大射电望远镜馈源系统精调平台位置基准标定

　　大射电望远镜动态馈源的控制系统中采用Stewart并联机构作为二次的精调控制系统[1, 2],基平台与动态馈源舱组装在一起。在馈源运动的精确控制中,以Stewart并联机构基平台上6个胡克角的位置为基准实时调整下面动平台的位姿使它处于理想规划的位置和姿态。这就需要在整个控制运动过程中,实时获悉胡克角在测量坐标系中的精确位置。胡克角的理论位置应按一定的角度分布在半径为800 mm的同心圆周上。

　　由于安装误差以及馈源舱加工精度的限制, 6个胡克角的相对关系已不满足理论规划的几何关系。存在非共面误差、投影面上的径向误差和切向误差。这些误差影响Stewart并联机构控制的最终性能。测量当中, 3个观测棱镜均匀安装在馈源舱体下边缘,精确位置可以实时测定。要实时获得胡克角的精确位置,需要获得观测点与胡克角之间的相对几何关系及安装后胡克角之间的几何相对关系。

　　1　标定方法

　　1.1　坐标系统

　　1)测量坐标系o-xyz

　　测站A为坐标原点,测站A和测站B的水平方向为x轴,z为铅垂方向,与y轴构成右手坐标系。

　　测量坐标系也称为整体坐标系统。

　　2)舱体坐标系o1-x1y1z1

　　棱镜中心a为坐标原点;a到b的方向为x轴;z轴为观测点a,b, c确定平面的法向方向;y轴通过右手坐标系确定。

　　3)精调平台坐标系o2-x2y2z2

　　坐标原点为胡克角中心h6; x轴为胡克角中心h6到胡克角中心h2的方向; z轴为胡克角h2,h4,h6确定的平面的法线方向; y轴通过右手坐标系确定。

　　3个坐标系统的关系如图1所示。

　　1.2　坐标旋转

　　坐标旋转公式为

　　1.3　测量方案

　　胡克角是有一定形状大小的加工部件,测量当中,需要知道其中心的点位坐标。胡克角的两侧为精加工的同轴心的圆环平面(以下称为Ⅰ面和Ⅱ面)。选取两侧圆环平面的圆心为观测点,取两侧圆环面中心坐标的中数为胡克角中心的点位坐标。胡克角固定于舱体的下端。由于Setwart平台驱动腿和馈源舱体的阻挡,通视条件差,已知测站无法与观测点通视。根据通视要求,在馈源舱体周围半径3 m左右的位置近圆周上自由设站(k1,k2, k3),在胡克角两侧的圆面上粘贴反射片。观测目标和测站的对应关系如表1所示。

　　通过自由测站与已知测站的联测,确定自由测站的点位坐标。在自由测站上对相应设计的观测目标进行角度和距离的测量。在已知测站上对棱镜中心a,b, c进行测量。

　　2　解算模型