CN105588536A - 天线反射面表面精度的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线反射面表面精度的测量装置，包括：固定座，用于安装固定待测天线反射面；检测机构，所述检测机构相对所述固定座设置，用于对安装固定于所述固定座的待测天线反射面上至少一组测试点的表面平整度相应进行测量。通过上述实施方式，其结构简单，能够同步且自动的一次性精确测量天线反射面上多个测试点的表面平整度。

Description

天线反射面表面精度的测量装置

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线反射面表面精度的测量装置。

背景技术

天线是无线电波的发射与接收装置。天线的用途很广泛，只要利用电磁波来传递信息的地方都要用到天线，如广播、电视、遥感玩具、手机通信、无线上网、物流快递跟踪服务、电子对抗等等。因天线面的精度直接影响天线的方向图，制约着天线的口面效率和增益，直接决定天线反射面的最短工作波长。抛物面天线反射面是将微小的卫星信号聚集起来，它的精度直接影响对卫星信号的聚集效果。而抛物面天线的核心构件是反射面，反射面的机械精度是结构设计的核心，直接影响天线的电气性能。

为保证抛物面天线工作时电气性能可靠，需要对其反射面的精度进行检测。传统方法中，通常通过将标准曲线样板固定在反射面，并使其旋转对称轴与反射面的旋转对称轴吻合，该样板与反射面的距离沿法线方向测出，具体采用人工方式将一定精度的测量尺插入样板与反射面之间的缝隙，当能够插入时进行人工记录，进而大致测量出天线反射面相应位置的精度。该方式需要采用人工测量及记录，当测量点较多时，测量的工作量较大，容易漏检且测量精度低，导致效率低下且检测不可靠，将影响后续对该天线反射面的使用。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种天线反射面表面精度的测量装置，其结构简单，能够同步且自动的一次性精确测量天线反射面上多个测试点的表面平整度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种天线反射面表面精度的测量装置，包括：固定座，用于安装固定待测天线反射面；检测机构，所述检测机构相对所述固定座设置，用于对安装固定于所述固定座的待测天线反射面上至少一组测试点的表面平整度相应进行测量。

进一步地，所述检测机构包括支撑板及安装于所述支撑板上的至少一组位移传感器，每个所述位移传感器分别对应一个测试点测量。

进一步地，所述支撑板数量至少为一块，所述支撑板的形状与所述待测天线反射面最大口径的纵截面的形状相匹配，各所述位移传感器沿所述支撑板的底部曲线安装，其中，所述位移传感器是电子百分表或电子千分表。

进一步地，所述测量装置包括升降机构，所述检测机构与所述固定座可在升降机构的驱动下靠近或分离。

进一步地，所述升降机构包括步进电机和滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副包括丝杠和套设于所述丝杠上的螺母滑块，所述螺母滑块连接于所述支撑板一端，所述步进电机的转子连接于所述丝杠一端，所述步进电机驱动所述丝杠转动可转换为所述螺母滑块在所述丝杠上的直线运动，进而带动所述支撑板升降。

进一步地，所述固定座是定心底座，所述定心底座包括安装盘、凸起设置于所述安装盘中央的环形台阶以及设置于所述环形台阶中央的轴向伸缩机构，所述环形台阶侧壁沿圆周方向均匀设置有多个贯通孔，所述贯通孔中相应穿设有机械手指，所述机械手指一端抵接所述轴向伸缩机构并可在所述轴向伸缩机构的驱动下径向伸出所述贯通孔。

进一步地，所述轴向伸缩机构包括一气缸或一液压泵，还包括顶端呈斜面的传动杆，所述传动杆顶端抵接所述机械手指一端，所述气缸或所述液压泵的活塞杆连接所述传动杆的底端，活塞杆伸出时所述传动杆顶端的斜面逐步挤压所述机械手指以使其径向伸出；所述测量机构包括一限制所述支撑板压合至所述待测天线反射面的限位机构，其中，所述限位机构包括设置于所述环形台阶内壁的限位板和设置于所述支撑板底部中央的限位块。

进一步地，所述测量装置包括转动机构，所述检测机构与所述定心底座可在所述转动机构的驱动下相对转动。

进一步地，所述定心底座还包括套筒和转轴；转动机构包括步进电机和传动带；所述转轴部分插入所述套筒内、部分穿出所述套筒外，所述安装盘和所述环形台阶设置于所述转轴穿出所述套筒外部分的顶端，所述步进电机的转子通过所述传动带连接至所述转轴穿出所述套筒外部分，其中，所述转轴与所述套筒之间设置有滚珠。

进一步地，所述测量装置包括可作为所述待测天线反射面测量参照面的归零板，其中，所述归零板的形状与所述待测天线反射面最大口径的纵截面的形状相匹配，所述归零板至少对应于待测天线反射面上测试点的表面平整度为零，进而用于对各所述位移传感器的初始值进行调零。

本发明实施方式的天线反射面表面精度的测量装置，其具有如下有益效果：通过设置固定座及检测机构，将待测天线反射面固定至固定座后，该检测机构即对待测天线反射面上至少一组测试点的表面平整度进行测量，能够自动地、同步且一次性精确测量天线反射面上多个测试点的表面平整度，其结构简单，测量效率高，且测量结果可靠性得到极大提高。

附图说明

图1是本发明天线反射面表面精度的测量装置实施方式的剖示图。

图2是图1所示测量装置中支撑板一俯视结构示意图。

图3是图1所示测量装置中支撑板另一侧视结构示意图。

图4是图1所示测量装置中固定座的俯视图。

图5是图1所示测量装置中检测机构与固定座的配合结构放大图。

图6是本发明天线反射面表面精度的测量装置另一实施方式的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

请参阅图1，本发明实施方式的天线反射面表面精度的测量装置，用于对天线反射面表面精度进行测量，具体通过测量天线反射面表面平整度实现表面精度的测量。该测量装置包括：机架1及安装于机架1上的固定座2和检测机构3。其中，固定座2，用于安装固定待测天线反射面4；检测机构3，检测机构3相对固定座2设置，用于对安装固定于固定座2的待测天线反射面4上至少一组测试点的表面平整度相应进行测量，换言之，即测量测试点的表面相对高度。

在具体应用实施方式中，检测机构3包括支撑板31及安装于该支撑板31上的至少一组测距传感器。其中，测距传感器可以是距离传感器和位移传感器32，由于需要测量的是天线反射面表面的精度，需要精度更高，进而优选位移传感器32测量。通常，一组位移传感器32包括多个位移传感器32，每个位移传感器32分别对应一个测试点的表面平整度进行测量。

在一较佳实施方式中，支撑板31数量至少为一块，支撑板31的形状与待测天线反射面4最大口径的纵截面的形状相匹配，各位移传感器32沿支撑板31的底部曲线安装，使用时，只需要转动该支撑板31，就可以对待测天线反射面4上任一条最大口径的纵截面上的测试点进行测量，兼顾了结构简单和成本低廉的优势。该实施方式中，至少能够一次性且同步地对该待测天线反射面4上一条抛物线上的多个测试点的表面平整度进行测量，全自动操作、简单精确，可靠性非常高。其中，位移传感器32可采用非接触式位移传感器利用声光等原理对各测试点的表面平整度进行测量。

如图2所示，当然，支撑板31可以设置为两块及两块以上，各支撑板31的形状与待测天线反射面4最大口径的纵截面的形状相匹配，各位移传感器32沿相应支撑板31的底部曲线安装即可，其中，各支撑板31交叉设置并都经过同一个中心点（或中心线），相邻两支撑板31之间所成角度可任意设置。优选地，各支撑板31之间等弧度设置，比如，支撑板31设置为两块，两块支撑板31交叉设置且相互之间呈90°，该结构能够一次性实现四分度测量，如果需要更多分度测量，可以相应增加支撑板31的数量及调整相邻支撑板31之间的角度参数即可，在此情况下，不需要如后文描述的需要转动机构驱动检测机构3与安装座之间相对转动而实现对待测天线反射面4的多分度检测。

如图3所示，另外，支撑板31可以仍为一块，但支撑板31的底部结构可做出相应调整，如支撑板31底部设置为多个半径不同的环形凸台311以匹配该待测天线反射面4在不同高度处的横截面的形状。当然，需要在各环形凸台311的底部安装不同组位移传感器32，进而分别且同步地对待测天线反射面4不同的横截面上的多组测试点进行测量，同样可以测量该待测天线反射面4的表面平整度，而且也不需要如后文描述的需要转动机构驱动检测机构3与安装座之间相对转动而实现对待测天线反射面4的多分度检测。

优选地，位移传感器32通常采用接触式位移传感器，其测量结果相较于非接触式位移传感器而言，准确性更高，且成本也相对较低。优选地。采用接触式位移传感器时，可以选用电子百分表或电子千分表，电子百分表和电子千分表可以自动读取测量值，方便后续根据所获取的数据判断待测天线反射面表面的精度是否符合要求。其中，位移传感器32常设置于支撑板31上的安装定位槽内，为了保证位移传感器32与天线反射面4的垂直性，支撑板31在制造过程中采用粗加工后先去除应力后再精加工的方式，支撑板31与位移传感器32的安装定位槽一次机加工完成。

进一步地，为配合选用接触式位移传感器如电子百分表或电子千分表的使用，测量装置包括升降机构，检测机构3与固定座2可在升降机构的驱动下靠近或分离，该升降机构的设置能够方便检测机构3与固定座2相互靠近，使该非接触式位移传感器处于较佳的测距范围内。其中，升降机构可以驱动检测机构3升降，或者可以驱动安装座升降。

继续参阅图1，在一具体实施方式中，升降机构驱动检测机构3升降。其中，该升降机构包括步进电机331、滚珠255丝杠333以及设有支架3321的底板332，滚珠255丝杠333包括支撑于支架3321上的丝杠333和套设于丝杠333上的螺母滑块334，螺母滑块334连接于支撑板31一端，步进电机331的转子可通过联轴器3311连接于丝杠333一端，步进电机331的转子转动驱动丝杠333转动，进而将丝杠333的转动转换为螺母滑块334在丝杠333上的直线运动，进而带动支撑板31升降以靠近至待测天线反射面4或者从待测天线反射面4分离开来。更优的，底板332上还设置有两个导轨3322，导轨3322平行于丝杠333设置，螺母滑块334底端对应设有导向槽3341，通过导轨3322与导向槽3341之间的配合有效防止螺母滑块334在丝杠333上直线运动时不会跑偏，进而承载位移传感器32的支撑板31与待测天线反射面4相对位置固定，能够提高最后的测量精度。

结合4和图5参阅，在一较佳实施方式中，该固定座2是定心底座，其中，定心底座包括安装盘21、环形台阶22以及轴向伸缩机构23。该环形台阶22凸起设置于安装盘21中央，而轴向伸缩机构23设置于环形台阶22中央，环形台阶22侧壁沿圆周方向均匀（即等弧长）设置有多个贯通孔（图未示），贯通孔中相应穿设有机械手指24，机械手指24一端抵接轴向伸缩机构23并可在轴向伸缩机构23的驱动下径向伸出贯通孔。安装待测天线反射面4时，待测天线反射面4底部的圆通孔套入环形台阶22并抵接于安装盘21，进一步地，各机械手指24径向伸出紧密抵接待测天线反射面4底部的环形周边，进而实现对待测天线反射面4的稳固固定，能够减少现有技术中采用定位孔固定待测天线反射面4时由于精度公差引起的不同心问题，有助于提高测量精度和可靠性。

继续参阅图4和图5，具体而言，轴向伸缩机构23包括驱动件231和传动杆232。该驱动件231具有直线伸缩性能或者可通过运动形式的转换（如转向运动转换为直线运动）实现直线伸缩性能，为简便，优选为气缸或液压泵；传动杆232顶端呈斜面，主要利用该斜面在轴向上的运动实现半径的变化，传动杆232顶端抵接机械手指24一端，气缸或液压泵的活塞杆连接传动杆232的底端，活塞杆伸出时传动杆232顶端的斜面逐步挤压机械手指24以使其径向伸出。进一步地，各机械手指24呈倒置的台阶状，机械手指24末端抵接于传动杆232的顶部斜面，相应地，安装盘21上设有可供机械手指24伸出的多个容置槽（图未示），其中，每个容置槽内均设有一压缩弹簧（图未示），压缩弹簧一端连接于容置槽内壁上、另一端连接机械手指24首端下方的台阶侧壁，驱动件231伸出时通过传动杆232挤压机械手指24末端伸出贯通孔，此时压缩弹簧受力压缩，而在驱动件231收缩时，在压缩弹簧的弹性作用下可使得机械手指24快速复位。

如图5所示，优选地，测量机构还包括一限制支撑板31压合至待测天线反射面4的限位机构，其中，限位机构包括设置于环形台阶22内壁的限位板221和设置于支撑板31底部中央的限位块34。采用该限位机构，支撑板31不会过于靠近甚至抵接待测天线反射面4，进而不会造成待测天线反射面4变形，也有效地保护了位移传感器32。该限位机构还可以采用程序限位以控制支撑板31不会压合至待测天线反射面4上，而采用本实施例的机械限位结构更加安全可靠，支撑板31永远都不会压合到待测天线反射面4。当然在其它实施例中，还可以结合两者使用。

继续参阅图5，在一较佳实施方式中，测量装置还包括一转动机构，检测机构3与定心底座可在转动机构的驱动下相对转动。其中，转动机构可以驱动检测机构3转动，或者可以驱动定心底座转动。

在一具体实施方式中，转动机构驱动检测机构3转动。定心底座还包括套筒251和转轴252，转动机构包括步进电机253和传动带254，转轴252部分插入套筒251内、部分穿出套筒251外，安装盘21和环形台阶22设置于转轴252穿出套筒251外部分的顶端并与该转轴252保持相对固定，步进电机253的转子通过一传动带254连接至转轴252穿出套筒251外部分，其中，转轴252与套筒251之间设置有滚珠255，减小转轴252与套筒251之间的摩擦，保证转轴252的平滑转动，减小转动产生的噪音。当然，步进电机253和转轴252之间还可以通过如齿轮对啮合的方式进行传动，此处不做具体描述。

前文中，升降机构和转动机构可以由一控制电路板（图未示）控制。

上述实施方式中，测量装置还包括归零板（图未示），该归零板可作为待测天线反射面4测量参照面。具体而言，为匹配支撑板31的形状、结构以对设置于支撑板31底部的位移传感器32进行调校，归零板的形状可与待测天线反射面4最大口径的纵截面的形状相匹配，其中，归零板至少对应于待测天线反射面4上测试点的表面平整度为零，进而用于对各位移传感器32的初始值进行调零。当然，因为对待测天线反射面4测量方案的不同，支撑板31的形状、结构可能发生变化，该归零板的形状、结构也会做出相应的调节，此处不做具体描述。

采用本发明实施方式的测量装置的进行测量的工作流程如下：

（1）对各位移传感器32的初始值进行归零。

具体的，操作顺序为：关闭电源；在安装座上放入归零板；将归零板旋转至归零位；打开电源；按复位键；按启动键；检测机构3下降到预设位置，具体即将安装有位移传感器32的支撑板31下降到位；各位移传感器32全部清零；按复位键；检测机构3上升到预设位置；取出归零板。

（2）对待测天线反射面4进行测量。

具体的，操作顺序为：放入待测天线反射面4；按启动键；检测机构3下降到预定位置；位移传感器32对一组测试点进行测量，并保存数据；再按启动键；自动完成检测机构3上升、并驱动待测天线反射面4旋转，检测机构3下降到预定位置；各位移传感器32对另一组测试点进行测量，并保存数据；检测机构3自动上升到预定位置；取出待测天线反射面4。即完成至少一次四分度测量。

在另一较佳实施方式中，如图6所示，该测量装置还包括一具有显示模块52、存储模块53以及处理模块51的后台终端。其中，处理模块51分别连接显示模块52和存储模块53。具体而言，检测机构3中各位移传感器32测量得到的数据直接传递给处理模块51进行处理，比如，根据所测量的一组数据可以进行连线绘制曲线，进而与标准曲线（该标准曲线通常可以为允许具有最大公差的曲线）进行比对，以判断该天线反射面表面精度是否满足使用要求，数据、图形及判断结果等信息可存储于存储模块53并可由显示模块52直接展示给测试人员。该实施方式，可进一步简化整个测量过程，极大的提高了检测效率。

本发明的天线反射面表面精度的测量装置，通过设置固定座2及检测机构3，将待测天线反射面4固定至固定座2后，该检测机构3即对待测天线反射面4上至少一组测试点的表面平整度进行测量，能够自动地、同步且一次性精确测量天线反射面4上多个测试点的表面平整度，其结构简单，测量效率高，且测量结果可靠性得到极大提高。

上述实施方式所述的天线反射面表面精度的测量装置，尤其适用于对抛物面型天线反射面4的表面精度进行测量，当然也可以适用于其它形状、类型的天线反射面4，而且，也可以适用于其它一些非天线类型的物件，如反射板等，此处不作一一列举。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线反射面表面精度的测量装置，其特征在于，包括：

固定座，用于安装固定待测天线反射面；

检测机构，所述检测机构相对所述固定座设置，用于对安装固定于所述固定座的待测天线反射面上至少一组测试点的表面平整度相应进行测量。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：

所述检测机构包括支撑板及安装于所述支撑板上的至少一组位移传感器，每个所述位移传感器分别对应一个测试点测量。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于：

所述支撑板数量至少为一块，所述支撑板的形状与所述待测天线反射面最大口径的纵截面的形状相匹配，各所述位移传感器沿所述支撑板的底部曲线安装，其中，所述位移传感器是电子百分表或电子千分表。

4.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于：

所述测量装置包括升降机构，所述检测机构与所述固定座可在升降机构的驱动下靠近或分离。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于：

所述升降机构包括步进电机和滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副包括丝杠和套设于所述丝杠上的螺母滑块，所述螺母滑块连接于所述支撑板一端，所述步进电机的转子连接于所述丝杠一端，所述步进电机驱动所述丝杠转动可转换为所述螺母滑块在所述丝杠上的直线运动，进而带动所述支撑板升降。

6.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于：

所述固定座是定心底座，所述定心底座包括安装盘、凸起设置于所述安装盘中央的环形台阶以及设置于所述环形台阶中央的轴向伸缩机构，所述环形台阶侧壁沿圆周方向均匀设置有多个贯通孔，所述贯通孔中相应穿设有机械手指，所述机械手指一端抵接所述轴向伸缩机构并可在所述轴向伸缩机构的驱动下径向伸出所述贯通孔。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于：

所述轴向伸缩机构包括一气缸或一液压泵，还包括顶端呈斜面的传动杆，所述传动杆顶端抵接所述机械手指一端，所述气缸或所述液压泵的活塞杆连接所述传动杆的底端，活塞杆伸出时所述传动杆顶端的斜面逐步挤压所述机械手指以使其径向伸出；

所述测量机构包括一限制所述支撑板压合至所述待测天线反射面的限位机构，其中，所述限位机构包括设置于所述环形台阶内壁的限位板和设置于所述支撑板底部中央的限位块。

8.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于：

所述测量装置包括转动机构，所述检测机构与所述定心底座可在所述转动机构的驱动下相对转动。

9.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于：

所述定心底座还包括套筒和转轴；转动机构包括步进电机和传动带；所述转轴部分插入所述套筒内、部分穿出所述套筒外，所述安装盘和所述环形台阶设置于所述转轴穿出所述套筒外部分的顶端，所述步进电机的转子通过所述传动带连接至所述转轴穿出所述套筒外部分，其中，所述转轴与所述套筒之间设置有滚珠。

10.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于：

所述测量装置包括可作为所述待测天线反射面测量参照面的归零板，其中，所述归零板的形状与所述待测天线反射面最大口径的纵截面的形状相匹配，所述归零板至少对应于待测天线反射面上测试点的表面平整度为零，进而用于对各所述位移传感器的初始值进行调零。