CN104290006A - 一种天线罩性能测量和在线修正装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线罩性能测量和在线修正装置及方法，该装置包含：运动传动系统，其设置在床身上，用来控制天线罩的运动及修磨，其包含：纵向平动部件、横向平动部件、测试转台部件、旋转部件；定位夹具、反射面模胎，其分别与运动传动系统的主轴相连，定位夹具一端夹持天线罩，反射面模胎设置在天线罩内部，其外形面为天线罩的外形等距偏置面；顶紧装置，其顶压天线罩的另一端；电厚度测试系统，用于实现测试微波信号的发射、接收、处理，得出天线罩的电厚度；修磨系统，其位于天线罩的另一侧，实现天线罩外形面的磨削校正。本发明克服现有分体式测量与修磨存在的重复安装误差大、效率低下等问题，大幅度提高现有天线罩的制造精度。

Description

一种天线罩性能测量和在线修正装置及方法

技术领域

本发明特别涉及一种天线罩性能测量和在线修正装置及方法。

背景技术

天线罩是一个集气动、结构和电气性能于一体的关键部件，其透波率、瞄准线误差等性能将直接影响导弹的作用距离、脱靶量和稳定性，需对其性能进行精确控制。为解决生产制造过程中由于壁厚加工误差及材料介电性能不均匀性会引起的性能超差，需要对天线罩的电性能进行精确测量，并根据测试数据分析存在性能超差的区域和超差量，进行精确修正。

现有技术天线罩的性能测量与修正在不同设备上进行，性能测量在天线罩电性能综合测量系统或天线罩电厚度测量仪上进行，而性能修正在天线罩磨床上进行，这种方法需对天线罩进行重复安装和调整，效率低、周期长，且存在重复安装误差，影响制造精度。

现有技术中没有可在同一工位、一次装夹条件下实现性能测量与在线修正的装置与方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种天线罩性能测量和在线修正装置及方法，克服现有分体式测量与修磨存在的重复安装误差大、效率低下等问题，大幅度提高现有天线罩的制造精度。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种天线罩性能测量和在线修正装置，其特点是，包含：

运动传动系统，其设置在床身上，用来控制天线罩的运动及修磨，其包含：纵向平动部件、横向平动部件、测试转台部件、旋转部件；

定位夹具、反射面模胎，其分别与运动传动系统的主轴相连，所述的定位夹具一端夹持天线罩，所述的反射面模胎设置在天线罩内部，其外形面为天线罩的外形等距偏置面；

顶紧装置，其顶压天线罩的另一端；

电厚度测试系统，其设置在测试转台部件上，且位于天线罩的一侧，用于实现测试微波信号的发射、接收、处理，得出天线罩的电厚度；

修磨系统，其位于天线罩的另一侧，实现天线罩外形面的磨削校正；

所述的纵向平动部件、横向平动部件、测试转台部件及电厚度测试系统与外部的控制系统相连。

所述的纵向平动部件包含：

X轴伺服电机；

与X轴伺服电机相连的X轴滚珠丝杆；

与X轴滚珠丝杆相联动的X轴导轨；

铺设在X轴导轨上的大拖板；

驱动所述的X轴伺服电机，使得X轴滚珠丝杆转动，并驱动大拖板作纵向移动。

所述的横向平动部件包含：

Z轴伺服电机；

与Z轴伺服电机相连的Z轴滚珠丝杆；

与Z轴滚珠丝杆相联动的中拖板，其位于所述的大拖板上；

驱动所述的Z轴伺服电机，使得Z轴滚珠丝杆转动，并驱动中拖板作横向移动。

所述的测试转台部件包含：

依次相连的W轴伺服电机、W轴减速机和测试转台；

所述的测试转台设置在中拖板上；

驱动所述的W轴伺服电机，使得测试转台在水平面方向上转动。

所述的旋转部件包含依次相连的M轴伺服电机和M轴减速机；所述的M轴减速机输出端与主轴相连；

驱动所述的M轴伺服电机，使得天线罩旋转。

所述的顶紧装置包含：

尾架；

安装在尾架中的顶锥，其顶住天线罩；

移动手柄，其与顶锥相连，旋动所述的移动手柄，使得天线罩端面与定位夹具接触。

所述的电厚度测试系统包含：安装在测试转台上的测试喇叭天线、通过微波电缆与喇叭天线相连的矢量网络分析仪。

所述的修磨系统包含：

修磨机支架，其设置在中拖板上；

安装在修磨机支架的修磨机；

与修磨机输出轴相连的修磨砂轮。

该装置还包含吸尘防尘部件，其包含：

若干防尘罩，所述的防尘罩分别安装在纵向平动部件、横向平动部件上；

吸尘器；

吸尘管，其进口与修磨机相连，出口与吸尘器相连。

一种天线罩修正方法，其特点是，该方法包含如下步骤：

步骤1、将天线罩定位夹具和反射面模胎安装到主轴；

步骤2、天线罩沿主轴方向往天线罩定位夹具的定位锥面推进，旋动移动手柄使天线罩的端面与定位夹具定位端面接触；

步骤3、控制系统生成天线罩电厚度测量运动轨迹，驱动X轴伺服电机、Z轴伺服电机、W轴伺服电机，使得测试转台按照预设轨迹运动，矢量网络分析仪产生测试微波，测试喇叭天线向天线罩发射微波，透过天线罩后由反射面膜胎反射，并由测试喇叭天线接收，传输至矢量网络分析仪，得出天线罩电厚度；

步骤4、控制系统对各个测量点的电厚度数据进行分析处理，并确定性能存在超差的区域和超差量；

步骤5、控制系统针对性能超差区域自动生成天线罩外形坐标测量运动轨迹，驱动激光位移传感器按指定轨迹运动，并测出天线罩每个测量点的坐标；

步骤6、控制系统根据步骤4确定的超差区域和超差量，自动生成天线罩外形修磨运动轨迹，驱动修磨系统按指定轨迹运动运动，实现天线罩外形面的磨削校正；

步骤7、控制系统驱动激光位移传感器按步骤5的运动轨迹测出天线罩修磨后每个测量点的坐标，比较两条外形线的距离变化即可得到实际修磨量。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、解决了传统天线罩的测量与修磨在不同设备上进行引起重复装夹误差大、效率低下等问题，可大幅提高天线罩的测量与加工精度。

2、采用以太网信息传输方法，用一台计算机可实现对机械运动、电厚度测量和激光测量的集成控制，解决了不同系统的协同工作问题。

3、采用的单喇叭反射测量方法，整个测试系统体积小，便于与激光测量装置、修磨装置集成在一台设备上。

4、测量装置和修磨装置分别位于被测天线罩的两侧，这种设计方案有效避免了测量与修磨运动的相互干涉；由于进行微波测试时整个系统处于静止状态，保证了测量的精度和准确性；由于各运动轴均采用交流伺服电机驱动，并都有闭环反馈，确保了系统运动的准确、精确性。

附图说明

图1为本发明一种天线罩性能测量和在线修正装置正视图；

图2为本发明一种天线罩性能测量和在线修正装置俯视图；

图3为本发明一种天线罩性能测量和在线修正装置左视图；

图4为本发明天线罩电厚度的测量示意图；

图5为本发明天线罩外形修正的示意图；

图6为本发明天线罩修模量检测示意图；

图7为本发明控制系统的系统图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1~3所示，一种天线罩性能测量和在线修正装置，包含：运动传动系统，其设置在床身11上，用来控制天线罩5的运动及修磨，其包含：纵向平动部件、横向平动部件、测试转台部件、旋转部件；定位夹具2、反射面模胎3，其分别与运动传动系统的主轴1相连，定位夹具2一端夹持天线罩5，该定位夹具2以天线罩5的内锥面和端面为定位基准，采用六导柱导套定位技术实现天线罩5的精确定位，不同形状的天线罩需配置不同的定位夹具，反射面模胎3设置在天线罩内部，其外形面为天线罩的外形等距偏置面，偏置距离取决于罩体厚度及测试频率，反射面模胎3采用金属材料制造，用于反射喇叭天线发射的微波，不同形状的天线罩需配置不同的反射面模胎；顶紧装置，其顶压天线罩5的另一端；电厚度测试系统，其设置在测试转台部件上，且位于天线罩5的一侧，用于实现测试微波信号的发射、接收、处理，得出天线罩的电厚度；修磨系统，其位于天线罩5的另一侧，实现天线罩外形面的磨削校正；纵向平动部件、横向平动部件、测试转台部件及电厚度测试系统与外部的控制系统相连。

纵向平动部件包含：功率为1.8KW的X轴伺服电机20；与X轴伺服电机20相连的X轴滚珠丝杆21；与X轴滚珠丝杆21相联动的X轴导轨22；铺设在X轴导轨22上的大拖板25；驱动所述的X轴伺服电机20，使得X轴滚珠丝杆21转动，并驱动大拖板25作纵向移动，额定速度200mm/s，运动行程为2500mm。

横向平动部件包含：功率为0.75KW的Z轴伺服电机30；与Z轴伺服电机30依次相连的Z轴减速机31、Z轴滚珠丝杆；与Z轴滚珠丝杆相联动的中拖板26，其位于所述的大拖板25上；驱动Z轴伺服电机30，经1:8的Z轴减速机31减速后与Z轴滚珠丝杆直联，并驱动中拖板26作横向移动，额定速度50 mm/s，运动行程500mm。

测试转台部件包含：依次相连的W轴伺服电机23、W轴减速机24和测试转台10；测试转台10设置在中拖板26上；驱动所述的W轴伺服电机23，使得测试转台10在水平面方向上转动，W轴伺服电机23采用0.4 kW交流伺服电机23，经1:10W轴减速机24减速后驱动减速比为1:120的测试转台10作水平面内转动，额定转速2.5 r/min。

旋转部件包含依次相连的M轴伺服电机13和M轴减速机14；所述的M轴减速机14输出端与主轴1相连；驱动所述的M轴伺服电机13，使得天线罩5旋转，M轴伺服电机13采用1.8 kW交流伺服电机13经1:10 M轴减速机14减速机与主轴1直联，带动天线罩5旋转，额定转速150 r/min，最大工件直径为400mm。

顶紧装置包含：尾架18；安装在尾架18中的顶锥17，其顶住天线罩5；移动手柄19，其与顶锥17相连，旋动所述的移动手柄19，使得天线罩端面与定位夹具2接触。

电厚度测试系统包含：安装在测试转台10上的测试喇叭天线6、通过微波电缆7与测试喇叭天线6相连的矢量网络分析仪8，整个系统随测试转台10一起转动，整个电厚度测试系统保持相对静止，保证了测量的精度和准确性。

修磨系统包含：修磨机支架33，其设置在中拖板26上；安装在修磨机支架33的修磨机16；与修磨机16输出轴相连的修磨砂轮4。

同时为了测量天线罩修磨量，本发明在测试转台上还设有激光位移传感器9，对修磨前后天线罩的外形线进行检测，通过对比天线罩外形线的变化可得出天线罩的实际修磨量。

图6为本发明天线罩修模量检测示意图，激光位移传感器9的测量中心沿距天线罩5理论外形线偏移D2的运动轨迹P运动，确保激光位移传感器9发出的激光朝向天线罩5上被测点的法线方向，且入射距离恒定，M轴带动天线罩5转动，实现周向测量，分别对修磨前天线罩5的外形线S和修磨后天线罩的外形线T进行坐标测量，比较两条外形线的距离变化即可得到实际修磨量，由于激光位移传感器9的测量中心不在测试转台10中心，因此测试转台10中心的运动轨迹Q不是天线罩5外形线的等距偏置线。

该装置还吸尘防尘部件，用于消除磨削时产生的粉尘对整个装置的影响，其包含：若干防尘罩27，所述的防尘罩27分别安装在纵向平动部件、横向平动部件上；吸尘器28；吸尘管29，其进口与修磨机16相连，出口与吸尘器28相连。

如图7所示，外部的控制系统由依次相连的控制台36、主控计算机37、局域网中转设备39、电控柜43构成，主控计算机37位于控制台36上，通过以太网线38与局域网中转设备39相连；局域网中转设备39通过以太网线40与激光位移传感器9的控制器45相连，通过以太网线41与矢量网络分析仪8的控制端口相连，通过以太网线42与电控柜43中的四轴运动控制卡相连；电控柜43通过控制线分别与X轴伺服电机20、Z轴伺服电机30、W轴伺服电机23、M轴伺服电机13相连。

一种天线罩修正方法，该方法包含如下步骤：

步骤1、根据不同的天线罩型号，将天线罩定位夹具2和反射面模胎3安装到主轴1，并调整好圆周跳动，要求天线罩定位夹具2和反射面模胎3相对于装置主轴1旋转中心的跳动不大于±0.006 mm，在不改变天线罩型号的条件下，天线罩定位夹具2和反射面模胎3安装到位后可不必再调整；

步骤2、天线罩5沿主轴方向往天线罩定位夹具2的定位锥面推进，旋动移动手柄19使天线罩5的端面与定位夹具2定位端面接触，顶紧力达到要求值后锁住移动手柄19；

步骤3、控制系统生成天线罩电厚度测量运动轨迹，驱动X轴伺服电机20、Z轴伺服电机30、W轴伺服电机23，使得测试转台10沿距天线罩5理论外形线偏移D1的运动轨迹K运动，确保测试喇叭天线6的口径面朝向天线罩5上被测点的法线方向，且入射距离恒定，矢量网络分析仪8产生测试微波，测试喇叭天线6向天线罩5发射微波，透过天线罩5后由反射面膜胎反射，并由测试喇叭天线6接收，传输至矢量网络分析仪8，矢量网络分析仪8将发射波与反射波进行对比，得出天线罩的电厚度，并将测量结果通过以太网实时传回主控计算机37，由主控计算机37自动记录测试数据，主控计算机37对测试数据进行分析处理，同时确定天线罩5电厚度超差的区域和超差量（参见图4）；

步骤4、控制系统对各个测量点的电厚度数据进行分析处理，并确定性能存在超差的区域和超差量；

步骤5、控制系统针对性能超差区域生成天线罩外形坐标测量运动轨迹，驱动激光位移传感器9按指定轨迹运动，并测出天线罩每个测量点的坐标；

步骤6、控制修磨系统根据步骤4确定的超差区域和超差量，自动生成天线罩外形修磨运动轨迹，驱动修磨系统实现天线罩外形面的磨削校正，在从天线罩5小端到大端的修磨过程中，测量装置逐渐靠近天线罩5，只要修磨砂轮4磨削面与测量喇叭天线6口面之间的距离大于天线罩5的根部直径，即可避免修磨时测量喇叭天线6与天线罩5相撞造成天线罩5损坏，同时开启吸尘器28（参见图5）；

步骤7、控制系统驱动激光位移传感器9按步骤5的运动轨迹测出天线罩修磨后每个测量点的坐标，比较两条外形线的距离变化即可得到实际修磨量。

综上所述，本发明一种天线罩性能测量和在线修正装置及方法，解决的技术问题是克服现有分体式测量与修磨存在的重复安装误差大、效率低下等问题，大幅度提高现有天线罩的制造精度。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种天线罩性能测量和在线修正装置，其特征在于，包含：

运动传动系统，其设置在床身上，用来控制天线罩的运动及修磨，其包含：纵向平动部件、横向平动部件、测试转台部件、旋转部件；

定位夹具、反射面模胎，其分别与运动传动系统的主轴相连，所述的定位夹具一端夹持天线罩，所述的反射面模胎设置在天线罩内部，其外形面为天线罩的外形等距偏置面；

顶紧装置，其顶压天线罩的另一端；

电厚度测试系统，其设置在测试转台部件上，且位于天线罩的一侧，用于实现测试微波信号的发射、接收、处理，得出天线罩的电厚度；

修磨系统，其位于天线罩的另一侧，实现天线罩外形面的磨削校正；

所述的纵向平动部件、横向平动部件、测试转台部件及电厚度测试系统与外部的控制系统相连。

2.如权利要求1所述的天线罩性能测量和在线修正装置，其特征在于，所述的纵向平动部件包含：

X轴伺服电机；

与X轴伺服电机相连的X轴滚珠丝杆；

与X轴滚珠丝杆相联动的X轴导轨；

铺设在X轴导轨上的大拖板；

驱动所述的X轴伺服电机，使得X轴滚珠丝杆转动，并驱动大拖板作纵向移动。

3.如权利要求2所述的天线罩性能测量和在线修正装置，其特征在于，所述的横向平动部件包含：

Z轴伺服电机；

与Z轴伺服电机相连的Z轴滚珠丝杆；

与Z轴滚珠丝杆相联动的中拖板，其位于所述的大拖板上；

驱动所述的Z轴伺服电机，使得Z轴滚珠丝杆转动，并驱动中拖板作横向移动。

4.如权利要求3所述的天线罩性能测量和在线修正装置，其特征在于，所述的测试转台部件包含：

依次相连的W轴伺服电机、W轴减速机和测试转台；

所述的测试转台设置在中拖板上；

驱动所述的W轴伺服电机，使得测试转台在水平面方向上转动。

5.如权利要求1所述的天线罩性能测量和在线修正装置，其特征在于，所述的旋转部件包含依次相连的M轴伺服电机和M轴减速机；所述的M轴减速机输出端与主轴相连；

驱动所述的M轴伺服电机，使得天线罩旋转。

6.如权利要求1所述的天线罩性能测量和在线修正装置，其特征在于，所述的顶紧装置包含：

尾架；

安装在尾架中的顶锥，其顶住天线罩；

移动手柄，其与顶锥相连，旋动所述的移动手柄，使得天线罩端面与定位夹具接触。

7.如权利要求4所述的天线罩性能测量和在线修正装置，其特征在于，所述的电厚度测试系统包含：安装在测试转台上的测试喇叭天线、通过微波电缆与喇叭天线相连的矢量网络分析仪。

8.如权利要求3所述的天线罩性能测量和在线修正装置，其特征在于，所述的修磨系统包含：

修磨机支架，其设置在中拖板上；

安装在修磨机支架的修磨机；

与修磨机输出轴相连的修磨砂轮。

9.如权利要求8所述的天线罩性能测量和在线修正装置，其特征在于，还包含吸尘防尘部件，其包含：

若干防尘罩，所述的防尘罩分别安装在纵向平动部件、横向平动部件上；

吸尘器；

吸尘管，其进口与修磨机相连，出口与吸尘器相连。

10.一种天线罩修正方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

步骤1、将天线罩定位夹具和反射面模胎安装到主轴；

步骤2、天线罩沿主轴方向往天线罩定位夹具的定位锥面推进，旋动移动手柄使天线罩的端面与定位夹具定位端面接触；

步骤3、控制系统生成天线罩电厚度测量运动轨迹，驱动X轴伺服电机、Z轴伺服电机、W轴伺服电机，使得测试转台按照预设轨迹运动，矢量网络分析仪产生测试微波，测试喇叭天线向天线罩发射微波，透过天线罩后由反射面膜胎反射，并由测试喇叭天线接收，传输至矢量网络分析仪，得出天线罩电厚度；

步骤4、控制系统对各个测量点的电厚度数据进行分析处理，并确定性能存在超差的区域和超差量；

步骤5、控制系统针对性能超差区域自动生成天线罩外形坐标测量运动轨迹，驱动激光位移传感器按指定轨迹运动，并测出天线罩每个测量点的坐标；

步骤6、控制系统根据步骤4确定的超差区域和超差量，自动生成天线罩外形修磨运动轨迹，驱动修磨系统按指定轨迹运动运动，实现天线罩外形面的磨削校正；

步骤7、控制系统驱动激光位移传感器按步骤5的运动轨迹测出天线罩修磨后每个测量点的坐标，比较两条外形线的距离变化即可得到实际修磨量。