Optical system for control of antenna mirror shape

Abstract

Проаналізовано можливості методу оптичної тріангуляції (метод трикутника) із постійною вимірювальною базою для дослідження форми дзеркала антени. Встановлено, що для проведення вимірювань координат поверхні з точністю порядку (0.3−0.5) мм необхідно проводити кутові вимірювання з точністю ~ (1.1−1.8) секунд. Такі вимоги призводять до потреби використання дорогого за собівартістю вимірювального обладнання. Автори статті пропонують певну модифікацію методу, а саме метод оптичної тріангуляції зі змінною вимірювальною базою, який дозволяє у кілька разів знизити вимоги до точності кутових вимірювань. При вказаній вище точності вимірювань форми поверхні вимоги до кутових вимірювань зменшуються і складають ~ (5−7) секунд. Крім цього, зменшується загальна кількість кутових вимірювань за рахунок проведення лінійних вимірювань зміни довжини бази. Необхідна точність контролю величини бази складає у даному разі (0.1−0.2) мм , що не є технічно складною задачею. На основі методу розроблено відповідну схему оптичного пристрою. Особливістю схеми є спосіб формування марок на дослідній поверхні. Використання спеціальної форми амплітудної фільтруючої лазерне випромінення діафрагми дозволяє формувати малорозмірні марки, діаметром порядку 0.3 мм зі збереженням їх величини на глибину 2−3 метри по ходу лазерних пучків. Малі розміри марок дозволяють збільшити точність взаємного суміщення марок в методі оптичної тріангуляції і тим самим збільшити точність вимірювань координат точок поверхні. З метою зменшення кількості кутових вимірювань запропоновано дискретно-направлене опромінення поверхні в різних площинах. Для цього застосовано фазову дифракційну решітку, яка створює множину світлових марок з фіксованими напрямками розповсюдження. На основі розробленої схеми виготовлено діючий макет оптичного пристрою та проведено його експериментальне опробування. В якості об’єктів дослідження вибрано завідомо плоску розсіюючу світло поверхню та параболічне дзеркало антени. Результати опробувань засвідчили, що розроблений метод оптичної тріангуляції зі змінною вимірювальною базою та відповідний оптичний пристрій дозволяють проводити контроль форми дзеркала антени з необхідною в антенобудуванні точністю. Для перерахунку координат точок поверхні, отриманих у системі координат пристрою до системи координат дослідної поверхні, розроблено відповідний математичний апарат

The possibilities of optical triangulation method (triangle method) for investigation of antenna mirror shape are analyzed. It is shown that developed by the authors method of optical triangulation with the variable measuring base reduces the requirements for measurement accuracy by replacing a part angular measurements by linear ones. On the basis of the method the scheme of optical device is designed, the working model is constructed and its experimental testing is carried out. The obtained results proved that the developed method and scheme of the optical device make it possible to control the mirror surface shape with the necessary in antenna engineering accuracy.