[發明專利]大型移動轉臺整體水平平面度調平控制系統及其工作方法

有效

• 申請號: 202010180328.1
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111309059B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 胡守偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所
• 主分類號: G05D3/20
• 分類號: G05D3/20;G02B23/16
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 栗仲平

大型移動轉臺整體水平平面度調平控制系統及其工作方法，系統由信號控制和液壓動力兩部分組成，特征是信號控制部分中的線性編碼器通過傳感器電纜及電箱連接到控制器；液壓動力部分是控制器經過電箱連接控制閥總成；再經控制閥總成連接執行元件液壓缸上的各種液壓閥，完成方向控制回路。液壓缸是雙向作用液壓裝置，安裝在定位油墊的位置作為方位軸系的輔助支撐和定位，并具有碟簧鎖緊功能。本發明能減小大型天文望遠鏡因結構重力失配引起的方位軸系傾斜變化；實現整個方位軸系水平平衡。系統由連通的液壓缸組成，其位移由線性編碼器監控。可在觀察過程中鎖定此液壓whiffletree系統，以實現較高的動態性能。

技術領域

本發明涉及一種地基大口徑天文望遠鏡的方位軸系控制系統，具體涉及一種地基大口徑天文望遠鏡大型移動轉臺整體水平平面度調平控制系統及其工作方法。

本發明是國家自然科學基金（A11）“大射電望遠鏡主動面關鍵技術研究”的研究成果。

背景技術

極大口徑望遠鏡已是現代天文觀測的主流，現代大型望遠鏡都采用先進的地平式結構，它包含繞水平軸線旋轉的俯仰軸系和繞垂直軸線旋轉的方位軸系。位于望遠鏡下部的方位軸系支撐整個系統并與地基相連接，同時為望遠鏡提供方位回轉軸線，實現方位角測量、跟蹤驅動、角速度和角加速度的測量及反饋等功能。承載數百噸乃至上千噸回轉部件的重量，并具有極高的運動精度和良好的穩定性，從而保證望遠鏡平穩、精確、高重復性和超低速運行等工作特性。因此，研制具有高精度支撐的方位軸系是確保大型望遠鏡研制成功的關鍵技術之一。

目前，大型望遠鏡均使用靜壓油墊支撐系統，靜液壓油墊支撐于導軌的滑動表面上且在兩者之間維持一層油膜而保持支撐結構的剛性和穩定，以便能夠以很小的驅動力運轉，并且沒有磨損。大型望遠鏡復雜龐大，其中方位軸結構兩邊的耐焦平臺上安裝有各種光學儀器，位于耐焦平臺左右兩端的各種光學儀器重量大小均不相同。同時，望遠鏡結構本身存在制造、安裝誤差以及預載作用等原因，容易引起望遠鏡方位軸系發生結構失配。結構體失配會引起整個軸系傾斜，不僅會影響望遠鏡正常的觀測，嚴重時甚至會引起靜壓油墊擱淺失效，導致望遠鏡無法正常運轉，當前國內外望遠鏡對于這些問題一般通過添加輔助質量塊精密的軸系調平衡來解決。這種解決方案在直徑為20至50米的新型極大望遠鏡的情況下是非常困難的，因此有必要找到一種調節極大口徑望遠鏡方位軸系整體水平平面度影響的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種天文望遠鏡大型移動轉臺整體水平平面度調平控制系統，來減小上述望遠鏡因結構重力失配引起的方位軸系傾斜變化。為了實現方位軸系每個定位油墊在支撐軌道上獲得均勻的反作用力從而達到整個方位軸系水平平衡，設計了一套液壓whiffletree系統，該系統由連通的液壓缸組成，其位移由線性編碼器監控。可以在觀察過程中鎖定此液壓whiffletree系統，以實現較高的動態性能。本發明還提供這種天文望遠鏡方位軸系液壓whiffletree 輔助水平調平控制系統的工作方法。

完成上述發明任務的技術方案是，一種天文望遠鏡大型移動轉臺整體水平平面度調平控制系統，由信號控制和液壓動力兩部分組成，其特征在于，所述信號控制部分中的線性編碼器（也稱為測量元件）通過傳感器電纜及電箱連接到控制器；所述液壓動力部分是，控制器經過電箱連接控制閥總成；再經控制閥總成連接執行元件液壓缸上的各種液壓閥，完成方向控制回路。

望遠鏡的方位軸系一般采用了定位靜壓油墊（Master pad）和浮動靜壓油墊（Slave pad）相互配合使用的方式對望遠鏡進行定位。定位油墊內部設有滑動球頭可以通過傾斜來調節結構小變形誤差而且剛性的作用在支撐軌道上，分布在方位軸結構的四個角端，定位油墊可以保持恒定的位置，不隨載荷力的變化而變化。浮動油墊是在內部增加了一套液壓柱結構可以上下浮動來調節望遠鏡結構大變形，浮動油墊可以保持恒定的載荷力，因此位置可以發生改變。定位油墊用于軸系的定位，而浮動油墊在輔助支撐。執行元件液壓缸安裝在定位油墊和方位軸底盤兩者之間，起到輔助連接的作用。參見圖1。

所述執行元件液壓缸內部包含鎖緊機構。