一种气象雷达伺服控制系统天线转台的制作方法

1.本发明涉及天线转台技术领域，具体为一种气象雷达伺服控制系统天线转台。


背景技术：

2.天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介通常是自由空间中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。
3.传统的天气气象用雷达的水平方位转动和俯仰转动为不同的制动机构，使其制动机构较为复杂，可以通过一种较为简便的机构带动天线的水平和俯仰转动；现有的部分雷达运动控制系统解决方案中例如cn214122457u，包括俯仰传动单元、方位传动单元、基座、天线安装架、天线和同轴旋转关节。该俯仰传动单元和方位传动单元安装在基座上，该天线安装架和天线连接后安装在俯仰传动单元上，该同轴旋转关节分别安装在俯仰传动单元和方位传动单元上。当伺服传动平台接收到控制指令和数据信号时，俯仰传动单元和方位传动单元带动雷达天线进行空域扫描，捕获、跟踪目标，并将角度、速度反馈回基座内部与期望值进行比较修正，使平台形成一个闭环控制系统，但是该种解决方案中无法实现同时实现旋转和俯仰角度的同步控制；此外其他现有解决方案中虽然能够通过同步机构实现俯仰和旋转角度的同步调节，例如通过多个闪形齿轮啮合实现多个维度的驱动，但是该种设计存在一个缺陷是，俯仰角度和旋转角度是严格对应的，即在特定的旋转角度下俯仰角度也是确定的，因此往往无法实现旋转角度和俯仰角同时达到目标值。
4.现在市面上还少有针对这种情况进行改进的方案，为此，本发明提出一种新型的解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种气象雷达伺服控制系统天线转台，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种气象雷达伺服控制系统天线转台，包括底板，底板顶部设置有方位转台，方位转台顶部设置有俯仰转台，俯仰转台顶部设置有天线，其中方位转台中部设置有用于调整方位转台和俯仰转台用方位调整装置，方位调整装置包括第一锥形齿轮和第二锥形齿轮，第一锥形齿轮和第二锥形齿轮啮合连接，方位转台通过第一锥形齿轮和第二锥形齿轮与俯仰转台相连接，第二锥形齿轮中部位于俯仰转台旋转轴上，一交流驱动电机的输出端固定连接于俯仰转台的旋转轴一端并驱动所述第二锥形齿轮转动，所述第一锥形齿轮和第二锥形齿轮两者之一上的锥形齿为电控弹性伸缩设计，在轴承和第二锥形齿轮内分别设置有第一和第二旋转编码器，响应于两个旋转编码
器的输出值控制锥形齿的电控弹性伸缩动作；
7.所述方位调整装置还包括有连接杆，底板顶部设置有轴承，连接杆底部固定连接于轴承内壁，连接杆顶部活动连接有伸缩杆，伸缩杆顶部固定连接于第一锥形齿轮底部，所述伸缩杆表面同样固定连接有轴承，轴承表面固定连接有限位杆，方位转台一侧固定连接有限位框，限位框顶部和底部之间转动连接有螺纹杆，螺纹杆表面活动连接于限位杆一端，其中，限位框底部固定连接有伺服电机，伺服电机输出端固定连接于螺纹杆一端。
8.所述方位转台顶部开设有缺口，俯仰转台两侧转动连接于缺口两侧之间，其中，俯仰转台底部开设有适配槽，适配槽内壁固定连接有第二锥形齿轮，其中，方位转台一侧固定连接有防尘罩，防尘罩内部设置有所述交流驱动电机。
9.所述方位转台中部开设有通槽，其中，连接杆和伸缩杆设置于通槽内壁，其中，连接杆末端表面固定连接于方位转台内壁。
10.所述旋转编码器为光电旋转编码器。
11.所述连接杆为空心设计。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
13.1、本发明在实现旋转和俯仰运动可同步也可独立传动两种传动模式的基础上，还能够实现在两者同步运动模型下的各自角度均能够达到目标值。
14.2、该气象雷达伺服控制系统天线转台通过方位调整装置的设置，使得该天线通过该装置能够同时实现天线的水平方位和俯仰转动，同时通过该装置也能够实现水平方位和俯仰旋转的单独转动，较为方便，该结构相较于传统的天线调整装置，结构更为简单，控制更为方便。
15.3、该气象雷达伺服控制系统天线转台的结构较为简单，成本相对较低，并且该装置的运行原理相对简单，其故障率较低，后期维修和更换配件的成本都相对较低。
附图说明
16.图1为本发明的部分透视结构示意图；
17.图2为本发明的主结构示意图；
18.图3为本发明的背部结构示意图；
19.图4为本发明的方位调整装置结构示意图。
20.图中：1、底板；2、方位转台；3、俯仰转台；4、天线；5、方位调整装置；501、连接杆；502、伸缩杆；503、第一锥形齿轮；504、第二锥形齿轮；505、限位杆；506、限位框；507、螺纹杆；508、伺服电机；6、防尘罩；7、轴承。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位
置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
24.应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
25.如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种气象雷达伺服控制系统天线转台，包括底板1，底板1顶部设置有方位转台2，方位转台2顶部设置有俯仰转台3，俯仰转台3顶部设置有天线4，其中方位转台2中部设置有用于调整方位转台2和俯仰转台3用方位调整装置5，方位调整装置5包括第一锥形齿轮503和第二锥形齿轮504，第一锥形齿轮503和第二锥形齿轮504啮合连接，方位转台2通过第一锥形齿轮503和第二锥形齿轮504与俯仰转台3相连接，第二锥形齿轮504中部位于俯仰转台3旋转轴上，一交流驱动电机的输出端固定连接于俯仰转台3的旋转轴一端并驱动所述第二锥形齿轮504转动，所述第一锥形齿轮503和第二锥形齿轮504两者之一上的锥形齿为电控弹性伸缩设计，在轴承7和第二锥形齿轮504内分别设置有第一和第二旋转编码器，响应于两个旋转编码器的输出值控制锥形齿的电控弹性伸缩动作，所述旋转编码器为光电旋转编码器，所述连接杆501为空心设计。
26.所述方位调整装置5还包括有连接杆501，底板1顶部设置有轴承7，连接杆501底部固定连接于轴承7内壁，连接杆501顶部活动连接有伸缩杆502，伸缩杆502顶部固定连接于第一锥形齿轮503底部，所述伸缩杆502表面同样固定连接有轴承7，轴承7表面固定连接有限位杆505，方位转台2一侧固定连接有限位框506，限位框506顶部和底部之间转动连接有螺纹杆507，螺纹杆507表面活动连接于限位杆505一端，其中，限位框506底部固定连接有伺服电机508，伺服电机508输出端固定连接于螺纹杆507一端。
27.为保证该方案为最佳的优选方案，需要了解的是，方位转台2顶部开设有缺口，俯仰转台3两侧转动连接于缺口两侧之间，其中，俯仰转台3底部开设有适配槽，适配槽内壁固定连接有第二锥形齿轮504，俯仰转台3通过交流驱动电机控制俯仰转台2的旋转，第二锥形齿轮504中部位于俯仰转台3旋转轴上，其中，方位转台2一侧固定连接有防尘罩6，防尘罩6内部设置有交流驱动电机，交流驱动电机的输出端固定连接于俯仰转台3的旋转轴一端，交流驱动电机的控制精度较高，并且没有电刷和转向器，相较于传统的直流电机，维修率和成本都相对较低，使用该电机使得该天线7的旋转精度较高并且控制和降低成本。
28.为保证该实施例为最佳实施例，需要了解的是，方位调整装置5还包括有连接杆501，底板1顶部设置有轴承7，连接杆501底部固定连接于轴承7内壁，连接杆501顶部活动连接有伸缩杆502，伸缩杆502顶部固定连接于第一锥形齿轮503底部。
29.其中，为保证该方案的顺利实施，需要了解的是，伸缩杆502表面同样固定连接有轴承7，轴承7表面固定连接有限位杆505，方位转台2一侧固定连接有限位框506，限位框506顶部和底部之间转动连接有螺纹杆507，螺纹杆507表面活动连接于限位杆505一端，其中，限位框506底部固定连接有伺服电机508，伺服电机508可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特
性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，伺服电机508输出端固定连接于螺纹杆507一端，通过电机带动螺纹杆507进行转动，螺纹杆507作用于限位杆505，限位杆505被滑槽限位，所以限位杆505做升降运动并带动伸缩杆502升降，以此可以控制第一锥形齿轮503和第二锥形齿轮504的连接，方位转台2中部开设有通槽，其中，连接杆501和伸缩杆502设置于通槽内壁，其中，连接杆501末端表面固定连接于方位转台2内壁，连接杆501末端与方位转台2相连接，使得第一锥形齿轮503旋转时能够带动方位转台2进行旋转。
30.本发明中在需要旋转和俯仰运动同步运动时，控制所有锥形齿均弹性伸缩至最大长度，伺服电机508输出端固定连接于螺纹杆507一端，通过电机带动螺纹杆507进行转动，螺纹杆507作用于限位杆505，限位杆505被滑槽限位，所以限位杆505做升降运动并带动伸缩杆502升降，以此可以控制第一锥形齿轮503和第二锥形齿轮504的啮合连接控制，其中在啮合后，首先通过第一旋转编码器和第二旋转编码器同时检测旋转和俯仰角度并选取正确适宜的旋转方向，例如通过顺时针旋转可以使得两个角度同时向目标值接近，然后在第一旋转编码器检测的旋转角度到达目标值后，再通过如下步骤进行：如果第一旋转编码器检测的旋转角度到达目标值后，俯仰角度超过目标值，则反向旋转交流驱动电机，并控制部分锥形齿弹性压缩直至达到目标角度，该过程中，由于锥形齿变短达不到啮合长度，第二锥形齿轮504无法带动第一锥形齿轮503旋转；如果第一旋转编码器检测的旋转角度到达目标值后，俯仰角度还未达到目标值，则保持当前的交流驱动电机旋转方向不变，并控制部分锥形齿弹性压缩直至达到目标角度，该过程中同样由于锥形齿变短达不到啮合长度，第二锥形齿轮504无法带动第一锥形齿轮503旋转，直至到达目标角度。
31.需要知道的是，为了尽可能清楚详细的描述本实施例的方案，针对天线的一些基本机构并没有进行描述，例如谐波齿轮减速器、旋转变压器和高功率铰链等用于控制天线的信号传输和稳定运行。
32.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。