CN101982400B - 悬吊式面板空间姿态调整平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬吊式面板空间姿态调整平台，包括支撑框架和设置在水平面上的被动支撑小车，支撑框架上设置有用于悬挂面板单元的卷索机构，该卷索机构通过其上设置的钢索与面板单元上的悬挂点相连接、并将面板单元的上部吊起，被动支撑小车与面板单元上的支撑点相连接、并对面板单元的下部进行支撑，通过调整钢索伸出的长度，来调整面板单元的空间姿态。本发明悬吊式面板空间姿态调整平台，解决了反射面单元的空间姿态调整问题，其机构设计简单、造价低廉且容易实现，可靠性高，能够满足姿态调整平台的所有技术要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种悬吊式面板空间姿态调整平台。
背景技术
500米口径球反射面射电望远镜将是国际上最大最灵敏的单天线射电天文望远镜。利用喀斯特洼坑作为台址，在洼坑内铺设500米球冠状反射面，其创新开创了建造巨型望远镜的新模式。通过主动控制能够在射电源方向形成300米口径的瞬时回转抛物面以汇聚电磁波，从而改正球差，使接收机能和传统抛物面天线一样放在主焦点上，简化了望远镜的馈源设计。
巨大的反射面需要分割成约4600个球面子单元，共有300余种不同形状。每个反射面单元为边长范围10～13米的三角形，整体重量不超过600kg。由高强度背架1、薄壁反射面板2、面型微调机构3和连接部件4等组成，如图1、图2所示。
为了确保反射面在变形时的整体精度，面板单元必须有一个有足够刚度的空间结构背架。反射面板通过檩条连接到背架上，通过调整檩条长度能够对单元的面型进行微调。而每块面板通过位于端点的三个耳板连接到主索网上。
反射面单元在工作时有较高的面型精度要求，因此需要考虑单元在反射面不同位置的自重变形。在拼合整体反射面时，各个单元分别位于0°～55°的不同姿态。即使是相同结构的单元在不同倾角时的重力变形是不一样的，因此需要研制一种单元姿态调整平台，使每个单元在安装前进行面型调整时的姿态和其受力状态尽可能保持与其工作状态一致，从而能够在此平台上通过测量和微调将面型精度调整到要求的范围内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种悬吊式面板空间姿态调整平台，在满足平台技术要求的基础上，使整个机构的制造、安装和使用均简洁、快速、可靠。从而有效降低建造成本、适合实际应用。
为实现上述目的，本发明悬吊式面板空间姿态调整平台，包括支撑框架和设置在水平面上的被动支撑小车，支撑框架上设置有用于悬挂面板单元的卷索机构，该卷索机构通过其上设置的钢索与面板单元上的悬挂点相连接、并将面板单元的上部吊起，被动支撑小车与面板单元上的支撑点相连接、并对面板单元的下部进行支撑，通过调整钢索伸出的长度，来调整面板单元的空间姿态。
进一步，所述框架上设置有两个所述卷索机构，水平面上设置有一个所述被动支撑小车，其中，第一卷索机构固定安装在所述框架的横梁上，该横梁上设置有水平导轨，第二卷索机构通过其上部设置的滑轮可动式挂装在水平导轨上，第二卷索机构的上部还通过拉绳与一卷绳机构相连，卷绳机构拉动拉绳以使得第二卷索机构在水平导轨上移动；所述面板单元的上部设置有两个所述悬挂点，其分别与两个所述卷索机构的钢索相连接；所述面板单元的下部设置有一个所述支撑点，其与所述被动支撑小车相连接。
进一步，所述框架上设置有一个所述卷索机构，水平面上设置有两个所述被动支撑小车，所述框架的横梁上设置有水平导轨，卷索机构通过其上部设置的滑轮可动式挂装在水平导轨上，卷索机构的上部还通过拉绳与一卷绳机构相连，卷绳机构拉动拉绳以使得卷索机构在水平导轨上移动；所述面板单元的上部设置有一个所述悬挂点，其与所述卷索机构的钢索相连接；所述面板单元的下部设置有两个所述支撑点，其分别与两个所述被动支撑小车相连接。
进一步，所述卷索机构或卷绳机构均包括绞盘、缠绕在其上的所述钢索，绞盘通过其中心轴与电机相连，电机上设置有控制其运行的编码器。
进一步，所述钢索与所述面板单元的悬挂点之间设置有相互适配的挂环和连接头。
进一步，所述被动支撑小车的底部设置有四个车轮，每个车轮均设置在支承轴上，该支承轴的上部可转动式安装在所述被动支撑小车底部的安装孔中。
进一步，所述被动支撑小车的上部设置有支板，支板上设置有上安装孔，该上安装孔内可转动式安装有连接轴，连接轴的一端上固定设置有用于连接所述面板单元的连接部。
本发明悬吊式面板空间姿态调整平台，解决了反射面单元的空间姿态调整问题，其机构设计简单、造价低廉且容易实现，可靠性高，能够满足姿态调整平台的所有技术要求。
附图说明
图1为反射面单元的结构主视图；
图2为反射面单元的结构侧视图；
图3为本发明实施例1结构示意图；
图4为支撑框架及卷索机构的安装结构示意图；
图5为被动支撑小车主视示意图；
图6为被动支撑小车俯视示意图；
图7为本发明实施例2结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图3、图4所示，本发明悬吊式面板空间姿态调整平台，包括支撑框架5和设置在水平面上的被动支撑小车6，支撑框架5包括横梁7和立柱8。横梁7上设置有用于悬挂面板单元9的两个卷索机构：第一卷索机构10和第二卷索机构12，每个卷索机构均包括绞盘21、缠绕在其上的钢索，绞盘21通过其中心轴与电机22相连，电机22上设置有控制其运行的编码器23。其中，第一卷索机构10固定安装在横梁7的左部上，横梁7的右部设置有水平导轨11，第二卷索机构12通过其上部设置的滑轮13可动式挂装在水平导轨11上。
第二卷索机构12的上部通过拉绳14与一卷绳机构15相连，卷绳机构15也包括相应的绞盘、钢索，绞盘通过其中心轴与电机相连，电机上设置有控制其运行的编码器。卷绳机构15拉动拉绳14可使得第二卷索机构12在水平导轨11上移动，从而调整第二卷索机构12在水平方向上的位置。
面板单元9的上部设置有两个悬挂点，第一悬挂点16与第一卷索机构10上的第一钢索17相连接，第二悬挂点18与第二卷索机构12上的第二钢索19相连接，各个钢索与面板单元9的悬挂点之间设置有相互适配的挂环24和连接头25。面板单元9的下部设置有一个支撑点20，其与被动支撑小车6相连接。
如图5、图6所示，被动支撑小车6的底部设置有四个车轮26，每个车轮均设置在支承轴27上，支承轴27的上部可转动式安装在被动支撑小车底部6的安装孔28中。
被动支撑小车6的上部设置有支板29，支板29上设置有上安装孔30，上安装孔30内可转动式安装有连接轴31，连接轴31的一端上固定设置有用于连接面板单元的连接部32。连接部32包括连接板33，连接板33上设置有与支撑点20相连接的连接孔34。
工作时，将面板单元9上的第一悬挂点16与第一钢索17相连接、第二悬挂点18与第二钢索19相连接、支撑点20相连接的连接孔34相连接，电机22将驱动第一卷索机构10和第二卷索机构12运行，编码器23将控制电机22的运行状况，以根据设定要求，使第一钢索17、第二钢索19在竖直方向上分别伸出相应的长度，同时卷绳机构15还控制第二卷索机构12在水平方向上移动到设定位置，此时被动支撑小车6将根据实际的情况在水平面35上随动。通过调整第一钢索17、第二钢索19的伸出长度，可调整面板单元9被悬挂时的空间姿态。
本实施例中，面板单元9设置为三角形结构，其三角形的一个顶点处在最低的位置。在这种情况下，最低点由被动支撑小车承载，能够在水平面内自由移动；而相对处于较高的两个端点，分别用两套安装在悬挂支撑框架上的卷索机构悬吊。根据设定的面板单元的工作姿态，使用空间刚体的位姿描述方法很容易计算出两跟钢索的伸长量L1和L2。使用两个标准的电机控制单元即可完成单元的快速位姿调整。
通过分别调整两根钢索的长度，可以使面板单元实现所需姿态，且所受的支撑力均垂直向上，满足正常工作状态的近似受力情况。当调整到位后，反射面所处静平衡位置唯一确定，面板单元两个悬吊顶点之间的边会自然移动到支撑框架所在的平面内，水平间距和最低点的支撑小车会相应自动调整到位，此时的定位精度能够满足不大于1°调整角度误差。
实施例2
如图7所示，本实施例中的悬吊式面板空间姿态调整平台的结构与实施例1中的相似，区别在于：本实施例中悬挂面板单元9的三个悬挂点分别由第二卷索机构12、两台被动支撑小车6来悬挂、支撑，以达到控制面板单元的姿态。
本实施例中，第二卷索机构12的结构、安装方式、工作方式等均与实施例1中相同，被动支撑小车6的结构、安装方式、工作方式等也均与实施例1中相同。通过调整第二卷索机构12中钢索的长度，可以使面板单元实现所需姿态，且所受的支撑力均垂直向上，满足正常工作状态的近似受力情况。当调整到位后，反射面所处静平衡位置唯一确定，水平间距和最低点的支撑小车会相应自动调整到位，此时的定位精度能够满足不大于1°调整角度误差。
Claims (7)
1.悬吊式面板空间姿态调整平台，其特征在于，该平台包括支撑框架和设置在水平面上的被动支撑小车，支撑框架上设置有用于悬挂面板单元的卷索机构，该卷索机构通过其上设置的钢索与面板单元上的悬挂点相连接、并将面板单元的上部吊起，被动支撑小车与面板单元上的支撑点相连接、并对面板单元的下部进行支撑，其中，悬挂面板单元由两个卷索机构、一台被动支撑小车来悬挂、支撑，或者悬挂面板单元由一个卷索机构、两台被动支撑小车来悬挂、支撑，通过调整钢索伸出的长度，来调整面板单元的空间姿态。
2.如权利要求1所述的悬吊式面板空间姿态调整平台，其特征在于，所述框架上设置有两个所述卷索机构，水平面上设置有一个所述被动支撑小车，其中，第一卷索机构固定安装在所述框架的横梁上，该横梁上设置有水平导轨，第二卷索机构通过其上部设置的滑轮可动式挂装在水平导轨上，第二卷索机构的上部还通过拉绳与一卷绳机构相连，卷绳机构拉动拉绳以使得第二卷索机构在水平导轨上移动；所述面板单元的上部设置有两个所述悬挂点，其分别与两个所述卷索机构的钢索相连接；所述面板单元的下部设置有一个所述支撑点，其与所述被动支撑小车相连接。
3.如权利要求1所述的悬吊式面板空间姿态调整平台，其特征在于，所述框架上设置有一个所述卷索机构，水平面上设置有两个所述被动支撑小车，所述框架的横梁上设置有水平导轨，卷索机构通过其上部设置的滑轮可动式挂装在水平导轨上，卷索机构的上部还通过拉绳与一卷绳机构相连，卷绳机构拉动拉绳以使得卷索机构在水平导轨上移动；所述面板单元的上部设置有一个所述悬挂点，其与所述卷索机构的钢索相连接；所述面板单元的下部设置有两个所述支撑点，其分别与两个所述被动支撑小车相连接。
4.如权利要求2或3所述的悬吊式面板空间姿态调整平台，其特征在于，所述卷索机构或卷绳机构均包括绞盘、缠绕在其上的所述钢索，绞盘通过其中心轴与电机相连，电机上设置有控制其运行的编码器。
5.如权利要求4所述的悬吊式面板空间姿态调整平台，其特征在于，所述钢索与所述面板单元的悬挂点之间设置有相互适配的挂环和连接头。
6.如权利要求5所述的悬吊式面板空间姿态调整平台，其特征在于，所述被动支撑小车的底部设置有四个车轮，每个车轮均设置在支承轴上，该支承轴的上部可转动式安装在所述被动支撑小车底部的安装孔中。
7.如权利要求6所述的悬吊式面板空间姿态调整平台，其特征在于，所述被动支撑小车的上部设置有支板，支板上设置有上安装孔，该上安装孔内可转动式安装有连接轴，连接轴的一端上固定设置有用于连接所述面板单元的连接部。
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