大型天线背架硇精密测量与结果分析

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1、万方数据大型天线背架硇精密测量与结果分析李宗春1金超2李广云1武玉庭2(解放军信息工程大学测绘学院郑州45(1052)1(中国电子科技集团公司第54研究所石家庄晒0081)2摘要针对某大型天线背架的整体检验要求，作者将大尺寸工业测量系统方法引入其中，采取了独特的技术措施，用电子经纬仪测量系统对背架实现了快速、无接触和高精度测量，398个点的测量时间约为2小时，点位精度为0．17mm；在数据处理和分析方面，采用公共点转换法全面评价背架的制造误差，用CAD转换法求得背架偏离设计曲面的法向偏差以用于指导天线面板的铺装。实际结果表明，该法观测方案先进，数据处

2、理思路正确，是一种检测大型构件非常有效的方法。关键词背架精密测量经纬仪测量系统坐标转换1天线背架的制造情况及问题的提出某大型天线的背架属于钢结构，由主骨架、片桁架、环向杆及斜拉杆等组成，宽度约35．3m，高度18m。由天线结构设计可知，背架主要是由几种不同的片状单元与二力杆组合而成，加工好片状单元是背架制造的重点。为此，制造方调集了相当数量的平台组成拼装片状单元的工作台，制造了专用夹具和工装，使片状单元的尺寸得到保证，同时对钢管的相贯线逐个进行配制，使焊接缝隙尽量减小，从而获得较小的焊接变形和应力。主骨架的组装是背架制造的关键，采用主骨架的意义：一是

3、提高背架的刚度、强度；二是为片桁架的安装提供良好的基础，从而保证主反射面安装的便利。为此，制造方组装了大型焊接夹具，以片状单元两端的连接法兰为定位点，按设计坐标确定相互位置关系，逐个配制环向杆及斜杆，制出主骨架的分段，同时制出相邻分段的一部分，以保证两分段间正确的连接关系。由于背架组装后的尺寸较大，不可能再制造工装，如何对整个背架的制造误差进行总体检核成为一个非常棘手的问题。经过多方论证，结合天线面板的安装调整工作，决定采用电子经纬仪工业测量系统对背架进行检测。有关电子经纬仪工业测量系统的基本概念及原理请参阅文献[1]和[2]。以下着重介绍测量方案的

4、设计与实施、数据的处理方法及结果分析等。2观测方案的设计和实施背架出厂验收水平拼装场地布局如图1所示，有1、2、3共三个测量墩，1、3号墩与2号墩在x方向的左、右距离各为18m，在Y方向的距离为2m，2号墩距水平拼装场地6m，图中矩形为水平拼装场地，虚线为背架放置的位置。由于背架的尺寸大，为保证较好的测量图形和方便观测，需设计和施工高度为7m的测量墩，测量墩的设计见图2。在室内条件下，经纬仪测量系统在几米到十几米范围内的典型精度可以达到0．02～0．1mm。但在野外拼装场地上，对于35．3m宽、18m高的工件，必须要对测图1水平拼装布局图量系统作一些

5、特殊的改进，才能达到比较高的测量精度。测量系统的相对定向采用互瞄内觇标法，但绝对定向和常规方法不同，不是通过测量基准尺反算基线，而是用高精度测距仪D12002配合高精度反射棱镜直接测得基线的方法。根据文献[3]的经验，D12002在短距离上的测距精度为0．2～0．3mm左右，在40m的距离上其相对精度为10～，而基准尺反算的精度还不到10一(如用个1．3m小图2测量墩尺寸注记34RADl0COMMUNlCATl0NSTECHNoLOGY万方数据尺长900ram的基准尺，按0．17mm的测点精度，可得基准尺反算的精度为2．7X10叫)。上述精度获得的前

6、提是必须扣除测距仪加常数C的影响，结合测量墩的布设情况在现场测量和求解出加常数C可按如下公式D13+C=√((D12+C)2+(D23+c)2—2(D12+c)(D23+G)co,p)(1)式中Dii为玎测量墩问的乎距，为消除外界条件的影响，各边取对向观测中数；C为加常数；卢为测量墩2的顶角。由于仪器问相距较远，为了实现高精度的系统定向，建立系统时应精确整平仪器垂直轴倾斜在1．d’以内，并在现场测量经纬仪的照准差、指标差、水平轴倾斜误差和补偿器误差。经纬仪测量系统的观测精度取决于角度观测精度、到目标点的距离以及空间交会图形。从前方交会精度公式可知：交

7、会角对坐标精度影响很大，一般应控制在30。一1500为宜，按图1的设计，实际的交会角在60。一120。之间。另外由于受垂直折光的影响和仪器本身观测条件的限制，垂直角的测量范围应控制在±30。以内。考虑到现场安装的实际情况和经济因素，背架的安装检测采用2台T3000A电子经纬仪和1台'rDM5005全站仪构成的交会测量系统。全部测量点为398个，TDM5005全站仪采用马达驱动测量方法，每个点测量需15秒，全部测量时间为1小时40分钟；T3000A电子经纬仪为手动观测，但每台经纬仪只需测量199个点，在2小时内可以测完。因此整个测量工作控制在2个小时左

8、右。测量标志为背架调整板上95mm的检测孔，圆是空间对称图形，可以确保不同方向的精确照准。经过采取上述的积极