CN107986115B - 一种网状天线高精度张力索网单元制作方法 - Google Patents

Abstract

一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，包括如下步骤：步骤一、将线位移执行机构(2)上的活动基准(4)调至零位，使用经纬仪测试系统对固定基准(3)与活动基准(4)之间的距离进行标定；步骤二、将张力索的一端制成第一固定环，然后将第一固定环套在固定基准(3)上；步骤三、将张力索的另一端作为自由端对折后，将压接端子套在对折部分的张力索上制成活动环；步骤四、将步骤三中的活动环套在步骤一中的活动基准(4)上，然后将张力索的自由端绕过预张力加载装置(6)后施加张力；步骤五、控制线位移执行机构(2)移动，线位移执行机构(2)带动活动基准(4)移动到预置位置后，将步骤三中的压接端子压紧，制成第二固定环。

Description

一种网状天线高精度张力索网单元制作方法

技术领域

本发明涉及一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，属于星载网状天线制造技术领域。

背景技术

卫星天线的型面精度是衡量、评价天线质量的重要指标，它不仅直接影响天线的口面效率，决定了天线可工作的最短波长，而且还影响天线方向图的主瓣宽度和旁瓣结构。对于大型的、高精度的、柔性的网状天线,天线型面主要由天线柔性张力索网进行保持，天线型面精度主要由柔性天线张力索网的制造精度来保证,而柔性张力索网又由数百根张力索网单元拼接而成,所以张力索单元的加工精度决定了张力索网的制造精度,从而决定了网状天线型面制造精度，且对于高精度的网状天线，天线的型面精度要求更高，对于网状天线张力索网制造精度要求也高，必然要求构成网状天线张力索网的张力索网单元加工精度要求更高。传统的加工手段，加工精度很低，一般在毫米量级；现有的高精度加工装置并不能直接进行张力索网单元的加工，进行张力索网单元加工必须设计专用的加工装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，该方法通过网状天线高精度张力索网单元制作装置来实现，通过该高精度装置进行张力索网单元的高精度制作，保证高精度张力索网的制造，完成高精度网状天线型面制造，减少高精度网状天线研制阶段型面调整次数，提高网状天线研制效率。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，包括如下步骤：

步骤一、将线位移执行机构上的活动基准调至零位，使用经纬仪测试系统对固定基准与活动基准之间的距离进行标定；

步骤二、将张力索的一端制成第一固定环，根据张力索网单元的理论加工长度和步骤一中的标定结果，确定制作张力索网单元的固定基准，然后将第一固定环套在固定基准上；

步骤三、将张力索的另一端作为自由端对折后，将压接端子套在对折部分的张力索上制成活动环；

步骤四、将步骤三中的活动环套在步骤一中的活动基准上，然后将张力索的自由端绕过预张力加载装置后施加张力；

步骤五、控制线位移执行机构移动，线位移执行机构带动活动基准移动到预置位置后，将步骤三中的压接端子压紧，制成第二固定环；剪断张力索自由端的剩余部分。

上述网状天线高精度张力索网单元制作方法，网状天线高精度张力索网单元制作方法采用网状天线高精度张力索网单元制作装置实现，网状天线高精度张力索网单元制作装置包括：操作台、线位移执行机构、固定基准、活动基准、控制显示系统、预张力加载装置；

所述线位移执行机构安装在操作台上表面的一侧，固定基准安装在操作台的上表面，预张力加载装置安装在操作台的一端，活动基准安装在线位移执行机构上；所述线位移执行机构用于实现高精度的位置移动；所述控制显示系统用于控制线位移执行机构，并实时显示张力索网单元的制作长度及精度。

上述网状天线高精度张力索网单元制作方法，所述固定基准和活动基准均包括固定组件和活动组件，固定基准的固定组件预先安装在操作台的上表面，活动基准的固定组件预先安装在线位移执行机构上，活动组件可拆卸的固定在固定组件上。

上述网状天线高精度张力索网单元制作方法，所述固定组件为锥台和圆柱组合结构，锥台的表面采用4号莫氏锥度，圆柱体远离锥台的一端的外表面锥削有两个相对的平面；固定组件内设有通孔，在圆柱端的通孔内设有凸台；上述凸台用于固定组件与操作台，或，固定组件与线位移执行机构连接时的限位。

上述网状天线高精度张力索网单元制作方法，所述活动组件的一端设有锥孔，锥孔的表面采用4号莫氏锥度，用于与固定组件可拆卸的固定；活动组件的另一端设有销轴，所述销轴为阶梯状圆柱，沿锥孔到销轴方向，阶梯状圆柱的直径依次减小。

上述网状天线高精度张力索网单元制作方法，所述活动基准、固定基准、预张力加载装置在同一条直线上；所述固定基准位于活动基准和预张力加载装置之间。

上述网状天线高精度张力索网单元制作方法，所述操作台上安装有多个等间距的固定基准，固定基准之间的间距为400mm～500mm，间距精度为±0.05mm。

上述网状天线高精度张力索网单元制作方法，所述步骤二中，当制作张力索网单元的长度超过线位移执行机构的最大移动距离时，将张力索网单元的长度减去N个固定基准的间距，使剩余长度不大于线位移执行机构的最大移动距离，根据计算得到的N即确定制作张力索网单元的固定基准的位置。

上述网状天线高精度张力索网单元制作方法，所述网状天线高精度张力索网单元制作装置制作张力索网单元的长度范围为60～2500mm，长度精度为±0.05mm。

上述网状天线高精度张力索网单元制作方法，所述第一固定环和第二固定环的直径与张力索网单元安装在网状天线上的直径相等；所述预张力加载装置施加的张力等于张力索网单元安装在网状天线上的承受的张力。

上述网状天线高精度张力索网单元制作方法，压接端子压紧过程中，对压接处点J133胶，用于增加张力索网单元的制作强度，然后用压接钳将压接端子压紧。

上述网状天线高精度张力索网单元制作方法，张力索由碳纤维内芯与聚酰亚胺外套组成。

上述网状天线高精度张力索网单元制作方法，网状天线高精度张力索网单元制作方法的应用于星载网状天线制造。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

(1)本发明制作方法简单，操作一致性好，加工长度和精度远高于现有技术方案；通过网状天线高精度张力索单元制作装置来实现，加工张力索单元的长度远远超过现有线位移执行机构的500mm，且加工精度可达±0.05mm；

(2)本发明的固定基准采用国际上成熟的莫氏锥度配合，标定后的重复定位精度能达到0.005mm；可保证张力索单元加工精度的一致性，减少了高精度网状天线研制阶段型面调整次数，大幅提高了网状天线研制效率；

(3)本发明的工作台采用三零级的大理石台面，该台面长期天然时效，组织结构均匀，线胀系数极小，能达到0.001mm/m；确保了固定基准、线位移执行机构、活动基准的位置一致性；

(4)本发明的活动基准与固定基准采用光学的测量手段标定，标定精度能达到0.05mm，提高了加工过程中的精度控制水平；

(5)本发明的第一固定环和第二固定环的直径与张力索网单元安装在网状天线上的直径相等，预张力加载装置施加的张力等于张力索网单元安装在网状天线上的承受的张力，保证了张力索单元的长度加工精度与实际网状天线安装过程中安装长度和受力的一致性；

(6)本发明的压接端子压紧过程中，对压接处进行了点J133胶，增加了张力索网单元的制作强度，进一步提升了压接端子的压紧牢固性。

附图说明

图1为本发明方法的步骤流程图；

图2为本发明的网状天线高精度张力索网单元制作装置结构示意图；

图3为本发明方法活动环的制作示意图；

图4为本发明方法固定基准结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

网状天线张力索网单元通过张力索单元在网状天线张力索单元制作装置上加工而成，网状天线张力索网单元加工精度由张力索网单元制作装置来决定，加工高精度张力索网单元，必须研制一种高精度张力索单元制作装置，高精度的张力索网单元制作装置保证了高精度张力索网的制造，从而保证了高精度网状天线型面的制造，减少了高精度网状天线研制阶段型面精度的调整次数，提高了高精度网状天线的研制效率。张力索网单元制作时要求单元两端成固定环并用压接端子进行压接，压接端子压接时在压接处点J133胶加强，增加张力索网单元的制作强度，考虑到张力索松弛与加载状态下长度的区别，为保证高精度张力索网单元的加工，张力索网单元制作时需通过制作装置对张力索制作时预置工作状态下张力。

图1为本发明方法的步骤流程图，通过设计一种网状天线高精度张力索网单元制作装置，按照张力索单元制作工艺方法，使用该高精度张力索网单元制作装置进行张力索网单元的制作，解决张力索网单元制作精度不高，效率低下等问题。通过使用一种网状天线高精度张力索网单元制作装置及方法进行高精度张力索网单元制作，可极大提高张力索网单元的加工精度，保证高精度张力索网的制造精度，提高网状天线的网面制造精度。

本发明提出了一种网状天线高精度张力索网单元制作方法,该方法通过设计一种网状天线高精度张力索单元制作装置来实现，该高精度张力索单元制作装置包括操作台1、线位移执行机构2、固定基准3、活动基准4、控制显示系统5、预张力加载装置6，如图2所示。网状天线高精度张力索单元的制作需要张力索、压接端子、J133胶。

张力索由碳纤维内芯与聚酰亚胺外套组成，其中张力索的主要性能依靠碳纤维内芯，使用过程中碳纤维内芯为主要承力部分，聚酰亚胺外套为保护部分。为了保证张力索单元在使用过程中碳纤维内芯为承力部分，进行张力索网单元制作过程中需将聚酰亚胺外套相对碳纤维内芯进行窜动，使得聚酰亚胺外套始终处于松弛状态，从而保证碳纤维内芯为主要承力部分。

操作台1为网状天线高精度张力索网单元制作装置的主要支撑结构，该支撑结构下方地脚高低可调，调节台面的水平度，且可实现推移行走功能。操作台1中的大理石台面为网状天线高精度张力索网单元制作装置工作台面，主要用于线位移执行机构2、固定基准3、活动基准4、控制显示系统5、预张力加载装置6等的支撑，其中大理石台面为三零级的大理石台面，该台面长期天然时效，组织结构均匀，线胀系数极小，能达到0.001mm/m，稳定性高。

线位移执行机构2为网状天线高精度张力索网单元制作装置的主要工作装置，该装置为一种高精度可移动装置，通过该高精度装置的移动可以实现不同长度高精度张力索网单元的制作，该装置选用Pi公司的精密直流电机平移台，该精密直流电机平移台技术成熟，广泛应用于定位平台，其有效行程为508mm，且该平移台自带光栅尺传感器，可以直接测距，精度为±0.05μm。

固定基准3如图3所示，用于张力索网单元制作时张力索固定端的固定，本实施例通过设计5个间隔500mm的固定基准，可有效提高张力索网单元的长度加工范围，可使张力索加工范围从仅仅依靠线位移执行机构最大量程的508mm提高到2500mm，在大理石台面上1设计安装5个固定基准转接装置3，每个固定基准装置分为固定组件32与活动组件31。固定组件32为锥台和圆柱组合结构，锥台的表面采用4号莫氏锥度，圆柱体远离锥台的一端的外表面锥削有两个相对的平面，一方面可以减重，另一方面方便固定组件的复装；固定组件32内设有通孔，在圆柱端的通孔内设有凸台；固定组件32利用M8的螺钉与操作台1或线位移执行机构2连接，凸台用于螺钉连接的限位。活动组件31的一端设有锥孔，锥孔的表面采用4号莫氏锥度，用于与固定组件32可拆卸的固定；活动组件31的另一端设有销轴，销轴为阶梯状圆柱，沿锥孔到销轴方向，阶梯状圆柱的直径依次减小，最小直径为2mm。固定组件32的下部为柱体，表面为凹进的双曲面，既美观又符合人机工程学原理，在固定组件拆卸时，提供方便的着力点，方便拆卸。固定组件32预先安装在大理石台面1上或线位移执行机构2上，用于静配合以精确定位，利用摩擦力的原理，可以传递一定的扭矩。固定组件32与活动组件31是锥度配合，便于拆卸，在同一锥度的一定范围内，活动组件31可以自由的拆装替换，拆卸后重装也不会影响其中心位置。

活动基准4设计安装在线位移执行机构2上，其结构与固定基准3相同，用于张力索网单元制作时张力索自由端的固定，活动基准装置上同样设计有挂张力索活动环的销轴，在制作张力索网单元之前首先对大理石台面上固定基准3上销轴轴心与活动基准上4的销轴轴心相对位置关系进行标校，具体标校时，使线位移执行机构2处于零位，测得活动基准4与各固定基准3之间的距离。该结果即为各种固定基准装置所能加工张力索网单元的最小长度，各个固定基准3加工张力索网单元的最小长度加线位移执行机构2的最大活动范围508mm，即为各个固定基准装置所能加工张力索网单元的最大长度。

控制显示系统5主要用于线位移执行机构2的控制，且显示系统可实时显示张力索网单元制作时的长度及精度，并可对张力索网单元制作长度及精度进行留存，数据方便追溯。

预张力加载装置6对张力索网单元加工时施加预置张力，即张力索网单元制作在带载状态下进行，模拟张力索网单元工作张力，可大大提高张力索网单元加工精度，提高张力索网制造精度，减少网状天线研制阶段型面精度调整次数，提高网状天线研制效率。

活动基准4、固定基准3、预张力加载装置6在同一条直线上；所述固定基准3位于活动基准4和预张力加载装置6之间。多个等间距的固定基准3之间的间距为400mm～500mm，间距精度为±0.05mm。

使用本发明进行高精度张力索网单元制作，主要按照如下步骤进行：

步骤101、开启网状天线高精度张力索单元制作装置电源，操作线位移执行机构上活动基准运动至零位，建立经纬仪测试系统，使用经纬仪测试系统对大理石台面上5个固定基准与线位移执行机构上活动基准之间的固定距离分别进行测试标定，标定完成后即可得到每一固定基准与线位移执行机构零位之间的绝对距离，因线位移执行机构活动范围为0～508mm，所以根据所有固定基准与线位移执行机构的零位距离及线位移执行机构的活动范围即可得出高精度张力索网单元制作装置张力索网单元加工范围。

步骤102、将张力索一端制成一个活动环，在压接处点胶J133，胶J133的粘接剂与固化剂配比为5:1，采用牙签滴胶于压接处，压接后无余胶溢出为准，并在张力索上套装压接端子，使用专用压接钳将压接端子挤压不小于2秒钟，压接完成后取下压接钳，即完成张力索一端压接。根据张力索网单元理论加工长度，在网状天线高精度张力索单元制作装置上选择适合张力索网单元长度范围的固定基准，当制作张力索网单元的长度超过线位移执行机构2的最大移动距离时，将张力索网单元的长度减去N个固定基准3的间距，使剩余长度不大于线位移执行机构2的最大移动距离，根据计算得到的N即确定制作张力索网单元的固定基准3的位置。将压接好的第一端张力索第一固定环挂在网状天线高精度张力索单元制作装置合适的固定基准上。网状天线高精度张力索网单元制作装置制作张力索网单元的长度范围为60～2500mm，长度精度为±0.05mm。第一固定环的直径与张力索网单元安装在网状天线上的直径相等。

步骤103、将张力索的另一端折回后穿入压接端子，将穿入压接端子后的活索环套在线位移执行机构上活动基准上，如图4所示。

步骤104、张力索自由端绕过预张力加载装置张力换向装置后悬挂配重，预张力加载装置6施加的张力等于张力索网单元安装在网状天线上的承受的张力。

步骤105、待线位移执行机构上活动基准走到位后，在张力索自由端的压接端子处点胶,并将压接端子移动到点胶处，压接钳压接第二端的压接端子，制成第二固定环。压接完成后松开预张力加载装置张力索自由端悬挂的配重。在张力索网绳靠张力索自由端一侧索压接端子根部向外延伸2mm处，剪断张力索自由端。第二固定环的直径与张力索网单元安装在网状天线上的直径相等。

点击控制显示系统5的标签打印机按钮，打印张力索网单元标签，将打印好的标签粘贴在制作完成的张力索网单元上，标签粘贴时粘贴在靠近张力索网单元一端端部200mm左右处。

张力索网单元加工完成后，操作线位移执行机构上活动基准回退一段距离，使张力索网单元松弛，取下张力索网单元存放，操作线位移执行机构活动基准回到零位，即完成一根张力索网单元的制作。本网状天线高精度张力索网单元制作装置的活动基准4、固定基准3、预张力加载装置6均可实现同时加工两根张力索，在共用线位移执行机构2的情况下，可同时制作两根长度一致的张力索网单元，能够提高加工效率和加工一致性。

网状天线高精度张力索网单元制作方法的应用于星载网状天线制造。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (13)

1.一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将线位移执行机构(2)上的活动基准(4)调至零位，使用经纬仪测试系统对不同安装位置的固定基准(3)与活动基准(4)之间的距离进行标定；

步骤二、将张力索的一端制成第一固定环，根据张力索网单元的理论加工长度和步骤一中的标定结果，确定固定基准(3)的最终安装位置，然后将第一固定环套在固定基准(3)上；

步骤三、将张力索的另一端作为自由端对折后，将压接端子套在对折部分的张力索上制成活动环；

步骤四、将步骤三中的活动环套在步骤一中的活动基准(4)上，然后将张力索的自由端绕过预张力加载装置(6)后施加张力；

步骤五、控制线位移执行机构(2)移动，线位移执行机构(2)带动活动基准(4)移动到预置位置后，将步骤三中的压接端子压紧，制成第二固定环；剪断张力索自由端的剩余部分。

2.根据权利要求1所述的一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：网状天线高精度张力索网单元制作方法采用网状天线高精度张力索网单元制作装置实现，网状天线高精度张力索网单元制作装置包括：操作台(1)、线位移执行机构(2)、固定基准(3)、活动基准(4)、控制显示系统(5)、预张力加载装置(6)；

所述线位移执行机构(2)安装在操作台(1)上表面的一侧，固定基准(3)安装在操作台(1)的上表面，预张力加载装置(6)安装在操作台(1)的一端，活动基准(4)安装在线位移执行机构(2)上；所述线位移执行机构(2)用于实现高精度的位置移动；所述控制显示系统(5)用于控制线位移执行机构(2)，并实时显示张力索网单元的制作长度及精度。

3.根据权利要求2所述的一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：所述固定基准(3)和活动基准(4)均包括固定组件(32)和活动组件(31)，固定基准(3)的固定组件(32)预先安装在操作台(1)的上表面，活动基准(4)的固定组件(32)预先安装在线位移执行机构(2)上，活动组件(1)可拆卸的固定在固定组件(32)上。

4.根据权利要求3所述的一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：所述固定组件(32)为锥台和圆柱组合结构，锥台的表面采用4号莫氏锥度，圆柱体远离锥台的一端的外表面锥削有两个相对的平面；固定组件(32)内设有通孔，在圆柱端的通孔内设有凸台；上述凸台用于固定组件(32)与操作台(1)连接时的限位。

5.根据权利要求3所述的一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：所述活动组件(31)的一端设有锥孔，锥孔的表面采用4号莫氏锥度，用于与固定组件(32)可拆卸的固定；活动组件(31)的另一端设有销轴，所述销轴为阶梯状圆柱，沿锥孔到销轴方向，阶梯状圆柱的直径依次减小。

6.根据权利要求2所述的一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：所述活动基准(4)、固定基准(3)、预张力加载装置(6)在同一条直线上；所述固定基准(3)位于活动基准(4)和预张力加载装置(6)之间。

7.根据权利要求2～6之一所述的一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：所述操作台(1)上安装有多个等间距的固定基准(3)，固定基准(3)之间的间距为400mm～500mm，间距精度为±0.05mm。

8.根据权利要求2～6之一所述的一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：所述步骤二中，当制作张力索网单元的长度超过线位移执行机构(2)的最大移动距离时，将张力索网单元的长度减去N个固定基准(3)的间距，使剩余长度不大于线位移执行机构(2)的最大移动距离，根据计算得到的N即确定制作张力索网单元的固定基准(3)的位置。

9.根据权利要求2～6之一所述的一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：所述网状天线高精度张力索网单元制作装置制作张力索网单元的长度范围为60～2500mm，长度精度为±0.05mm。

10.根据权利要求1～6之一所述的一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：所述第一固定环和第二固定环的直径与张力索网单元安装在网状天线上的直径相等；所述预张力加载装置(6)施加的张力等于张力索网单元安装在网状天线上的承受的张力。

11.根据权利要求1～6之一所述的一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：压接端子压紧过程中，对压接处点J133胶，用于增加张力索网单元的制作强度，然后用压接钳将压接端子压紧。

12.根据权利要求1～6之一所述的一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：张力索由碳纤维内芯与聚酰亚胺外套组成。

13.根据权利要求1或2所述的一种网状天线高精度张力索网单元制作方法，其特征在于：网状天线高精度张力索网单元制作方法的应用于星载网状天线制造。