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随着射电天文观测技术的发展,天线的结构趋向复杂化,口径也越来越大,在进行天线设计、制造和安装时,对天线表面精度有越来越高的要求。激光跟踪仪测量系统由于其测量范围大、测量精度高和携带方便等优点,近年来被广泛应用于天线面形的测量中。激光跟踪测量系统在天线面形测量中主要测量方式是静态测量,在进行动态测量时激光束入射目标反射镜时入射角必须保持在一个较小的范围内,否则将导致测量无法进行,这严重制约了激光跟踪仪在大型天线面形中快速、动态、连续测量。
为了克服上述问题,本文设计了一个激光跟踪仪测量辅助系统,携带目标反射镜在被测天线的测量面运动,且通过实现跟踪头和目标反射镜的自动对准保证目标反射镜时入射角在要求范围内,使得测量过程更加高效和连续。本文所实现的测量辅助系统由智能小车节点、跟踪头节点、主控节点和上位机四部分组成。智能小车节点的结构包括由电机驱动的小车、安装在小车上的旋转平台和升降平台三个部分,是测量辅助系统的运动节点;跟踪头节点附着在激光跟踪仪的跟踪头上;主控节点与上位机连接,控制整个系统的运行。本系统采用Zigbee无线网络进行通信,并通过三维电子罗盘角度测量系统实时检测跟踪头和测量目标反射镜的相对角度差,实现跟踪头和反射镜的自动对准。
本文从所研究的测量辅助系统的设计特点和功能需求出发,在整体方案设计、机械结构设计、通信系统设计、电气硬件设计和控制软件设计五个方面对系统的设计进行详细的讨论,最后对系统进行设计和实验,所实现的系统基本实现了设计要求,能辅助激光跟踪仪在天线面形测量中实现动态、连续、高精度的测量。