高精度反射面自动调整装置及方法

本发明属于数字化自动装配，具体涉及一种高精度反射面自动调整装置及方法，特别适用于大型天线反射面现场安装和自动化高精度调整装配，以满足其整体型面精度指标要求。

背景技术：

1、目前，高性能大型天线反射面多是采用分块的高精度面板单元拼装而成，随着被测目标尺寸增加，需要的测试场天线反射面尺寸随之增加，导致分块的面板单元数量变得越来越多。同时由于被测目标要求的测量精度和频率越来越高，这就需要测试场反射面型面精度指标要求更高，因此对其高精度面板单元的拼装和精度调整提出了更高的要求。

2、根据在大量的研究与实践了解，高精度面板单元拼装和精度调整主要是由拼装调整结构以及调整方法决定的。目前面板的拼装调整结构主要有：可调螺栓结构、球面连杆机构、球头螺柱结构、促动器调整结构等，现有技术中存在以下不足之处：①可调螺栓结构，通过调节连接在反射面板上的螺栓结构来调整天线位置，其调整精度较低、调整工时长；②球面连杆机构，其调整面板单元时需要单一调整，调整效率慢；③球头螺柱结构，其在装配时需要不断调整螺柱，反复调整易导致锁紧螺母出现损坏、反射面板偏转错位，结构稳定性较差；④促动器调整机构，其应用在天线等领域中需要根据面板单元、型面精度等因素设计专门的促动器布局方案，成本过高、不具有普适性。

3、而目前面板调整方法主要是靠人工调整来解决。主要存在以下不足：①传统的人工调整精度不高且缺乏理论性，最终拼装的整体反射面型面精度低；②大型天线反射面主要采用的是背架结构来做支撑，人工调整过程中某些影响因素如自重会影响背架的稳定性，无法保证测量精度；③针对大口径天线面板单元拼装调整，其人工调整效率低、耗时长。

4、按照现有的拼装调整结构以及调整方法进行高精度面板单元的拼装和调整，其拼装精度很难达到要求，无法满足高精度反射面型面精度要求和稳定运行。

5、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高精度反射面自动调整装置及方法，该高精度反射面自动调整装置及方法能够弥补传统装配结构及方法中的缺陷和不足，避免调整过程中人为等因素导致的结构失稳，具有调整精度高、调整方式可靠、稳定性强等优点，保证高精度面板单元拼装的大尺寸天线反射面整体型面精度和稳定运行。

2、为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、本发明的高精度反射面自动调整装置，包括主动机构和辅助机构，二者构造相同，包括伸缩结构1、虎克铰2、球铰3、固定盘一4、固定盘二5、电机6、减速器7、控制系统8以及结构紧固组件9；

4、所述伸缩结构1由动杆10和静杆11两部分组成，利用结构紧固组件9：

5、所述动杆10的一端与固定盘一4上的法兰孔12连接，固定盘一4的另一侧与虎克铰2的一端连接；

6、所述静杆11的一端与固定盘二5上的法兰孔12连接，而固定盘二5另一侧与球铰3的一端为一体固结，静杆11上设有驱动接口16，所述电机6与减速器7构成驱动部件17，其与驱动接口16装配，从而组装出主动机构或辅助机构18；

7、所述主动机构或辅助机构18的两端分别与面板单元19和背架结构20相连构成调整装置，所述主动机构或辅助机构18受控制系统8并联控制以实现自动调整。

8、上述的高精度反射面自动调整装置实现高精度反射面自动调整方法，该方法利用自动调整装置完成高精度面板单元与理论型面最佳位置匹配调整，包括如下步骤：

9、s1:位置参数标定：

10、对装有自动调整装置的高精度面板单元进行初始位置标定，计算出调整装置上与背架结构连接的杆组铰链中心位置oj(xj,yj,zj)，其中j为第j个铰链中心；

11、s2:调整量测量与计算：

12、根据步骤s1测量计算出在设计坐标系下高精度面板单元各标志点到理论工作位置的理论杆组长度以及计算出调整装置中调整机构的机构调整量与杆组长度之间的转换关系；

13、s3:控制装置自动调整：

14、根据步骤s2将机构调整量数据输入至控制系统8后，控制系统8根据相关调整策略控制装置自动调整；

15、s4:调整量复测校核：

16、根据步骤s2、s3，对调整之后的高精度面板单元进行标志点位置复测，校验面板单元是否位于预期位置；

17、s5:理论位置判断：

18、根据步骤s4，调整量的复测校核结果与面板单元标志点理论工作位置进行比对，如果比对结果符合在位置误差范围内则结束调整，如不符合需要重新按照步骤s2～s5再次调整直到符合要求。

19、与现有技术相比，本发明所提供的高精度反射面自动调整装置及方法，能够弥补传统装配结构及方法中的缺陷和不足，避免调整过程中人为等因素导致的结构失稳，具有调整效率高、精度高、调整方式可靠、稳定性强、成本较低及适用范围广等优点，能够保证高精度面板单元拼装的大尺寸天线反射面整体型面精度和稳定运行。

20、特别适用于大型天线反射面现场安装和自动化高精度调整装配，以满足其整体型面精度指标要求。

技术特征：

1.一种高精度反射面自动调整装置，其特征在于，包括主动机构和辅助机构，二者构造相同，包括伸缩结构(1)、虎克铰(2)、球铰(3)、固定盘一(4)、固定盘二(5)、电机(6)、减速器(7)、控制系统(8)以及结构紧固组件(9)；

2.根据权利要求1所述的高精度反射面自动调整装置，其特征在于，所述主动机构有六个，构成六个驱动和六个自由度的调整机构；

3.根据权利要求1所述的高精度反射面自动调整装置，其特征在于，所述伸缩结构(1)为丝杠或液压杆。

4.根据权利要求3所述的高精度反射面自动调整装置，其特征在于，所述伸缩结构(1)为可拆卸结构。

5.根据权利要求4所述的高精度反射面自动调整装置，其特征在于，所述伸缩结构(1)拆卸之前需要完成面板单元(19)最佳位置匹配调整，调整结束后在每个主动机构或辅助机构(18)中：

6.一种权利要求1至5任一项所述的高精度反射面自动调整装置实现高精度反射面自动调整方法，其特征在于，该方法利用自动调整装置完成高精度面板单元与理论型面最佳位置匹配调整，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的高精度反射面自动调整方法，其特征在于，该调整方法以将初装的面板单元调整到反射面理论工装位置为目标，基于反复调整多次测得记录标志点位置数据与装置杆组长度反算出装置上各杆组铰链中心位置，在调整过程需要兼顾整个装置的工作空间约束域，再通过计算面板单元到理论工装位置所需杆组长度，对每个主动机构或辅助机构进行机构调整量的计算，再将该参数输入至控制系统执行，最后进行复测校核，以保证面板单元拼装成反射面精度要求。

8.根据权利要求6所述的高精度反射面自动调整方法，其特征在于，所述位置参数标定具体步骤如下：

9.根据权利要求6所述的高精度反射面自动调整方法，其特征在于，所述调整量测量与计算具体步骤如下：

10.根据权利要求6所述的高精度反射面自动调整方法，其特征在于，所述位置误差范围是指测得调整之后面板单元上标志点位置与理论位置在横向、轴向、纵向三个方向误差，标志点位置误差范围：

技术总结
本发明公开了一种高精度反射面自动调整装置及方法，包括主动机构和辅助机构，该装置可并联控制，其中伸缩结构可拆卸；高精度反射面是由高精度面板单元拼装而成，其是构成大尺寸天线反射面任意一块双曲面板；每块高精度面板单元背面连接处与背架结构之间设有自动调整装置，通过自动调整装置对高精度面板单元在工作空间范围内进行调整，最终使高精度面板单元位于理论型面最佳位置上，使其达到型面精度要求；调整方法是由位置参数标定、调整量测量与计算、控制装置自动调整、调整量复测校核等步骤组成，以满足反射面拼装精度要求。具有调整效率高、精度高、稳定性强、成本较低及适用范围广的特点，能够满足高精度反射面型面精度和稳定运行。

技术研发人员：周国锋,金安志,阿布力肯·阿布力孜,王靓,黄运宝
受保护的技术使用者：北京石油化工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12