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Fast工程反射面节点测量研发与实施

任务需求
    FAST由台址、主动反射面、馈源支撑、测量与控制、接收机与终端及观测基地建设几大系统构成。FAST反射面由数千块单元面板组成,以钢索网为支撑,通过控制钢索网节点实现索网变形。望远镜观测时,根据天文规划与节点测量反馈信息等计算节点调整量下发给促动器本地控制,促动器调整节点位置,实现反射面的主动变形,形成口径约300米的瞬时抛物面。由于索网结构巨大,受力情况复杂,在驱动电机拉动索网节点时其不严格沿径向运动,会有切向横移,这使得仅通过驱动电机调整量判断节点位置并不准确,而且承受巨大拉力的下拉索的弹性变形也难以准确估计。需要对2250个索网节点进行实时、精确的测量以保证望远镜的运行精度。索网节点测量要求在标定模式下测量精度RMS优于1.5mm,测量时间控制在90min内,观测模式下测量精度RMS优于2mm,有效口径内节点测量时间控制在10min内,反射面节点测量系统是FAST测量与控制系统的重要子系统之一,还需要对接总控系统和反射面控制系统。为避免单点系统故障造成整个FAST系统科学任务中断,对反射面节点测量系统的平均无故障时间需大于5000小时,系统稳定性要求非常高。

传统测量方式
    FAST工程为国家重大科技项目,体系庞大,结构复杂,工程任务艰巨,无成功案例可以参考,众多工程问题需要在实践中不断探索和突破。单台全站仪的测量效率较低,多个节点之间的测量数据无法实现坐标统一。

解决手段
    使用72台全站仪联机实现全自动化测量与控制

达到效果
    通过分区与路径规划,全站仪全部实现对靶标棱镜的全自动化跟踪与测量,数据自动存储及发送到总控系统,测量精度满足要求且测量效率得到提高,软硬件系统稳定性和可靠性满足要求。

优势
    安全、可靠、全自主研发

任务现场图