[发明专利]高低温环境下细长件端面相对位姿关系测量装置和方法

说明书

本发明公开了一种高低温环境下细长件端面相对位姿关系测量装置和方法，该装置包括：高低温环境温度箱、温度测量与控制系统、导出/导回段控温介质输运管路、扩展控温箱、试件支撑模块、测温传感器、被测试件、左/右侧CCD相机Ⅰ/Ⅱ、左/右侧CCD相机夹持单元、图像采集与处理系统和一体式隔振平台；扩展控温箱和左/右侧CCD相机夹持单元均设置在一体式隔振平台上；被测试件通过支撑模块设置在扩展控温箱内；测温传感器设置在被测试件表面；高低温环境温度箱通过导出/导回段控温介质输运管路与扩展控温箱连通。本发明解决了大型航天器所携带的大型伸展臂、大型展收天线、大型机械臂等细长结构在高低温环境条件下端面相对位姿难以测量的问题。

技术领域

本发明属于结构件热变形测量技术领域，尤其涉及一种高低温环境下细长件端面相对位姿关系测量装置和方法。

背景技术

大型航天器所携带的大型伸展臂、大型机械臂等向超大型方向迅速发展，由米级快速向百米级跨越式发展。这类结构用于航天器的在轨展收组装、指令动作执行等，这类大型可展开结构和组装结构通常具有较大的细长比，并且需要经历空间高温、低温环境。在高低温环境下这类细长件将会产生微小变形，而由于该类结构具有细长的特点，微小变形的积累将会导致细长件端面位姿变化放大，而对于在轨展收组装、指令动作执行等均要求较高的指向精度，可以说该类航天器细长件在高低温等空间环境下端面相对位姿关系变化直接影响航天器的性能。因此通常需要充分考虑空间温度环境下该类结构的精度变化情况和规律，通过模拟空间高低温试验测量在不同温度状态下端面的相对位姿变化的进行摸底和验证。

当前，高低温环境下细长件端面相对位姿关系测量目前没有成熟设备和方法，主要有两种技术手段。一种是采用已有的大型高低温试验箱开展测量，该方法由于存在试验间尺寸与产品尺寸难以匹配，以及试验间观察窗不匹配等问题，通常需要将被测试件及测试仪器放置于大型高低温试验间内进行测量，该方法需要超大型高低温试验箱，试验成本通常很高；另外，仪器设备放置于试验间内测量，其功能、性能易受高低温环境的影响，甚至无法工作，因此往往需要针对精密测量仪器研制独立的综合防护系统，除需要花费较大成本外，综合防护系统往往会给测量精度引入新的误差，另外综合防护系统往往只能做到精密测量仪器在试验环境下可以正常测量，但很难保证高低温条件下的测量基准不变化，很难用于高低温环境下细长件端面相对位姿关系的高精度测量。另外一种技术手段是根据具体被测试件尺寸、试验条件等定制专属的高低温试验系统，以满满足试验时被测试件置于试验间内，精密测量设备置于试验间外进行测量的理想测量条件；该方法能够获得较精确的测量结果，但测量过程积极复杂，成本极大。总的来说，传统测量方法主要存在测量成本大、实施复杂、测量精度差等问题。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种高低温环境下细长件端面相对位姿关系测量装置和方法，解决了大型航天器所携带的大型伸展臂、大型展收天线、大型机械臂等细长结构在高低温环境条件下端面相对位姿难以测量的问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种高低温环境下细长件端面相对位姿关系测量装置，包括：高低温环境温度箱、温度测量与控制系统、导出段控温介质输运管路、导回段控温介质输运管路、扩展控温箱、试件支撑模块、测温传感器、被测试件、左侧CCD相机Ⅰ、左侧CCD相机Ⅱ、左侧CCD相机夹持单元、右侧CCD相机Ⅰ、右侧CCD相机Ⅱ、右侧CCD相机夹持单元、图像采集与处理系统和一体式隔振平台；

扩展控温箱设置在一体式隔振平台上；

支撑模块安装在扩展控温箱底部，位于扩展控温箱内；

被测试件通过浮搁的方式支撑于支撑模块上；其中，被测试件的被测端面喷涂有耐高低温散斑；

测温传感器设置在被测试件表面；

高低温环境温度箱通过导出段控温介质输运管路和导回段控温介质输运管路与扩展控温箱连通；

左侧CCD相机夹持单元和右侧CCD相机夹持单元分别设置在扩展控温箱的左右两侧、设置在一体式隔振平台上；