度优劣等级区分，对精度检验，模具改善，指导生产具有一定的意义。
4.反射面精度等级采用软件自动判断，减少人为主观臆断；
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的局部点接触测量示意图；
图3为本发明的反射面俯视示意图；
图4为本发明的反射面截面曲线局部细节图；
图5为本发明标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果图；
图6为本发明的可视化误差柱状图及分层标准判定示意图；
图中：1、仪表固定板，2、测量仪表，3、实测微波反射面。
具体实施方式
下面结合附图给出发明的较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。这里，将给出相应附图对本发明进行详细说明。需要特别说明的是，这里所描述的优选实施例子仅用于说明和解释本发明，并不用于限制或限定本发明。
一种微波反射面精度测量的可视化实现方法：
步骤一、将多个测量仪表以法向角度对实测微波反射面局部点接触，以测量的被测点数据计算得到实际测量法向参数
Figure BDA0001595509960000041
现工程上，通常采用曲线靠板和塞尺配合，来测量反射面精度，该种测量方法机仅能械测量反射面的法向间隙，而不能测量法向的微小凸起，而曲线靠板的自身重量，也会给面精度产生一定程度的影响。
该测量方法将电子仪表、机械仪表或其它探针式仪表以被测点的法向角度固定于仪表固定板上，采用局部点接触，自动采集的方式，收集反射面数据点，并将记录反射面法向数值点，仪表固定板的形状与天线形状接近，其上方设有多个用于固定测量仪表的安装口，该种方式为局部接触，不会对反射面本身精度造成影响，而且克服了机械测量方法不可测量法向微小凸起的缺点。
该方法容易实现自动化，具有测量准，效率高等特点。以图2、3为例，在每个纬度线上设有八个电子仪表，每个半径经度线上设有四个电子仪表，每个电子仪表到达底部中心的距离xi坐标分别为m0，m1，m2，m3，m4。
步骤二、根据标准微波反射面的x轴、标准微波反射面的y轴、标准微波反射面的z轴、以及实际测量法向参数
Figure BDA0001595509960000042
计算得到实测微波反射面的实测点的倾斜角θ、实测微波反射面的x轴、实测微波反射面的y轴、以及实测微波反射面的z轴。
如图4所示，所述的标准微波反射面的x轴为
Figure BDA0001595509960000043
标准微波反射面的y轴为
Figure BDA0001595509960000044
标准微波反射面的z轴为
Figure BDA0001595509960000045
其中，f(x)为标准微波反射面的曲线方程，
Figure BDA0001595509960000046
为第i行j列的标准曲面x、y、z轴数值，α为标准微波反射面与x轴的角度。
所述的实测微波反射面的实测点的倾斜角θ为
Figure BDA0001595509960000051
实测微波反射面的x轴为
Figure BDA0001595509960000052
实测微波反射面的y轴为
Figure BDA0001595509960000053
以及实测微波反射面的z轴为
Figure BDA0001595509960000054
其中，f(x)为标准微波反射面的曲线方程，
Figure BDA0001595509960000055
为第i行j列的标准微波反射面x、y、z轴数值，α为标准微波反射面与x轴的角度，，ap为设定的比例缩放因子，
Figure BDA0001595509960000056
为第i行j列的对应标准点和实测x,z轴修正差值，
Figure BDA0001595509960000057
Figure BDA0001595509960000058
为第i行j列的实测曲面x,y,z轴数值。
以上点采用差值法进行拟合：
差值方式：Ln(x)＝l0(x)z0(x)+l1(x)z1(x)+……+ln(x)zn(x)
最后插值式：Ln(x)＝l0(x)z0+l1(x)z1+……+ln(x)zn
其中
Figure BDA0001595509960000059
(k＝0,1,2,3,4，以图2的电子仪表个数为例，当半径下同径度的电子仪表个数为6时，k＝0、1、2、3、4、5)
步骤三、对实际微波反射面各值和标准微波反射面的各值按照经度、纬度方向进行拟合，得出标准微波反射面(标准抛物曲面)与实测微波反射面(虚拟拟合曲面)的对比可视化结果。
如图5所示，通过特定算法，将采集点可视化还原，与标准微波反射面对比，通过可视化，调节缩放比例因子，发现个体的缺陷方式和位置。若用该方法对批量产品进行检验，统计，将会得到该批产品的缺陷特点及趋势，对精度检验，模具改善，指导生产，具有重要的指导意义。
进一步，所述的标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果由matlab软件得出。
进一步，所述的matlab软件通过标准微波反射面与实测微波反射面得出可视化误差柱状图，可视化误差柱状图显示实测微波反射面的各测量点相对于标准微波反射面之间的法向间隙值。
该阶段主要对测量值的法向间隙数值，按照反射面经度方向进行归类或纬度方向进行归类，采用可视化的柱状图呈现，并通过等级分层的方法，对反射面的精度进行研判，定义反射面精度的优劣等级，可根据反射面的优劣等级，决定用于不同频段的产品。同时采用软件评判的方法，可减少人为主观评判。
反射面综合研判过程：通过反射面可视化对比，并调节比例缩放因子，可清晰查看反射面的缺陷类型和位置，通过误差可视化过程分析，定量分析反射面精度，并按照分层标准，对反射面精度优劣进行分类，达到精度检验，模具改善，指导生产的目的。如图6所示，可看出各个点的法向间隙数值，以及其缺陷的方向，缺陷的级别，可通过各个级别对应的对模具改善，同时对反射面可根据分层标准进行分类。以半个径向五个纬度下的五个测量仪表测量值为一组，得到八组显示结果，由八组显示结果，可判断实测反射面所测位置及所测位置误差趋势结果。
一种微波反射面精度测量的可视化实现装置，包括测量模块、计算模块和可视化模块。
所述的测量模块包括多个测量仪表，将多个测量仪表以法向角度对实测微波反射面局部点接触，以测量的被测点数据计算得到实际测量法向参数
Figure BDA0001595509960000061
所述的计算模块根据标准微波反射面的x轴、标准微波反射面的y轴、标准微波反射面的z轴、以及测量模块得到的实际测量法向参数
Figure BDA0001595509960000062
计算得到实测微波反射面的实测点的倾斜角θ、实测微波反射面的x轴、实测微波反射面的y轴、以及实测微波反射面的z轴；
所述的可视化模块对计算模块得出的实际微波反射面各值和标准微波反射面的各值按照经度、纬度方向进行拟合，得出标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果。
进一步，所述的标准微波反射面的x轴为
Figure BDA0001595509960000063
标准微波反射面的y轴为
Figure BDA0001595509960000064
标准微波反射面的z轴为
Figure BDA0001595509960000065
其中，f(x)为标准微波反射面的曲线方程，α为标准微波反射面与x轴的角度，
Figure BDA0001595509960000066
为第i行j列的标准曲面x、y、z轴数值。
进一步，所述的实测微波反射面的实测点的倾斜角θ为
Figure BDA0001595509960000067
实测微波反射面的x轴为
Figure BDA0001595509960000068
实测微波反射面的y轴为
Figure BDA0001595509960000069
以及实测微波反射面的z轴为
Figure BDA00015955099600000610
其中，f(x)为标准微波反射面的曲线方程，
Figure BDA00015955099600000611
为第i行j列的标准微波反射面x、y、z轴数值，α为标准微波反射面与x轴的角度，ap为设定的比例缩放因子。
进一步，所述的标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果由matlab软件得出。
进一步，所述的matlab软件通过标准微波反射面与实测微波反射面得出可视化误差柱状图，可视化误差柱状图显示实测微波反射面的各测量点相对于标准微波反射面之间的法向间隙值、分组结果和误差趋势。
以上装置所采用的相应技术与方法中提到的相应技术相同，其它未提及的相关技术均为公知常识。
以上仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制或限定本发明。对于本领域的研究或技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明所声明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微波反射面精度测量的可视化实现方法，其特征在于：
步骤一、将多个测量仪表以法向角度对实测微波反射面局部点接触，以测量的被测点数据计算得到实际测量法向参数
Figure FDA0002630161460000011
步骤二、根据标准微波反射面的x轴以及实际测量法向参数
Figure FDA0002630161460000012
计算得到实测微波反射面的实测点的倾斜角θ、实测微波反射面的x轴、实测微波反射面的y轴、以及实测微波反射面的z轴；
步骤三、对实际微波反射面各值和标准微波反射面的各值按照经度、纬度方向进行拟合，得出标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果；
所述的实测微波反射面的实测点的倾斜角θ为
Figure FDA0002630161460000013
实测微波反射面的x轴为
Figure FDA0002630161460000014
实测微波反射面的y轴为
Figure FDA0002630161460000015
以及实测微波反射面的z轴为
Figure FDA0002630161460000016
其中，
Figure FDA0002630161460000017
为标准微波反射面的曲线方程求导在
Figure FDA0002630161460000018
的解，
Figure FDA0002630161460000019
为第i行j列的标准微波反射面x轴数值，α为标准微波反射面与x轴的角度，ap为设定的比例缩放因子。
2.如权利要求1所述的一种微波反射面精度测量的可视化实现方法，其特征在于：所述的标准微波反射面的x轴为
Figure FDA00026301614600000110
其中，f(x)为标准微波反射面的曲线方程，α为标准微波反射面与x轴的角度，
Figure FDA00026301614600000111
为第i行j列的标准曲面x轴数值。
3.如权利要求1所述的一种微波反射面精度测量的可视化实现方法，其特征在于：所述的标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果由matlab软件得出。
4.如权利要求3 所述的一种微波反射面精度测量的可视化实现方法，其特征在于：所述的matlab软件通过标准微波反射面与实测微波反射面得出可视化误差柱状图，可视化误差柱状图显示实测微波反射面的各测量点相对于标准微波反射面之间的法向间隙值、分组结果和误差趋势。
5.一种微波反射面精度测量的可视化实现装置，其特征在于：包括测量模块、计算模块和可视化模块；
所述的测量模块包括多个测量仪表，将多个测量仪表以法向角度对实测微波反射面局部点接触，以测量的被测点数据计算得到实际测量法向参数
Figure FDA00026301614600000112
所述的计算模块根据标准微波反射面的x轴以及测量模块得到的实际测量法向参数
Figure FDA00026301614600000113
计算得到实测微波反射面的实测点的倾斜角θ、实测微波反射面的x轴、实测微波反射面的y轴、以及实测微波反射面的z轴；
所述的可视化模块对计算模块得出的实际微波反射面各值和标准微波反射面的各值按照经度、纬度方向进行拟合，得出标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果；
所述的实测微波反射面的实测点的倾斜角θ为
Figure FDA0002630161460000021
实测微波反射面的x轴为
Figure FDA0002630161460000022
实测微波反射面的y轴为
Figure FDA0002630161460000023
以及实测微波反射面的z轴为
Figure FDA0002630161460000024
其中，
Figure FDA0002630161460000025
为标准微波反射面的曲线方程求导在
Figure FDA0002630161460000026
的解，
Figure FDA0002630161460000027
为第i行j列的标准微波反射面x轴数值，α为标准微波反射面与x轴的角度，ap为设定的比例缩放因子。
6.如权利要求5所述的一种微波反射面精度测量的可视化实现装置，其特征在于：所述的标准微波反射面的x轴为
Figure FDA0002630161460000028
其中，f(x)为标准微波反射面的曲线方程，α为标准微波反射面与x轴的角度，
Figure FDA0002630161460000029
第i行j列的标准曲面x轴数值。
7.如权利要求5所述的一种微波反射面精度测量的可视化实现装置，其特征在于：所述的标准微波反射面与实测微波反射面的对比可视化结果由matlab软件得出。
8.如权利要求7所述的一种微波反射面精度测量的可视化实现装置，其特征在于：所述的matlab软件通过标准微波反射面与实测微波反射面得出可视化误差柱状图，可视化误差柱状图显示实测微波反射面的各测量点相对于标准微波反射面之间的法向间隙值、分组结果和误差趋势。
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