[发明专利]一种智能三维可编程天线反射面

摘要

一种智能三维可编程天线反射面，它由反射面主体和控制系统组成，控制系统置于反射面主体旁以便进行控制操纵，控制系统接口与放射面主体接口之间由对应线路连接；所述反射面主体由静平台和多个并联机构模块组成，多个并联机构模块置于静平台之上；所述控制系统是由电机伺服驱动器、运动控制卡、传感器接收器和放大器、控制系统软件、微计算机、液晶显示器和监控摄像头、安全保障系统组成，微计算机与运动控制卡、液晶显示器和监控摄像头实现电气连接。本发明是一种大小可调形状可智能控制的天线反射面，具有很强的适应性，能满足不同条件下对反射面形状的要求，且此种天线反射面为组合型，便于拆卸存放。

主权项

一种智能三维可编程天线反射面，其特征在于：它由反射面主体和控制系统组成，控制系统置于反射面主体旁以便进行控制操纵，控制系统接口与放射面主体接口之间由对应线路连接；所述反射面主体由静平台和复数个并联机构模块组成，复数个并联机构模块置于静平台之上；该静平台为长方形板料，其具体尺寸取决于拓扑结构的尺寸；该并联机构模块通过螺栓固定在静平台上，其主体为并联机构模块的拓扑结构；通过改变并联机构模块的拓扑数量能调节反射面的大小；该并联机构模块，由支链组件、动平台、双头球铰杆、球铰盖组成，双头球铰杆、球铰盖均置于动平台之下，支链组件之上；该动平台为六边形板料结构，铝质；六边形中不相邻的三条边等价对称分布2个球窝为一组，保证相邻球窝的角度不等于60度，从而避免并联机构奇异；具体的六边形每个角附近有一个球窝，其中，动平台拓扑时，相邻的两条边需要保证一边有两个球窝而另一边无球窝分布，从而保证装配的正确性；相邻动平台对边间距为D,在T拓扑结构内环，支链组件为相邻三个动平台公用，处于三个角的中心位置；在拓扑结构最外环，支链组件为相邻两个动平台使用或单独为一个动平台使用，处于形成六边形角的两面向外偏置D/2的位置；该双头球铰杆，圆柱两端各连接一个大于二分之一的球；该球铰盖，1/2空心柱形，内部孔径的最大值等于球铰球的直径，孔表面为球面，两个球铰盖配合使用，周向均布四个通孔用以连接；双头球铰杆一端通过球铰盖与动平台的球窝相连，另一端通过球铰盖与支链组件相连；通过支链组件的运动，动平台具有三个方向的转动、三个方向的移动，通过所有支链组件的配合运动，使反射面形成不同的形状；该支链组件由伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、圆锥滚子轴承、轴承固定端盖、伸缩套筒、上连接杆、三维力传感器、球铰接口、上套筒、下套筒、转接板、电机外套、下连接平板件、键、键用定位端盖、旋转编码器组成，该伸缩套筒，柱形，有通孔，孔径比滚珠丝杠外径略大，以保证丝杠可穿入，一端为与螺母法兰形状相同的法兰，用于连接滚珠丝杠的螺母，另一端为与法兰同心空心圆柱，圆柱外表面开有键槽，内表面攻有预定长度的螺纹用以连接上连接杆；该上连接杆为三段阶梯轴，两端轴直径与伸缩套筒内径相同，两端轴外表面攻有螺纹，中间轴直径与伸缩套筒空心圆柱外径相同；该下套筒，柱形，两端为方形法兰，中心为阶梯通孔，大孔直径与螺母法兰的直径相同，使滚珠丝杠能在下套筒内部运动；中孔直径与滚珠丝杠用轴承外径相同，用以固定滚珠丝杠用轴承，小孔直径与联轴器直径相同，小孔长度与联轴器长度相同；该轴承固定端盖，柱形，通孔，内径等于丝杠直径，外径等于上套筒中孔直径，外表面攻有螺纹；该上套筒为两端阶梯轴，内部为阶梯孔，大轴一端为方形法兰，其法兰端的孔为大孔，孔径与下套筒孔径相同，另一端小孔直径与伸缩套筒外径相同，小孔内侧有键槽，键槽长度小于小孔长度且上套筒的小轴外表面攻有螺纹；该键的长度等于上套筒小孔内侧键槽的长度；该键用定位端盖，柱形，外径与上套筒大轴轴径相同，内部为阶梯通孔，大孔表面攻有螺纹用以连接上套筒小孔处螺纹，大孔孔径与上套筒小轴轴颈相同，长度与上套筒小轴长度相同；小孔直径为伸缩套筒外径，以便于伸缩套筒能顺利穿入；该电机外套为方盒形结构，两端为方形法兰，内部开有方形孔用于容纳伺服电机；该三维力传感器，柱形，两端有孔，孔径大小等于上连接杆的小轴直径，孔表面攻有螺纹；该球铰接口为阶梯轴，小轴攻有螺纹，孔径大小等于三维力传感器的内孔径，大轴端面周向均布三个球窝；该转接板，方形，其长宽与伺服电机长宽相同，通孔，孔径等于滚珠丝杠的直径；将轴承固定端盖与圆锥滚子轴承依次装入滚珠丝杠，组成丝杠组件；丝杠组件装入下套筒，圆锥滚子轴承装入下套筒中孔，以中孔和小孔轴肩定位，拧紧轴承固定端盖，由此将圆锥滚子轴承固定；该旋转编码器用以测量外围支链的伸缩量，与伺服电机整合为一体；伺服电机为运动执行器，通过联轴器与滚珠丝杠连接；滚珠丝杠上的螺母通过螺栓连接伸缩套筒的法兰，当伺服电机带动滚珠丝杠运动时，螺母带动伸缩套筒伸缩；伸缩套筒螺纹连接上连接杆，上连接杆与三维力传感器螺纹相连，三维力传感器螺纹连接球铰接口；伺服电机与联轴器之间安放转接板，用以定位下套筒的小孔端法兰；下套筒与上套筒通过方形法兰螺栓连接，上下套筒内部大孔长度需保证不干涉丝杠的运动；等上套筒装配完成后，需保证伸缩套筒上的键槽和上套筒小孔表面的键槽对齐，将键装入键槽；上套筒与键用定位端盖螺纹连接，压紧键的一端，由此键得到定位，从而起到导向作用，同时上套筒和下套筒不会发生旋转，下套筒的另一端法兰与电机外套的一端方形法兰螺栓连接，将电机包围起来，电机外套的方形法兰与下连接平板螺钉连接，下连接平板为圆形，其直径大于下套筒方形法兰的尺寸，与下套筒法兰的螺纹孔对应开有阶梯孔，小孔直径为小套筒法兰的螺纹孔的大径，大孔为所用螺钉的头部直径，长度大于螺钉头部直径以保证装配后下连接平板平稳的放置在静平台上，下连接平板有通孔，与静平台中心对应分布的螺纹孔螺栓连接，从而实现与静平台的固定；所述控制系统是由电机伺服驱动器、运动控制卡、传感器接收器和放大器、控制系统软件、微计算机、液晶显示器和监控摄像头、安全保障系统组成，微计算机与运动控制卡、液晶显示器和监控摄像头实现电气连接，同时，运动控制卡与电机伺服驱动器、传感器接收器和放大器实现电气连接；控制系统软件以及安全保障系统安装于微计算机的操作系统内；该电机伺服驱动器采用交流伺服驱动器，数量为每支链组件1件，实现对伺服电机自身性能的整定，测试伺服控制系统反馈设置情况，设定伺服电机的具体工作模式以及实现对伺服的电机的开环和闭环控制；该运动控制卡采用多轴运动控制卡，数量为1件，实现同时对四套伺服电机进行协调控制，从而实现控制并联机构动平台位姿、移动速度和加载载荷；同时，通过控制卡的编程与自定义伺服算法，对伺服电机进行位置、速度以及力的精确控制，从而控制支链组件的位置、移动速度以及加载载荷；通过控制卡的信号采集接口，实现对三维力传感器采集信号的处理，实现对加载装置的精确控制；传感器接收器和放大器，数量为1件，实现对三维力传感器高精度的数据的读取和数模转换处理；该控制系统软件包括虚拟坐标系和实坐标系的转换模块、软件编程界面、实时显示界面，数量为1套，实现输入指定载荷、观察传感器数值、计算和显示载荷分布功能；该微计算机采用工业控制计算机，数量为1件，实现对传感器接受数据的处理，对操作人员所发出指令的处理和执行，以及对测量数据的计算和绘图；该液晶显示器和监控摄像头数量均为1件，实现操作人员对加载试验装置各个环节的实时监控、显示控制系统的操作界面和显示试验中所需的输入输出数据；该安全保障系统通过对并联机构装置各传感器的监控和观测，在试验过程中，如果传感器反馈数据出现异常，该系统则会发出警示信号；具体操作为由欲达到的曲面位置计算出各支链组件的伸缩量，控制伺服电机运动，伺服电机在电机伺服驱动器的作用下通过滚珠丝杠带动伸缩套筒伸缩从而实现动平台的位姿变化，同时过程中采用传感器力反馈对运动过程进行实时反馈，直到各支链组件到达指定位置，模拟出理想的曲面构成反射面。