赋形反射面天线柔性装配定位装置的制作方法

本发明涉及星载反射面天线装配，具体地，涉及一种赋形反射面天线柔性装配定位装置。

背景技术：

1、星载反射面天线是卫星通讯系统中的重要组成部分，由主反射面、副反射面、反射面连接件、紧固件等组成。天线装配后主反射面和副反射面的同轴度和安装面间距是影响天线性能的核心要素，也是天线装配质量控制的关键指标。当前主反射面和副反射面的同轴度和距离依赖模拟量装配协调方式完成，通过高精度的专用工艺装备来保证天线的装配质量。这种装配方法具有结构简单、操作便捷的特点，但也带来了协调路线冗长、工装成本高、柔性差等缺点。随着天线探测频段的不断提高和功能要求的不断完善，天线的结构尺寸不断增大，对工装的精度要求也提出了新的挑战，普通机床已越来越难以加工出适用于大尺寸反射面天线装配的高精度工艺装备。

2、通过对现有技术的检索，发现名称为一种天线副面装配装置，公开号为cn211929686u的实用新型专利，该实用新型专利中通过底座和副面支座对主反射面和副反射面进行定位，由销轴控制底座和副面支座间的重复装配精度。该装置底座和副面支座均无法调整，柔性差且研制成本高，无法适用于多构型大尺寸(4米及以上)反射面的装配定位。名称为一种天线副面多维调整装置，公开号cn206976557u的实用新型专利中采用铰链实现副面的多自由度调整，但该装置对主反射面的定位方式缺乏考虑，且装置底部安装有向上辐射状伸出的副面安装支架，对于大尺寸反射面天线来说，副面安装支架会与主反射面产生干涉。名称为一种0.9米动中通天线副面安装工装装置，公开号为cn203800160u的实用新型专利中通过销钉实现副面的精确定位，需要将副面支架安装在主反射面上。这需要在主反射面上预留副面支架安装孔，易使天线的电性能受损，且该装置不适用于大尺寸、多构型的反射面天线装配。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于大尺寸、多构型反射面天线的主反射面和副反射面柔性装配定位装置及调整方法，通过数字化测量技术和柔性装调技术构建适用于主反射面和副反射面的数字量装配协调方法，在保证主反射面和副反射面天线的装配精度的同时，控制工装的研制成本。

2、根据本发明提供的赋形反射面天线柔性装配定位装置，用于天线主反射面和副反射面的装配定位，包括副反夹持装置、高度调节装置、主反夹持装置、底座以及连接螺杆；

3、所述副反夹持装置，用于副反射面定位、夹紧、轴线位置调节以及调整主反射面和副反射面之间的同轴度；

4、所述高度调节装置用于调节副反射面高度以及调节主反射面和副反射面之间的距离，所述高度调节装置的一端安装在连接螺杆上，另一端连接副反夹持装置；

5、所述连接螺杆一端与高度调节装置连接，另一端与所述主反夹持装置连接；

6、所述主反夹持装置设置在所述底座上。

7、优选地，所述副反夹持装置上沿周向依次排列的多个夹爪；每个夹爪能够独立绕垂直水平面的固定轴转动和沿副反射面径向滑动；

8、多个夹爪，用于配合实现副反射面的定位、夹紧和轴线位置调节。

9、优选地，所述高度调节装置与所述副反夹持装置之间采用间隙配合；

10、所述高度调节装置，用于通过旋转调节副反射面和主反射面之间的距离。

11、优选地，所述副反夹持装置在所述高度调节装置上转动连接，所述副反夹持装置能够从高度调节装置中插入或抽出。

12、优选地，所述副反夹持装置和所述高度调节装置外侧柱面上各有一条刻线；

13、所述刻线，用于重复定位，当旋转副反夹持装置能够使两条刻线上下重合。

14、优选地，所述连接螺杆上在靠近高度调节装置的一端和靠近主反夹持装置的另一端均设置有止锁螺母；

15、所述止锁螺母，用于锁紧所述锁紧高度调节装置和所述主反夹持装置，以防止发生自由转动。

16、优选地，在调节主反射面和副反射面之间的距离时通过高度调节方法进行，所述高度调节方法包括根据在副反夹持装置和主反夹持装置上的采样点分布输出距离调整量。

17、优选地，在调整主反射面和副反射面之间的同轴度时，先通过同轴度粗调节方法，再通过同轴度微调节方法进行同轴度的调节。

18、优选地，所述同轴度粗调节方法包括如下步骤：

19、由主反夹持装置上的主反射面配合面拟合出的轴线方程l，每个夹爪上的副反射面配合平面上的测量点和平面方程plk1，k＝1～4，将每个夹爪上的副反射面配合柱面上的测量点向对应的plk1投影并拟合为圆环提取圆心坐标ok3；

20、定义每个夹爪局部坐标系ak，计算轴线方程l与平面plk1的交点坐标并将其转换到坐标系ak下命名为tk；

21、然后在坐标系ak下构建柱坐标系，并将ok3和tk转换到柱坐标系上；

22、最后计算ok3和转后换tk点间的角度差dθ和径向距离差ds,指导夹爪旋转dθ并移动ds完成同轴度的粗调整。

23、优选地，所述同轴度微调节方法包括如下步骤：

24、由所述副反配合平面上的测量点拟合为平面方程plb2，b＝1～4；

25、将所述副反射面配合柱面上的测量点向对应夹爪的拟合平面plb2上投影，获取投影点pbj并拟合为圆环提取圆心坐标ob3，记录ob3与pbj之间的位置关系c；

26、然后采用粒子群优化算法调整每个ob3的位置为o’b3，根据位置关系c恢复出pbj的位置为p’bj，将p’bj拟合为圆环提取圆心为ob4，所有p’bj整合在一起拟合为圆环提取圆心为o5，以ob4到o5的距离总和s作为粒子群优化算法适应度函数；

27、最后由粒子群算法优化结果输出ob4的坐标，计算ob4与ob3间的角度差dθ和径向距离差ds，指导夹爪旋转dθ并移动ds完成同轴度的微调整。

28、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

29、本发明提供的调节装置和调节方法结合数字化测量技术可构建适用于主反射面和副反射面装配的数字量装配协调方法；

30、本发明能够量化副反夹持装置和高度调节装置的调整角度和调整距离，实现大尺寸赋形反射面天线主反射面和副反射面的高精度、高效率定位；

31、本发明副反夹持装置和高度调节装置具有较高的柔性，能够应用于多种构型的反射面天线装配定位和姿态调整，在保证装配精度的同时，有效控制工装的研制成本。

技术特征：

1.一种赋形反射面天线柔性装配定位装置，其特征在于，用于天线主反射面和副反射面的装配定位，包括副反夹持装置(1)、高度调节装置(2)、主反夹持装置(3)、底座(5)以及连接螺杆(6)；

2.根据权利要求1所述的赋形反射面天线柔性装配定位装置，其特征在于，所述副反夹持装置(1)上沿周向依次排列的多个夹爪(100)；每个夹爪(100)能够独立绕垂直水平面的固定轴转动和沿副反射面径向滑动；

3.根据权利要求1所述的赋形反射面天线柔性装配定位装置，其特征在于，所述高度调节装置(2)与所述副反夹持装置(1)之间采用间隙配合；

4.根据权利要求3所述的赋形反射面天线柔性装配定位装置，其特征在于，所述副反夹持装置(1)在所述高度调节装置(2)上转动连接，所述副反夹持装置(1)能够从高度调节装置(2)中插入或抽出。

5.根据权利要求4所述的赋形反射面天线柔性装配定位装置，其特征在于，所述副反夹持装置(1)和所述高度调节装置(2)外侧柱面上各有一条刻线；

6.根据权利要求1所述的赋形反射面天线柔性装配定位装置，其特征在于，所述连接螺杆(6)上在靠近高度调节装置(2)的一端和靠近主反夹持装置(3)的另一端均设置有止锁螺母(4)；

7.根据权利要求1所述的赋形反射面天线柔性装配定位装置，其特征在于，在调节主反射面和副反射面之间的距离时通过高度调节方法进行，所述高度调节方法包括根据在副反夹持装置(1)和主反夹持装置(3)上的采样点分布输出距离调整量。

8.根据权利要求1所述的赋形反射面天线柔性装配定位装置，其特征在于，在调整主反射面和副反射面之间的同轴度时，先通过同轴度粗调节方法，再通过同轴度微调节方法进行同轴度的调节。

9.根据权利要求8所述的赋形反射面天线柔性装配定位装置，其特征在于，所述同轴度粗调节方法包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的赋形反射面天线柔性装配定位装置，其特征在于，所述同轴度微调节方法包括如下步骤：

技术总结
本发明提供了一种赋形反射面天线柔性装配定位装置，用于天线主反射面和副反射面的装配定位，包括副反夹持装置、高度调节装置、主反夹持装置、底座以及连接螺杆；所述副反夹持装置，用于副反射面定位、夹紧、轴线位置调节以及调整主反射面和副反射面之间的同轴度；所述高度调节装置用于调节副反射面高度以及调节主反射面和副反射面之间的距离，所述高度调节装置的一端安装在连接螺杆上，另一端连接副反夹持装置；所述连接螺杆一端与高度调节装置连接，另一端与所述主反夹持装置连接；所述主反夹持装置设置在所述底座上。本发明能够量化副反夹持装置和高度调节装置的调整角度和调整距离，实现大尺寸赋形反射面天线主反射面和副反射面的高精度、高效率定位。

技术研发人员：毛喆,孙瑞峰,苏永胜,刘亮,李源,牟宏
受保护的技术使用者：上海航天测控通信研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13