一種智能三維可編程天線反射面的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種智能三維可編程天線反射面，屬于衛(wèi)星天線領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]天線結(jié)構(gòu)由反射面和支撐反射面的背架結(jié)構(gòu)組成，其中反射面是天線發(fā)射和接受電磁信號(hào)的主要構(gòu)件。按需要不同，反射面的大小有很大的區(qū)別。按天線的形狀來(lái)劃分主要有板狀天線、鞭狀天線、拋物面天線、柱狀天線。其中鍋式拋物面天線反射面最為常見(jiàn)，但移動(dòng)不方便且除塵困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]1、目的:本發(fā)明的目的是以并聯(lián)機(jī)構(gòu)為依托提供一種智能三維可編程天線反射面，它是一種大小可調(diào)形狀可智能控制的天線反射面，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，可滿足不同條件下對(duì)反射面形狀的要求。且此種天線反射面為組合型，便于拆卸存放。
[0004]2、技術(shù)方案:
[0005]見(jiàn)圖la、b:本發(fā)明一種智能三維可編程天線反射面，由反射面主體和控制系統(tǒng)組成。兩者之間的關(guān)系是:控制系統(tǒng)置于反射面主體旁以便進(jìn)行控制操縱，控制系統(tǒng)接口與放射面主體接口之間由對(duì)應(yīng)線路連接。
[0006]所述反射面主體由靜平臺(tái)和多個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)模塊組成。多個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)模塊置于靜平臺(tái)之上。該靜平臺(tái)為長(zhǎng)方形板料，其具體尺寸取決于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的尺寸。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)模塊通過(guò)螺栓固定在靜平臺(tái)上。其主體為并聯(lián)機(jī)構(gòu)模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過(guò)改變并聯(lián)機(jī)構(gòu)模塊的拓?fù)鋽?shù)量可調(diào)節(jié)反射面的大小。見(jiàn)圖2，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)模塊，由支鏈組件、動(dòng)平臺(tái)、雙頭球鉸桿、球鉸蓋組成。動(dòng)平臺(tái)、雙頭球鉸桿、球鉸蓋均置于動(dòng)平臺(tái)之上。該動(dòng)平臺(tái)為六邊形板料結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)。六邊形中不相鄰的三條邊等價(jià)對(duì)稱分布2個(gè)球窩為一組，保證相鄰球窩的角度不等于60度，從而避免并聯(lián)機(jī)構(gòu)奇異。也相當(dāng)于六邊形每個(gè)角附近有一個(gè)球窩。其中需要注意的是，動(dòng)平臺(tái)拓?fù)鋾r(shí)，相鄰的兩條邊需要保證一邊有兩個(gè)球窩而另一邊無(wú)球窩分布，從而保證裝配的正確性。假設(shè)相鄰動(dòng)平臺(tái)對(duì)邊間距為D，在T拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)內(nèi)環(huán)，支鏈組件為相鄰三個(gè)動(dòng)平臺(tái)公用，處于三個(gè)角的中心位置。在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最外環(huán)，支鏈組件為相鄰兩個(gè)動(dòng)平臺(tái)使用或單獨(dú)為一個(gè)動(dòng)平臺(tái)使用，處于形成六邊形角的兩面向外偏置D/2的位置。雙頭球鉸桿，圓柱兩端各連接一個(gè)大于二分之一的球。球鉸蓋，1/2空心柱形，內(nèi)部孔徑的最大值等于球鉸球的直徑，孔表面為球面，兩個(gè)球鉸蓋配合使用，周向均布四個(gè)通孔用以連接。雙頭球鉸桿一端通過(guò)球鉸蓋與動(dòng)平臺(tái)的球窩相連，另一端通過(guò)球鉸蓋與支鏈組件相連。通過(guò)支鏈組件的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)平臺(tái)具有三個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)、三個(gè)方向的移動(dòng)，通過(guò)所有支鏈組件的配合運(yùn)動(dòng)，使反射面形成不同的形狀。
[0007]見(jiàn)圖3，支鏈組件示意圖。該支鏈組件由伺服電機(jī)(I件)，聯(lián)軸器(I件)，滾珠絲杠(I件)，圓錐滾子軸承(2件)，軸承固定端蓋(I件)，伸縮套筒(I件)，上連接桿(I件)，三維力傳感器(I件)，球鉸接口(I件)，上套筒(I件)，下套筒(I件)，轉(zhuǎn)接板(I件)，電機(jī)外套(I件)，下連接平板(I件)，鍵(I件)，鍵用定位端蓋(I件)，旋轉(zhuǎn)編碼器(I件)組成。其間關(guān)系是:該伸縮套筒，柱形，有通孔，孔徑比滾珠絲杠外徑略大，以保證絲杠可穿人。一端為與螺母法蘭形狀相同的法蘭，用于連接滾珠絲杠的螺母。另一端為與法蘭同心空心圓柱，圓柱外表面開(kāi)有鍵槽，內(nèi)表面攻有一定長(zhǎng)度的螺紋用以連接上連接桿。該上連接桿為三段階梯軸，兩端軸直徑與伸縮套筒內(nèi)徑相同，兩端軸外表面攻有螺紋，中間軸直徑與伸縮套筒空心圓柱外徑相同。該下套筒，柱形，兩端為方形法蘭，中心為階梯通孔，大孔直徑與螺母法蘭的直徑相同，使?jié)L珠絲杠可以在下套筒內(nèi)部運(yùn)動(dòng)。中孔直徑與滾珠絲杠用軸承外徑相同，用以固定滾珠絲杠用軸承，小孔直徑與聯(lián)軸器直徑相同，小孔長(zhǎng)度與聯(lián)軸器長(zhǎng)度相同。該軸承固定端蓋，柱形，通孔，內(nèi)徑等于絲杠直徑，外徑等于上套筒中孔直徑，外表面攻有螺紋。該上套筒為兩端階梯軸，內(nèi)部為階梯孔，大軸一端為方形法蘭，其法蘭端的孔為大孔，孔徑與下套筒孔徑相同，另一端小孔直徑與伸縮套筒外徑相同，小孔內(nèi)側(cè)有鍵槽，鍵槽長(zhǎng)度小于小孔長(zhǎng)度且上套筒的小軸外表面攻有螺紋。該鍵的長(zhǎng)度等于上套筒小孔內(nèi)側(cè)鍵槽的長(zhǎng)度。該鍵用定位端蓋，柱形，外徑與上套筒大軸軸徑相同，內(nèi)部為階梯通孔，大孔表面攻有螺紋用以連接上套筒小孔處螺紋，大孔孔徑與上套筒小軸軸頸相同，長(zhǎng)度與上套筒小軸長(zhǎng)度相同。小孔直徑為伸縮套筒外徑，以便于伸縮套筒能順利穿入。該電機(jī)外套為方盒形結(jié)構(gòu)，兩端為方形法蘭，內(nèi)部開(kāi)有方形孔用于容納伺服電機(jī)。該三維力傳感器，柱形，兩端有孔，孔徑大小等于上連接桿的小軸直徑，孔表面攻有螺紋。該球鉸接口為階梯軸，小軸攻有螺紋，孔徑大小等于三維力傳感器的內(nèi)孔徑，大軸端面周向均布三個(gè)球窩。該轉(zhuǎn)接板，方形，其長(zhǎng)寬與伺服電機(jī)長(zhǎng)寬相同，通孔，孔徑等于滾珠絲杠的直徑。將軸承固定端蓋與圓錐滾子軸承依次裝入滾珠絲杠，組成絲杠組件。絲杠組件裝入下套筒，圓錐滾子軸承裝入下套筒中孔，以中孔和小孔軸肩定位，擰緊軸承固定端蓋。由此將圓錐滾子軸承固定。該旋轉(zhuǎn)編碼器用以測(cè)量外圍支鏈的伸縮量，與伺服電機(jī)整合為一體。其之間的位置關(guān)系是:伺服電機(jī)為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器，通過(guò)聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接。滾珠絲杠上的螺母通過(guò)螺栓連接伸縮套筒的法蘭，當(dāng)伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺母帶動(dòng)伸縮套筒伸縮。伸縮套筒螺紋連接上連接桿。上連接桿與三維力傳感器螺紋相連，三維力傳感器螺紋連接球鉸接口。伺服電機(jī)與聯(lián)軸器之間安放轉(zhuǎn)接板，用以定位下套筒的小孔端法蘭。下套筒與上套筒通過(guò)方形法蘭螺栓連接，上下套筒內(nèi)部大孔長(zhǎng)度需保證不干涉絲杠的運(yùn)動(dòng)。等上套筒裝配完成后，需保證伸縮套筒上的鍵槽和上套筒小孔表面的鍵槽對(duì)齊，將鍵裝入鍵槽。上套筒與鍵用定位端蓋螺紋連接，壓緊鍵的一端，由此鍵得到定位，從而起到導(dǎo)向作用，同時(shí)上套筒和下套筒不會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。下套筒的另一端法蘭與電機(jī)外套的一端方形法蘭螺栓連接，將電機(jī)包圍起來(lái)，電機(jī)外套的方形法蘭與下連接平板螺釘連接，下連接平板為圓形，其直徑大于下套筒方形法蘭的尺寸，與下套筒法蘭的螺紋孔對(duì)應(yīng)開(kāi)有階梯孔，小孔直徑為小套筒法蘭的螺紋孔的大徑，大孔為所用螺釘?shù)念^部直徑，長(zhǎng)度大于螺釘頭部直徑以保證裝配后下連接平板可以平穩(wěn)的放置在靜平臺(tái)上。下連接平板有通孔，與靜平臺(tái)中心對(duì)應(yīng)分布的螺紋孔螺栓連接，從而實(shí)現(xiàn)與靜平臺(tái)的固定。
[0008]所述控制系統(tǒng)是由電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制卡、傳感器接收器和放大器、控制系統(tǒng)軟件、微計(jì)算機(jī)、液晶顯示器和監(jiān)控?cái)z像頭、安全保障系統(tǒng)組成。其之間的電氣連接關(guān)系是:微計(jì)算機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制卡、液晶顯示器和監(jiān)控?cái)z像頭實(shí)現(xiàn)電氣連接，同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制卡與電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器、傳感器接收器和放大器實(shí)現(xiàn)電氣連接?？刂葡到y(tǒng)軟件以及安全保障系統(tǒng)安裝于微計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)內(nèi)。該電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器采用交流伺服驅(qū)動(dòng)器，數(shù)量為每支鏈組件I件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)自身性能的整定，測(cè)試伺服控制系統(tǒng)反饋設(shè)置情況，設(shè)定伺服電機(jī)的具體工作模式以及實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服的電機(jī)的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制。該運(yùn)動(dòng)控制卡采用多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，數(shù)量為I件，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)四套伺服電機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，從而實(shí)現(xiàn)控制并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)位姿、移動(dòng)速度和加載載荷。同時(shí)，通過(guò)控制卡的編程與自定義伺服算法，可對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行位置、速度以及力的精確控制，從而控制支鏈組件的位置、移動(dòng)速度以及加載載荷。通過(guò)控制卡的信號(hào)采集接口，可實(shí)現(xiàn)對(duì)三維力傳感器采集信號(hào)的處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)加載裝置的精確控制。三維力傳感器放大器，數(shù)量為I件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三維力傳感器高精度的數(shù)據(jù)的讀取和數(shù)模轉(zhuǎn)換處理。該控制系統(tǒng)軟件包括虛擬坐標(biāo)系和實(shí)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換模塊、軟件編程界面、實(shí)時(shí)顯示界面，數(shù)量為I套。可實(shí)現(xiàn)輸入指定載荷、觀察傳感器數(shù)值、計(jì)算和顯示載荷分布等功能。該微計(jì)算機(jī)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，數(shù)量為I件?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)傳感器接受數(shù)據(jù)的處理，對(duì)操作人員所發(fā)出指令的處理和執(zhí)行，以及對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算和繪圖。該液晶顯示器和監(jiān)控?cái)z像頭數(shù)量均為I件，可以實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)加載試驗(yàn)裝置各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、顯示控制系統(tǒng)的操作界面和顯示試驗(yàn)中所需的輸入輸出數(shù)據(jù)。該安全保障系統(tǒng)通過(guò)對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)裝置各傳感器的監(jiān)控和觀測(cè)，在試驗(yàn)過(guò)程中，如果傳感器反饋數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，該系統(tǒng)則會(huì)發(fā)出警示信號(hào)。
[0009]綜上所述，具體操作為由欲達(dá)到的曲面位置計(jì)算出各支鏈組件的伸縮量，控制伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)在電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器的作用下通過(guò)滾珠絲杠帶動(dòng)伸縮套筒伸縮從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)的位姿變化，同時(shí)過(guò)程中采用傳感器力反饋對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，直到各支鏈組件到達(dá)指定位置，模擬出理想的曲面構(gòu)成反射面。
[0010]3、優(yōu)點(diǎn)及功效:本發(fā)明的智能三維可編程天線反射