CN104457553B - 一种大跨距天线主轴扭转度的检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大跨距天线主轴扭转度的检测装置，包括天线，其左、右两端分别通过法兰盘与左旋转主轴、右旋转主轴相连，左旋转主轴和左轴承座上安装用于检测左旋转主轴旋转角度的左角度检测装置，右旋转主轴和右轴承座上安装用于检测右旋转主轴旋转角度的右角度检测装置，左角度检测装置、右角度检测装置的信号输出端均与计数器的信号输入端相连，计数器的信号输出端作为本装置的信号输出端。本发明还公开了一种大跨距天线主轴扭转度的检测方法；同时检测天线两端旋转主轴的实时旋转角度，并通过计数器计数，再计算出两端旋转角度差值，该差值与天线主轴的扭转度成正比，通过RS485串口送出角度差值给后续的驱动器，作为进一步动作的判断依据。

Description

一种大跨距天线主轴扭转度的检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及微波天线检测技术领域，尤其是一种大跨距天线主轴扭转度的检测装置及其检测方法。

背景技术

大型固定式微波天线常用于战略预警和深空探测，在国家防御和太空科学研究中发挥着非常重要的作用。对于方位固定、俯仰角度可调的天线系统，采用大跨距双机驱动旋转主轴，进而带动天线转动是一种可选择的形式。由于大部分微波天线的抗扭性能差，如何保证双机同步驱动的同时避免产生过大的扭力，以避免造成对天线精度的破坏，是必须要考虑和解决的问题，实现旋转主轴扭转度的实时检测则是最基本的要求。

目前没有公开资料介绍关于大跨距天线主轴扭转度的检测方法。对于现有装备的具备仰角调整功能的天线系统，为了避免上述问题的产生，大部分直接采用在天线中部安装单一驱动机构来调整天线的仰角，同时也带来了系统布局困难、外形不美观以及驱动能力受限等缺点。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种能够实时检测出天线主轴两端的扭转量和不同步程度，为系统做出控制决策提供判断依据，避免对天线精度造成破坏的大跨距天线主轴扭转度的检测装置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种大跨距天线主轴扭转度的检测装置，包括天线，其左、右两端分别通过法兰盘与左旋转主轴、右旋转主轴相连，左轴承座与左旋转主轴过盈配合，右轴承座与右旋转主轴过盈配合，所述左旋转主轴和左轴承座上安装用于检测左旋转主轴旋转角度的左角度检测装置，所述右旋转主轴和右轴承座上安装用于检测右旋转主轴旋转角度的右角度检测装置，左角度检测装置、右角度检测装置的信号输出端均与计数器的信号输入端相连，计数器的信号输出端作为本装置的信号输出端。

所述左角度检测装置由第一钢栅尺、第一读数头和第一电缆组成，第一钢栅尺套设在左旋转主轴的轴身上，第一读数头固定安装在左轴承座上，第一读数头与第一钢栅尺之间有间隙；所述右角度检测装置由第二钢栅尺、第二读数头和第二电缆组成，第二钢栅尺套设在右旋转主轴的轴身上，第二读数头固定安装在右轴承座上，第二读数头与第二钢栅尺之间有间隙；所述计数器由电缆接口电路、可编程控制器PLC和开关电源组成，电缆接口电路分别与可编程控制器PLC、开关电源双向通讯。

所述第一读数头通过第一电缆与计数器的信号输入端相连，所述第二读数头通过第二电缆与计数器的信号输入端相连；所述电缆接口电路分别接市电电源线、RS485串口线、第一电缆和第二电缆。

所述可编程控制器PLC由左脉冲计数模块、右脉冲计数模块、计算模块和485通信模块组成，所述左脉冲计数模块、右脉冲计数模块的输入端与电缆接口电路的输出端相连，所述左脉冲计数模块、右脉冲计数模块的输出端与计算模块的输入端相连，计算模块的输出端与485通信模块的输入端相连，485通信模块的输出端与电缆接口电路的输入端相连。

所述可编程控制器PLC采用CPU226模块。

本发明的另一目的在于提供一种大跨距天线主轴扭转度的检测方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）计数器上电，在天线仰角的调整过程中，左角度检测装置的第一读数头、右角度检测装置中的第二读数头发出左旋转主轴、右旋转主轴旋转角度的脉冲；

（2）计数器接收第一、二读数头输入的脉冲，并分别进行计数；

（3）计数器实时计算两组计数值的差值；

（4）计数器定时启动串口输出功能，把两组计数值和两者差值输出。

所述计数器的左脉冲计数模块、右脉冲计数模块分别记录左角度检测装置、右角度检测装置发送来的脉冲个数，随后将数据传递给计数器的计算模块执行减法，最后通过计数器的485通信模块将表示旋转主轴扭转度的数据发送出去。

由上述技术方案可知，本发明可以同时检测天线两端旋转主轴的实时旋转角度，并通过计数器计数，再计算出两端旋转角度差值，该差值与天线主轴的扭转度成正比，通过RS485串口输出角度差值给后续的驱动器，作为进一步动作的判断依据。本发明适用于双机驱动天线仰角调整系统，且跨距大，天线刚性差、精度要求高的场合；采用间接测量的方法实现了天线扭转度的测量，可行性较强，易于工程化；由于左、右角度检测装置的测量精度和分辨率较高，所以整套系统测量精度和灵敏度高。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图。

图2为图1中左/右角度检测装置的组成和安装示意图。

图3为图 1中计数器的电路框图。

图4为图3中可编程控制器PLC的电路框图。

图5为本发明的工作流程图。

具体实施方式

一种大跨距天线主轴扭转度的检测装置，包括天线10，其左、右两端分别通过法兰盘与左旋转主轴20、右旋转主轴30相连，左轴承座40与左旋转主轴20过盈配合，右轴承座50与右旋转主轴30过盈配合，所述左旋转主轴20和左轴承座40上安装用于检测左旋转主轴20旋转角度的左角度检测装置60，所述右旋转主轴30和右轴承座50上安装用于检测右旋转主轴30旋转角度的右角度检测装置70，左角度检测装置60、右角度检测装置70的信号输出端均与计数器80的信号输入端相连，计数器80的信号输出端作为本装置的信号输出端，如图1所示。左轴承座40、右轴承座50同时通过螺栓与大地相连，用于支撑天线10及旋转主轴，并为天线10旋转减小摩擦。

如图2所示，所述左角度检测装置60由第一钢栅尺61、第一读数头62和第一电缆63组成，第一钢栅尺61套设在左旋转主轴20的轴身上，第一读数头62固定安装在左轴承座40上，第一读数头62与第一钢栅尺61之间有间隙；所述右角度检测装置70由第二钢栅尺71、第二读数头72和第二电缆73组成，第二钢栅尺71套设在右旋转主轴30的轴身上，第二读数头72固定安装在右轴承座50上，第二读数头72与第二钢栅尺71之间有间隙；如图3所示，所述计数器80由电缆接口电路81、可编程控制器PLC 82和开关电源 83组成，电缆接口电路81分别与可编程控制器PLC 82、开关电源 83双向通讯，计数器80计数左角度检测装置60和右角度检测装置70发出的脉冲，经过计算比较，通过RS485串口送出旋转主轴扭转度的数据。所述第一、二钢栅尺61、71和第一、二读数头62、72是市购的成套传感器，钢栅尺的型号为WMR-302-1015-01，读数头的型号为WMK-302.4-1015-5-3。

如图1、3所示，所述第一读数头62通过第一电缆63与计数器80的信号输入端相连，所述第二读数头72通过第二电缆73与计数器80的信号输入端相连；所述电缆接口电路81分别接市电电源线、RS485串口线、第一电缆63和第二电缆73。如图4所示，所述可编程控制器PLC 82由左脉冲计数模块、右脉冲计数模块、计算模块和485通信模块组成，所述左脉冲计数模块、右脉冲计数模块的输入端与电缆接口电路81的输出端相连，所述左脉冲计数模块、右脉冲计数模块的输出端与计算模块的输入端相连，计算模块的输出端与485通信模块的输入端相连，485通信模块的输出端与电缆接口电路81的输入端相连。所述可编程控制器PLC 82采用CPU226模块。220V市电经过市电电源线到电缆接口电路81，再通过开关电源 83将市电转换为直流电源给第一、二读数头62、72供电，市电直接经电缆接口电路81给可编程控制器PLC供电。

如图5所示，在工作时，首先，计数器80上电，在天线10仰角的调整过程中，左角度检测装置60的第一读数头62、右角度检测装置70中的第二读数头72发出左旋转主轴20、右旋转主轴30旋转角度的脉冲；其次，计数器80接收第一、二读数头62、72输入的脉冲，并分别进行计数；再次，计数器80实时计算两组计数值的差值；最后，计数器80定时启动串口输出功能，把两组计数值和两者差值输出。若该差值为零，则说明左右电机实现了同步驱动，否则，则说明天线10被扭转，存在扭转度，需要被调整。

所述计数器80的左脉冲计数模块、右脉冲计数模块分别记录左角度检测装置60、右角度检测装置70发送来的脉冲个数，随后将数据传递给计数器80的计算模块执行减法，最后通过计数器80的485通信模块将表示旋转主轴扭转度的数据发送出去。

在本发明专利的实施例中，通讯硬件采用RS485实现。自定义的通讯格式如表1所示，报文以字节为单位进行传输（数据均为十六进制），数据更新率为50Hz。传输的每个字节包含1个起始位、8个数据位，无校验、1个停止位。波特率设为9600bps，无奇偶校验，8个数据位、1个停止位。

表1

综上所述，本发明是由左角度检测装置60、右角度检测装置70、计数器80作为检测手段，以由天线10、左旋转主轴20、右旋转主轴30、左轴承座40、右轴承座50组成的大跨距天线10仰角调整系统为被测对象，实现了该系统的天线10扭转度的实时检测，并把检测结果通过串口送到后续的驱动系统作为进一步动作调整的判断依据。本发明专利很好的实现了双电机驱动的大跨距、高精度、低刚度天线仰角调整系统的天线主轴的扭转度检测。

Claims (7)

1.一种大跨距天线主轴扭转度的检测装置，包括天线，其左、右两端分别通过法兰盘与左旋转主轴、右旋转主轴相连，左轴承座与左旋转主轴过盈配合，右轴承座与右旋转主轴过盈配合，其特征在于：所述左旋转主轴和左轴承座上安装用于检测左旋转主轴旋转角度的左角度检测装置，所述右旋转主轴和右轴承座上安装用于检测右旋转主轴旋转角度的右角度检测装置，左角度检测装置、右角度检测装置的信号输出端均与计数器的信号输入端相连，计数器的信号输出端作为本大跨距天线主轴扭转度的检测装置的信号输出端；所述左角度检测装置由第一钢栅尺、第一读数头和第一电缆组成，第一钢栅尺套设在左旋转主轴的轴身上，第一读数头固定安装在左轴承座上，第一读数头与第一钢栅尺之间有间隙；所述右角度检测装置由第二钢栅尺、第二读数头和第二电缆组成，第二钢栅尺套设在右旋转主轴的轴身上，第二读数头固定安装在右轴承座上，第二读数头与第二钢栅尺之间有间隙。

2.根据权利要求1所述的一种大跨距天线主轴扭转度的检测装置，其特征在于：所述计数器由电缆接口电路、可编程控制器PLC和开关电源组成，电缆接口电路分别与可编程控制器PLC、开关电源双向通讯。

3.根据权利要求2所述的一种大跨距天线主轴扭转度的检测装置，其特征在于：所述第一读数头通过第一电缆与计数器的信号输入端相连，所述第二读数头通过第二电缆与计数器的信号输入端相连；所述电缆接口电路分别接市电电源线、RS485串口线、第一电缆和第二电缆。

4.根据权利要求2所述的一种大跨距天线主轴扭转度的检测装置，其特征在于：所述可编程控制器PLC由左脉冲计数模块、右脉冲计数模块、计算模块和485通信模块组成，所述左脉冲计数模块、右脉冲计数模块的输入端与电缆接口电路的输出端相连，所述左脉冲计数模块、右脉冲计数模块的输出端与计算模块的输入端相连，计算模块的输出端与485通信模块的输入端相连，485通信模块的输出端与电缆接口电路的输入端相连。

5.根据权利要求2所述的一种大跨距天线主轴扭转度的检测装置，其特征在于：所述可编程控制器PLC采用CPU226模块。

6.一种如权利要求1所述的大跨距天线主轴扭转度的检测装置的检测方法，其特征在于该方法包括下列顺序的步骤：

(1)计数器上电，在天线仰角的调整过程中，左角度检测装置的第一读数头、右角度检测装置中的第二读数头发出左旋转主轴、右旋转主轴旋转角度的脉冲；

(2)计数器接收第一、二读数头输入的脉冲，并分别进行计数；

(3)计数器实时计算两组计数值的差值；

(4)计数器定时启动串口输出功能，把两组计数值和两者差值输出。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：所述计数器的左脉冲计数模块、右脉冲计数模块分别记录左角度检测装置、右角度检测装置发送来的脉冲个数，随后将数据传递给计数器的计算模块执行减法，最后通过计数器的485通信模块将表示旋转主轴扭转度的数据发送出去。