【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天设备，特别是一种星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法。
技术介绍
1、电磁监测试验卫星上配置了四面体布局的4个球形电场探测仪探头，利用电场探测仪探头两两之间的电势差与距离的关系获得空间3轴电场。为了最大程度降低卫星本体对电场探测仪探头的电磁干扰，4个电场探测仪探头在轨工作时，需要远离星体表面4m以上距离。为此，电磁监测试验卫星表面分别安装4套指向不同方向的卷筒式伸杆机构，4个电场探测仪探头分别安装在卷筒式伸杆机构末端。卫星发射时，卷筒式伸杆机构为收拢状态；卫星入轨后，卷筒式伸杆机构沿卷筒轴线方向伸长展开。
2、地面上，需要测量4个电场探测仪探头在卷筒式伸杆机构展开状态下的实际位置信息，确定其间距。卷筒式伸杆机构展开原理与固有结构决定其每次伸长量、角度均存在一定的随机偏差，只能给出精度具体范围；其设计适用于微重力展开，地面不能实现4个卷筒式伸杆机构朝各个方向的星上同时展开、并直接测量4个电场探测仪探头的实际位置，只能采用间接式测量方法，即分别在卷筒式伸杆机构单机展开状态下测量电场探测仪探头与卷筒式伸杆机构的位置关系、在卫星上测量收拢状态卷筒式伸杆机构与卫星的位置、角度关系，进而需要在卷筒式伸杆机构与卫星上建立一套能够传递测量精度的基准结构与测量方法。
3、卫星上通常使用的基准镜传递角度关系，使用销或其它基准特征传递位置关系，卫星与被测设备上需要设置精测基准镜、销与销孔或其它基准特征，单机还要提前标定，甚至需要增加钻模板传递角度、位置关系。卷筒式伸杆机构为国内首次研制应用，外形复杂，
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，测量精度高，测量过程简单，方便操作。
2、本专利技术的技术解决方案是：星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
3、步骤一：装星前，依据卷筒式伸杆机构的测量基准，测量获得电场探测仪探头的展开伸长量及展开角度的尺寸范围；
4、步骤二：建立整星坐标系；
5、步骤三：在整星坐标系下，测量卷筒式伸杆机构的测量基准，分别拟合出卷筒式伸杆机构展开方向原点在卫星上的位置以及伸杆展开方向在卫星上的角度；
6、步骤四：根据步骤一中测得的电场探测仪探头的展开伸长量及展开角度的尺寸范围值、步骤三中测得的卷筒式伸杆机构展开方向原点在卫星上的位置以及伸杆展开方向在卫星上的角度，计算在轨伸杆展开状态电场探测仪探头在卫星上的实际安装位置关系。
7、在述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法中，步骤一中，将弹性卷筒储藏箱的外表面、安装座的安装面作为卷筒式伸杆机构的测量基准。
8、在述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法中，以弹性卷筒储藏箱外表面的中心轴延伸方向为伸杆展开方向，中心轴与安装座上安装面的交点即为伸杆展开方向原点。
9、在述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法中，在卫星结构底板的正z侧边，设置第一凸台面和第二凸台面；第一凸台面和第二凸台面共面，均外凸出于其所在的星体外表面；
10、和/或在卫星结构底板的负y侧边，设置第三凸台面和第四凸台面；第三凸台面与第四凸台面共面，均外凸出于其所在的星体外表面；
11、步骤二中，以第一凸台面和第二凸台面或者第三凸台面和第四凸台面作为整星坐标系的位置基准。
12、在述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法中，所述第一凸台面与第二凸台面的平面度不大于0.05mm；所述第三凸台面与第四凸台面的平面度不大于0.05mm。
13、在述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法中，步骤二中，选择能同时可观测到第一凸台面、第二凸台面、星箭对接面、弹性卷筒储藏箱的外表面、安装座的安装面的位置，或者能同时可观测到第三凸台面、第四凸台面、星箭对接面、弹性卷筒储藏箱的外表面、安装座的安装面的位置，使用激光跟踪仪测量并建立整星坐标系。
14、在述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法中，测量并拟合卫星对接环的星箭对接面，作为整星坐标系的yoz面；
15、测量并拟合卫星对接环下部外圆周面，卫星对接环下部外圆周面的中心在卫星yoz面上投影作为整星坐标系的原点；
16、yoz面的法线方向作为整星坐标系的x轴方向；
17、测量第一凸台面和第二凸台面，拟合面在卫星yoz面上的投影线作为y轴或测量第三凸台面和第四凸台面，拟合面在卫星yoz面上的投影线作为z轴；
18、第三个坐标轴按照右手定则确定。
19、在述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法中，当能同时观测到第一凸台面和第二凸台面、星箭对接面、弹性卷筒储藏箱的外表面、安装座的安装面时，测量并拟合第一凸台面与第二凸台面，拟合面在卫星yoz面上的投影线作为y轴。
20、在述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法中，当能同时观测到第三凸台面和第四凸台面、星箭对接面、弹性卷筒储藏箱的外表面、安装座的安装面时，测量并拟合第三凸台面与第四凸台面，拟合面在卫星yoz面上的投影线作为z轴方向。
21、在述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法中，步骤三中，测量卷筒式伸杆机构的测量基准时，卫星与激光跟踪仪维持步骤二中的状态，均不移动，使用激光跟踪仪测量卷筒式伸杆机构的测量基准。
22、本专利技术与现有技术相比的优点在于：本专利技术的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，以较为简单的基准结构与测量步骤实现了卷筒式伸杆机构末端电场探测仪探头的位置测量。利用卷筒式伸杆机构本身结构特征作为测量基准，没有给单机带来本身功能性能之外的精测基准镜、销孔等其它零件或特征。测量基准设置巧妙、测量步骤简单，且不涉及卷筒式伸杆机构装星前与卫星结构研制过程的耦合。在卫星底板侧边设置了4个凸台面作为卫星象限测量基准，并利用对接环本身结构特征作为yoz面与原点的测量基准，以较简单的基准结构实现了精测测量与传递，几乎没有增加卫星的研制难度与重量。在电磁监测卫星领域，首次实现了4个星上立体布局的卷筒式伸杆机构及电场探测仪探头在卫星上的实际安装位置的间接测量，进而计算出4个星上立体布局的卷筒式伸杆机构及电场探测仪探头在卫星上的实际安装位置关系。本专利技术的方法可用于电磁监测卫星的卷筒式伸杆机构末端探头安装位置测量，也可根据不同的设计要求调整设计参数后用于其它配置卷筒式伸杆机构的末端传感器位置的测量。
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1.星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：步骤一中，将弹性卷筒储藏箱(521)的外表面、安装座(522)的安装面作为卷筒式伸杆机构(520)的测量基准。
3.根据权利要求2所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：以弹性卷筒储藏箱(521)外表面的中心轴延伸方向为伸杆展开方向，中心轴与安装座(522)上安装面的交点即为伸杆展开方向原点。
4.根据权利要求3所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：在卫星结构底板(120)的正Z侧边，设置第一凸台面(T1)和第二凸台面(T2)；第一凸台面(T1)和第二凸台面(T2)共面，均外凸出于其所在的星体外表面；
5.根据权利要求4所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：所述第一凸台面(T1)与第二凸台面(T2)的平面度不大于0.05mm；所述第三凸台面(T3)与第四凸台面(T4)的平面度不大于0.05mm。>
6.根据权利要求4所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：步骤二中，选择能同时可观测到第一凸台面(T1)、第二凸台面(T2)、星箭对接面(111)、弹性卷筒储藏箱(521)的外表面、安装座(522)的安装面的位置，或者能同时可观测到第三凸台面(T3)、第四凸台面(T4)、星箭对接面(111)、弹性卷筒储藏箱(521)的外表面、安装座(522)的安装面的位置，使用激光跟踪仪测量并建立整星坐标系。
7.根据权利要求6所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：当能同时观测到第一凸台面(T1)和第二凸台面(T2)、星箭对接面(111)、弹性卷筒储藏箱(521)的外表面、安装座(522)的安装面时，测量并拟合第一凸台面(T1)与第二凸台面(T2)，拟合面在卫星YOZ面上的投影线作为Y轴。
9.根据权利要求6所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：当能同时观测到第三凸台面(T3)和第四凸台面(T4)、星箭对接面(111)、弹性卷筒储藏箱(521)的外表面、安装座(522)的安装面时，测量并拟合第三凸台面(T3)与第四凸台面(T4)，拟合面在卫星YOZ面上的投影线作为Z轴方向。
10.根据权利要求6所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：步骤三中，测量卷筒式伸杆机构(520)的测量基准时，卫星与激光跟踪仪维持步骤二中的状态，均不移动，使用激光跟踪仪测量卷筒式伸杆机构(520)的测量基准。
...【技术特征摘要】
1.星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：步骤一中，将弹性卷筒储藏箱(521)的外表面、安装座(522)的安装面作为卷筒式伸杆机构(520)的测量基准。
3.根据权利要求2所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：以弹性卷筒储藏箱(521)外表面的中心轴延伸方向为伸杆展开方向，中心轴与安装座(522)上安装面的交点即为伸杆展开方向原点。
4.根据权利要求3所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：在卫星结构底板(120)的正z侧边，设置第一凸台面(t1)和第二凸台面(t2)；第一凸台面(t1)和第二凸台面(t2)共面，均外凸出于其所在的星体外表面；
5.根据权利要求4所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：所述第一凸台面(t1)与第二凸台面(t2)的平面度不大于0.05mm；所述第三凸台面(t3)与第四凸台面(t4)的平面度不大于0.05mm。
6.根据权利要求4所述的星上卷筒式伸杆机构末端探头安装位置的测量方法，其特征在于：步骤二中，选择能同时可观测到第一凸台面(t1)、第二凸台面(t2)、星箭对接面(111)、弹性卷筒储藏箱(521)的外表面、安...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘江，袁仕耿，韩建斌，苗园青，左颖萍，张从发，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：
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