[發明專利]一種并聯式六自由度副面調整機構設計工藝

有效

• 申請號: 201911065433.4
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110896170B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 段艷賓;李東升;竇玉超;李建軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;H01Q19/18;G06F30/17;G06F111/10;G06F119/14;G06F111/06
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

一種并聯式六自由度副面調整機構設計工藝，包括以下步驟，S1.定義天線各個鉸點坐標；S2.建立構型；S3.判斷是否滿足約束條件；S4.將該構型下允許的動平臺動作范圍進行分組；S5.計算各桿受力；S6.將天線俯仰角漸變增加；S7.建立受力模型庫；S8.判斷最佳構型，S9.加工；本機構可以補償因重力變形和安裝誤差等因素導致的天線性能的變化和指向偏差，使其具有高的指向精度、環境適應性以及長期工作的可靠性，提高天線設備的信號接收性能。本機構可以靈活地指向工作空間內的任意方向,實現副面調整機構工作空域內任意姿態的連續調整。

技術領域

本發明屬于射電望遠鏡天線裝置領域，具體涉及到一種并聯式六自由度天線副面調整機構系統的設計工藝。

背景技術

隨著現代電子技術、無線電通信、雷達技術、計算機技術的迅猛發展。射電天文技術方法得到長足的進步。作為射電天文主要探測工具的射電望遠鏡，口徑越來越大，且要求其精度越來越高。隨著天線口徑的增大，副面越來越重，其撐桿變形越來越大，由于受重力變形及安裝誤差的影響，主反射面的位置和姿態安裝精度存在一定的誤差，從而影響了天線的接收性能。因此需要在副面和撐桿之間安裝調整機構，對于精度要求較高的天線系統，尤其是大型射電天線由于副反射面直徑大、自重大、所需調整量大、而且需要進行多個自由度的調整，故高精度射電天線的副反射面位姿調整機構需要具備高剛度、結構緊湊、精度高、多個自由度調整等性能，此時傳統的主反射面位姿調整機構已不能滿足使用要求。

六自由度并聯機構由于其剛度高、自重小、自由度多很適合作為副面調整機構。而傳統的六自由度并聯機構一般為結構對稱，它在Z軸方向剛度最大，而大型射電望遠鏡天線在工作時一般不朝天，因此需要研究適合于大型射電望遠鏡天線的副面調整機構。

發明內容

針對上述所提及的傳統副面調整機構存在的諸多不足，提供了一種并聯式六自由度驅動副面調整機構的設計工藝，以補償因重力變形和安裝誤差等因素導致的天線性能的變化和指向偏差，使其具有高的指向精度、環境適應性以及長期工作的可靠性，提高天線設備的信號接收性能。

對此提供的技術方案為：

一種并聯式六自由度副面調整機構設計工藝，包括以下步驟，

S1.定義天線各個鉸點坐標，六個桿的分支鉸點在上平臺坐標系中的坐標B_i＝(X_iY_i Z_i)(i＝1…6)，六個桿的分支鉸點在下平臺坐標系中的坐標a_i＝(x_i y_i z_i)(i＝1…6)，共計36個參數，所述參數根據空間結構分為n1-ni組；

S2.建立構型，由上述參數中初始位置時n1組所對應參數設立為初始構型，采用運動學反解計算初始構型所對應桿長，該構型的初始桿長li0和所需要的最大桿長lmax；

S3.判斷是否滿足約束條件，設定分支桿兩端的固定件部分所預留的安裝長度為l，判斷是否滿足l_i0＞l+3l_max，若不滿足l_i0＞l+3l_max，則返回步驟S2計算下一組直至滿足l_i0＞l+3l_max；

S4.將該構型下允許的動平臺動作范圍進行分組，分組方式為動平臺位于各個不同位姿狀態下的位置所對應的坐標，得到離散化的m1-mi組；

S5.計算各桿受力，

由m1組開始，根據力平衡方程計算求解m1下的六個桿的受力f＝[f₁ f₂ f₃ f₄ f₅f₆]^T，計算完成后計算下一組直至得到mi組的六個桿的受力；