CN115046527B - 一种用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统及方法，在正式装配太阳翼前，需提前对太阳翼使用的模拟墙姿态进行调试，通过包括模拟墙、经纬仪T1、精测杆、展开架主轨、经纬仪T2的精度测试系统，采用双经纬仪组合测量的方式，建立了模拟墙与太阳翼展开导轨的关系，确保了太阳翼地面展开轨迹的正确，同时构建了一套经纬仪联合测量系统，利用经纬仪测角的便捷性和高精度，实现了太阳翼模拟墙俯仰、滚动、偏航三个姿态角的高精度测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统及方法，属于卫星结构与机构分系统精密测量与装配技术领域。
背景技术
太阳翼是航天器一次能源的重要组成部分，是航天器的关键单机。太阳翼在进行地面装配时，必须在零重力的环境下进行装配和展开试验，保证地面与在轨状态的一致性，从而充分验证太阳翼的在轨性能。而要确保太阳翼的地面零重力装配与展开试验顺利，必须调节太阳翼模拟墙(模拟墙是太阳翼装配与展开试验的基准)的姿态与大地、展开试验导轨的关系符合产品设计要求。而对于太阳翼模拟墙的姿态调试方法，通常采用铅垂吊线法，即在模拟墙上吊挂铅垂，通过目视铅垂线与模拟墙的夹角来判断模拟墙的姿态。传统方法不仅无法建立模拟墙与太阳翼展开导轨的角度关系，同时目视铅垂线的方法精度较低，会使太阳翼的展开驱动铰链受额外附加力矩，影响太阳翼地面展开性能。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，无法建立模拟墙与太阳翼展开导轨的角度关系且精度较低的问题，提出了一种用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统及方法。
本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
一种用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统，包括模拟墙、经纬仪T1、精测杆、展开架主轨、经纬仪T2，所述经纬仪T1架设于展开架主轨的尾端，测量用的精测杆悬挂于展开架主轨上，经纬仪T2设置于模拟墙侧面，调整经纬仪T2的视准轴方向与卫星太阳翼展开方向成指定角度，模拟墙垂直设置于展开架主轨的首端前方，所述展开架主轨上设置有滑车，精测杆、滑车表面均设置有精测靶标，通过精测杆及精测靶标对经纬仪T1、经纬仪T2进行视准轴调整，经纬仪T1、经纬仪T2用于对模拟墙进行观测，分别读取模拟墙的俯仰姿态角读数、滚动姿态角读数、偏航姿态角读数，模拟墙根据俯仰姿态角读数、滚动姿态角读数、偏航姿态角读数进行姿态模拟调整直至符合卫星太阳翼的装配要求。
对模拟墙进行观测前，利用经纬仪T1、经纬仪T2进行观测前调节，
将所述精测杆置于展开架主轨首端，通过经纬仪T1瞄准滑车上的精测靶标中心，使经纬仪T1的十字刻线与精测靶标中心重合，经纬仪T1的水平角置零；
将所述精测杆置于展开架主轨尾端，经纬仪T1保持水平角不变，调整俯仰角度以瞄准滑车上的精测靶标中心，经纬仪T1的十字刻线与精测靶标中心重合，经纬仪T1的视准轴调整至与展开架主轨首端、末端连线上。
所述模拟墙面向展开架主轨首端一侧设置有太阳翼压紧座，由上至下设置2行共4个压紧座，分别为压紧座一及压紧座二、压紧座三及压紧座四，用于进一步压紧卫星太阳翼，其中，压紧座一及压紧座三设置于经纬仪T1或经纬仪T2的经纬仪主光轴上。
所述经纬仪T2于模拟墙侧面位置的设置要求为：
经纬仪T2能够观测到模拟墙上的压紧座一、压紧座二、压紧座三的侧面结构孔，确定安装位置后进行调平。
所述模拟墙的俯仰姿态角读数的确定方法为：
保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为俯仰姿态角读数。
所述模拟墙的滚动姿态角读数的确定方法为：
保持经纬仪T2不动，用经纬仪T1观测模拟墙上的压紧座正面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的正面外圆的切边读数，切边读数差值为滚动姿态角读数。
所述模拟墙的偏航姿态角读数的确定方法为：
保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座二、压紧座三的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为偏航姿态角读数。
一种利用精度测试系统实现的用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试方法，其特征在于包括：
搭建用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统，包括模拟墙、经纬仪T1、精测杆、展开架主轨、经纬仪T2，将经纬仪T1架设在展开架主轨尾端，将经纬仪T1视准轴与展开架主轨初步对准，将测量用的精测杆悬挂于展开架主轨上，将精测靶标贴在精测杆、展开架主轨上的滑车表面上，将经纬仪T2设置于模拟墙的侧面，使经纬仪T2的视准轴方向与卫星太阳翼展开方向成90°，以对模拟墙上的压紧座侧面进行观测；
将精测杆置于展开架主轨的首端，经纬仪T1瞄准滑车上的精测靶标中心以保证十字刻线与精测靶标中心重合，将经纬仪T1的水平角置零；
将精测杆置于展开架主轨的尾端，保持经纬仪T1水平角不变，调整俯仰角度以瞄准滑车上的精测靶标中心，经纬仪T1的十字刻线与精测靶标中心重合，经纬仪T1的视准轴调整至与展开架主轨首端、末端连线上；
互瞄经纬仪T1、经纬仪T2，旋转经纬仪T2的水平角，使经纬仪T2的视准轴方向与卫星太阳翼展开方向成90°；
保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为俯仰姿态角读数；
保持经纬仪T2不动，用经纬仪T1观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的正面外圆的切边读数，切边读数差值为滚动姿态角读数；
保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座三、压紧座四的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为偏航姿态角读数；
根据俯仰姿态角读数、滚动姿态角读数、偏航姿态角读数进行姿态模拟调整直至符合卫星太阳翼的装配要求。
所述经纬仪T2的旋转角度为：β＝180-α-γ
式中，α为经纬仪T1与经纬仪T2互瞄状态时经纬仪T1的水平角度，γ为模拟墙与太阳翼展开方向的理论夹角。
所述模拟墙与太阳翼展开方向的理论夹角γ为90°。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明提供的一种用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统及方法，采用双经纬仪组合测量的方式，建立了模拟墙与太阳翼展开导轨的关系，确保了太阳翼地面展开轨迹的正确，同时构建了一套经纬仪联合测量系统，利用经纬仪测角的便捷性和高精度，实现了模拟墙俯仰、滚动、偏航三个姿态角的高精度测量，测量精度高、效率高、易操作，在卫星结构与机构的姿态测量与调试领域具有较好的推广和应用前景。
附图说明
图1为发明提供的模拟墙三个姿态角定义示意图；
图2为发明提供的构建测量基准示意图；
图3为发明提供的经纬仪互瞄示意图；
图4为发明提供的俯仰角测量示意图；
图5为发明提供的滚动角测量示意图；
图6为发明提供的偏航角测量示意图；
具体实施方式
一种用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统及方法，在正式装配太阳翼前，需对太阳翼使用的模拟墙姿态进行调试，模拟墙共有俯仰角、滚动角和偏航角三个姿态需要调节，测试系统包括模拟墙、经纬仪T1、精测杆、展开架主轨、经纬仪T2，结构具体为：
经纬仪T1架设于展开架主轨的尾端，测量用的精测杆悬挂于展开架主轨上，经纬仪T2设置于模拟墙侧面，使经纬仪T2的视准轴方向与卫星太阳翼展开方向成90°，模拟墙垂直设置于展开架主轨的首端前方，所述展开架主轨上设置有滑车，精测杆、滑车表面设置有精测靶标，通过精测杆及精测靶标对经纬仪T1、经纬仪T2进行视准轴调整，经纬仪T1、经纬仪T2用于对模拟墙进行观测，分别读取模拟墙的俯仰姿态角读数、滚动姿态角读数、偏航姿态角读数，模拟墙根据俯仰姿态角读数、滚动姿态角读数、偏航姿态角读数进行姿态模拟调整直至符合卫星太阳翼的装配要求；
经纬仪T1、经纬仪T2对模拟墙进行观测前，精测杆置于展开架主轨首端，经纬仪T1瞄准滑车上的精测靶标中心，经纬仪T1的十字刻线与精测靶标中心重合，经纬仪T1的水平角置零；
经纬仪T1、经纬仪T2对模拟墙进行观测前，精测杆置于展开架主轨尾端，经纬仪T1保持水平角不变，调整俯仰角度以瞄准滑车上的精测靶标中心，经纬仪T1的十字刻线与精测靶标中心重合，经纬仪T1的视准轴调整至与展开架主轨首端、末端连线上；
模拟墙面向展开架主轨首端一侧设置有压紧座，由上至下设置2行共4个，分别为压紧座一及压紧座二、压紧座三及压紧座四；在压紧座配合经纬仪的主光轴进行观察时，根据视角确定上压紧座、下压紧座或前压紧座、后压紧座。
经纬仪T2于模拟墙侧面位置的设置要求为：
经纬仪T2能够观测到模拟墙上压紧座一、压紧座二、压紧座三的侧面结构孔，确定安装位置后将经纬仪进行调平。
模拟墙的俯仰姿态角读数的确定方法为：
保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为俯仰姿态角读数；
模拟墙的滚动姿态角读数的确定方法为：
保持经纬仪T2不动，用经纬仪T1观测模拟墙上的压紧座正面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的正面外圆的切边读数，切边读数差值为滚动姿态角读数；
模拟墙的偏航姿态角读数的确定方法为：
保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座二、压紧座三的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为偏航姿态角读数；
用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试方法具体步骤如下：
搭建用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统，包括模拟墙、经纬仪T1、精测杆、展开架主轨、经纬仪T2，将经纬仪T1架设在展开架主轨尾端，将经纬仪T1视准轴与展开架主轨初步对准，将测量用的精测杆悬挂于展开架主轨上，将精测靶标贴在精测杆、展开架主轨上的滑车表面上，将经纬仪T2设置于模拟墙的侧面，使经纬仪T2的视准轴方向与卫星太阳翼展开方向成90°，以对模拟墙上的压紧座侧边进行观测；
将精测杆置于展开架主轨的首端，经纬仪T1瞄准滑车上的精测靶标中心以保证十字刻线与精测靶标中心重合，将经纬仪T1的水平角置零；
将精测杆置于展开架主轨的尾端，保持经纬仪T1水平角不变，调整俯仰角度以瞄准滑车上的精测靶标中心，经纬仪T1的十字刻线与精测靶标中心重合，经纬仪T1的视准轴调整至与展开架主轨首端、末端连线上；
互瞄经纬仪T1、经纬仪T2，旋转经纬仪T2的水平角，使经纬仪T2的视准轴方向与卫星太阳翼展开方向成90°；
保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为俯仰姿态角读数；
保持经纬仪T2不动，用经纬仪T1观测模拟墙上的压紧座正面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的正面外圆的切边读数，切边读数差值为滚动姿态角读数；
保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座三、压紧座四的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为偏航姿态角读数；
根据俯仰姿态角读数、滚动姿态角读数、偏航姿态角读数进行姿态模拟调整直至符合卫星太阳翼的装配要求。
经纬仪T2的旋转角度为：β＝180-α-γ
式中，α为经纬仪T1与经纬仪T2互瞄状态时经纬仪T1的水平角度，γ为模拟墙与太阳翼展开方向的理论夹角为90°。
下面根据具体实施例进行进一步说明：
在当前实施例中，针对某卫星太阳翼的装配要求，在正式装配太阳翼前，需对太阳翼使用的模拟墙姿态进行调试，模拟墙共有俯仰角、滚动角和偏航角三个姿态需要调节，如图1所示。该太阳翼模拟墙的压紧点编号如图5所示；
(1)首先将经纬仪T1架设在太阳翼展开架的尾部，将经纬仪的视准轴大致对准展开架上的导轨。将测量用的精测杆悬挂在展开架主轨上，并将精测靶标贴在连接精测杆和导轨的滑车表面上合适位置处。将精测杆置于主轨的首端处，用经纬仪T1瞄准滑车上的靶标中心，使经纬仪T1的十字刻线与其重合，将T1经纬仪的水平角置零；将精测杆置于主轨的末端处，保持T1经纬仪水平角不变，调整经纬仪的俯仰以瞄准滑车上的靶标中心，使经纬仪T1的十字刻线与其重合，将经纬仪T1的视准轴调整至主轨首末两端点处的连线上；如图2所示；
(2)将经纬仪T2放置在模拟墙的侧面，使经纬仪T2的视准轴方向与卫星太阳翼展开方向成90°，使经纬仪T2能够观测到模拟墙上压紧座一、压紧座二、压紧座三侧面结构孔，调平经纬仪T2；
(3)互瞄经纬仪T1、T2，旋转经纬仪T2的水平角，T2旋转角度β＝180-α-γ，其中，α为经纬仪T1与T2互瞄状态时经纬仪T1的水平角度，γ为模拟墙与太阳翼展开方向的理论夹角90°，使经纬仪T2的视准轴方向与太阳翼展开方向成90°；如图3所示；
(4)保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为俯仰姿态角读数Δ1，装配人员可根据测量结果调节模拟墙的俯仰姿态直至符合要求；如图4所示；
(5)保持经纬仪T2不动，用经纬仪T1观测模拟墙上的压紧座正面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的正面外圆的切边读数，切边读数差值为滚动姿态角读数Δ2，装配人员可根据测量结果调节模拟墙的滚动姿态直至符合要求；如图5所示；
(6)保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座三、压紧座四的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为偏航姿态角读数Δ3，装配人员可根据测量结果调节模拟墙的偏航姿态直至符合要求，如图6所示；。
调整完毕后，通过双经纬仪组合测量的方式，建立了模拟墙与太阳翼展开导轨的关系，确保了太阳翼地面展开轨迹的正确，并实现了模拟墙俯仰、滚动、偏航三个姿态角的高精度测量，通过调整满足了卫星太阳翼的装配要求。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。
Claims (6)
1.一种用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统，其特征在于：
包括模拟墙、经纬仪T1、精测杆、展开架主轨、经纬仪T2，所述经纬仪T1架设于展开架主轨的尾端，测量用的精测杆悬挂于展开架主轨上，经纬仪T2设置于模拟墙侧面，调整经纬仪T2的视准轴方向与卫星太阳翼展开方向成指定角度，模拟墙垂直设置于展开架主轨的首端前方，所述展开架主轨上设置有滑车，精测杆、滑车表面均设置有精测靶标，通过精测杆及精测靶标对经纬仪T1、经纬仪T2进行视准轴调整，经纬仪T1、经纬仪T2用于对模拟墙进行观测，分别读取模拟墙的俯仰姿态角读数、滚动姿态角读数、偏航姿态角读数，模拟墙根据俯仰姿态角读数、滚动姿态角读数、偏航姿态角读数进行姿态模拟调整直至符合卫星太阳翼的装配要求；
模拟墙面向展开架主轨首端一侧设置有太阳翼压紧座，由上至下设置2行共4个压紧座，分别为压紧座一及压紧座二、压紧座三及压紧座四，用于进一步压紧卫星太阳翼；
经纬仪T2于模拟墙侧面位置的设置要求为：
经纬仪T2能够观测到模拟墙上的压紧座一、压紧座二、压紧座三的侧面结构孔，确定安装位置后进行调平；
模拟墙的俯仰姿态角读数的确定方法为：
保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为俯仰姿态角读数；
模拟墙的滚动姿态角读数的确定方法为：
保持经纬仪T2不动，用经纬仪T1观测模拟墙上的压紧座正面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的正面外圆的切边读数，切边读数差值为滚动姿态角读数。
2.根据权利要求1所述的用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统，其特征在于：
对模拟墙进行观测前，利用经纬仪T1、经纬仪T2进行观测前调节，
将所述精测杆置于展开架主轨首端，通过经纬仪T1瞄准滑车上的精测靶标中心，使经纬仪T1的十字刻线与精测靶标中心重合，经纬仪T1的水平角置零；
将所述精测杆置于展开架主轨尾端，经纬仪T1保持水平角不变，调整俯仰角度以瞄准滑车上的精测靶标中心，经纬仪T1的十字刻线与精测靶标中心重合，经纬仪T1的视准轴调整至与展开架主轨首端、末端连线上。
3.根据权利要求2所述的用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统，其特征在于：
所述模拟墙的偏航姿态角读数的确定方法为：
保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座二、压紧座三的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为偏航姿态角读数。
4.一种根据权利要求3所述的精度测试系统实现的用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试方法，其特征在于包括：
搭建用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试系统，包括模拟墙、经纬仪T1、精测杆、展开架主轨、经纬仪T2，将经纬仪T1架设在展开架主轨尾端，将经纬仪T1视准轴与展开架主轨初步对准，将测量用的精测杆悬挂于展开架主轨上，将精测靶标贴在精测杆、展开架主轨上的滑车表面上，将经纬仪T2设置于模拟墙的侧面，使经纬仪T2的视准轴方向与卫星太阳翼展开方向成90°，以对模拟墙上的压紧座侧面进行观测；
将精测杆置于展开架主轨的首端，经纬仪T1瞄准滑车上的精测靶标中心以保证十字刻线与精测靶标中心重合，将经纬仪T1的水平角置零；
将精测杆置于展开架主轨的尾端，保持经纬仪T1水平角不变，调整俯仰角度以瞄准滑车上的精测靶标中心，经纬仪T1的十字刻线与精测靶标中心重合，经纬仪T1的视准轴调整至与展开架主轨首端、末端连线上；
互瞄经纬仪T1、经纬仪T2，旋转经纬仪T2的水平角，使经纬仪T2的视准轴方向与卫星太阳翼展开方向成90°；
保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为俯仰姿态角读数；
保持经纬仪T2不动，用经纬仪T1观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座一、压紧座三的正面外圆的切边读数，切边读数差值为滚动姿态角读数；
保持经纬仪T1不动，用经纬仪T2观测模拟墙上的压紧座侧面，分别读出处于模拟墙上压紧座三、压紧座四的侧面结构孔的孔边读数，孔边读数差值为偏航姿态角读数；
根据俯仰姿态角读数、滚动姿态角读数、偏航姿态角读数进行姿态模拟调整直至符合卫星太阳翼的装配要求。
5.根据权利要求4所述的一种用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试方法，其特征在于：
所述经纬仪T2的旋转角度为：β＝180-α-γ
式中，α为经纬仪T1与经纬仪T2互瞄状态时经纬仪T1的水平角度，γ为模拟墙与太阳翼展开方向的理论夹角。
6.根据权利要求5所述的一种用于太阳翼模拟墙姿态调试的精度测试方法，其特征在于：
所述模拟墙与太阳翼展开方向的理论夹角γ为90°。
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