CN112531318A - 一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大型相控阵天线工装系统领域，尤其涉及一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，包括平台框架、行走机构、俯仰机构和调姿机构，所述行走机构设在所述平台框架的底部用于带动所述平台机构移动，所述调姿机构设在所述平台框架上，所述俯仰机构设在所述调姿机构上，所述调姿机构用于调整所述俯仰机构的方位角度以及翻滚角度，所述俯仰机构用于对天线进行支撑以及调整条线的俯仰角度。本发明的有益效果是：本发明可满足大型相控阵天线从装配、转运到近场测试全流程的使用需求，实现相控阵天线装调及测试过程的自动化、精确化，提升天线总装集成的效率和产品质量，同时降低人工劳动强度，提高生产安全性。
Description
技术领域
本发明涉及大型相控阵天线工装系统领域，尤其涉及一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统。
背景技术
在相控阵天线装配集成及测试过程中，根据工艺要求，需要对相控阵天线进行支撑、姿态变换、转运以及近场测试时的精确定位。具体包括使用天吊进行支杆的辅助安装时通过支杆将天线进行支撑，在暗室中进行近场测试前，需要调整装配工装位置与姿态从而保证与测头相对位置。
针对相控阵天线，尤其是大型相控阵天线，现有的工装系统及手段主要存在以下问题：
1)相控阵天线种类多，每种天线需要单独设计专用装配工装，不具有通用性，存在成本高、资源浪费、制造周期长、影响产品生产进度的问题。
2)相控阵天线装配过程中需要多次进行天线姿态调整，在安装/拆除支杆过程中，需要使用天吊吊起天线，存在安装隐患；使用支杆调整天线起竖角度时，主要依靠手工进行支杆的旋转操作，费时费力，且易造成两侧不同步使天线阵面变形的情况。
3)在天线转运到暗室过程中，在推动尺寸大、重量较重的相控阵天线时，需要多人配合才能进行，劳动强度大，费时费力，且在人工不断进行方向调整推动时，容易对厂房地面造成破坏。
4)在暗室调整天线与测头相对位置时，需要在狭小空间内进行大尺寸天线的位置调整以及天线方位、俯仰、水平的姿态调整，而且天线与测头相对位置精度要求很高，目前采用人工移动装配工装、调整支腿长度等方式进行，边调边测，精度难以保证，效率低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，实现天线装配工装系统的柔性化、通用化设计，解决天线装配姿态自动翻转、装配工装全向智能转运以及天线与测头相对位置精确调整等问题，从而实现相控阵天线装调及测试过程的自动化、精确化，提升天线总装集成的效率和产品质量，同时降低人工劳动强度，提高生产安全性。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，包括平台框架、行走机构、俯仰机构和调姿机构，所述行走机构设在所述平台框架的底部用于带动所述平台机构移动，所述调姿机构设在所述平台框架上，所述俯仰机构设在所述调姿机构上，所述调姿机构用于调整所述俯仰机构的方位角度以及翻滚角度，所述俯仰机构用于对天线进行支撑以及调整条线的俯仰角度。
本发明的有益效果是：本发明可满足大型相控阵天线从装配、转运到近场测试全流程的使用需求，实现相控阵天线装调及测试过程的自动化、精确化，提升天线总装集成的效率和产品质量，同时降低人工劳动强度，提高生产安全性。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述俯仰机构包括俯仰安装平台、俯仰轴座、转接架、丝杠、滑动座以及电动推杆，所述俯仰安装平台固定设在所述调姿机构上，所述俯仰轴座固定设在所述俯仰安装平台的上表面上，所述丝杠通过丝杠座转动设在所述俯仰安装平台的上表面上，且所述丝杠的一端与固定设在所述俯仰安装平台上的第一电机的输出轴传动连接，所述滑动座套设在所述丝杠上且与所述丝杠螺纹连接，所述转接架的一端与所述俯仰轴座枢接，所述电动推杆的一端与所述滑动座枢接，所述电动推杆的另一端与所述转接架的底部枢接。
采用上述进一步方案的有益效果是：俯仰机构直接与天线对接，天线通过吊装安装在俯仰机构上，实现对天线的支撑及俯仰姿态调整，通过俯仰机构可实现天线大范围俯仰角度的调整，以满足天线装配时的使用需求。
进一步，所述转接架与所述俯仰轴座的连接处设有用于检测所述转接架相对于所述俯仰轴座转动角度的角度编码器。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置角度编码器实现俯仰角度的闭环控制。
进一步，所述俯仰安装平台上设有沿所述丝杠的长度方向延伸的第一导轨，所述第一导轨设在所述丝杠的下方，所述滑动座的底部设有与所述第一导轨匹配的滑槽，所述第一导轨滑动设在所述滑槽内。
采用上述进一步方案的有益效果是：第一导轨的设置能便于对滑动座进行导向，使得滑动座沿丝杆的长度方向移动更加稳定。
进一步，所述转接架上固定设有用于固定天线的天线支耳。
采用上述进一步方案的有益效果是：天线支耳的设置能天线的安装固定。
进一步，所述调姿机构包括翻转调姿结构和方位调姿机构，所述翻转调姿机构设在所述平台框架上，所述方位调姿机构设在所述翻转调姿结构上，所述俯仰机构设在所述方位调姿机构上，所述翻转调姿机构用于调节所述方位调姿机构的翻转角度，所述方位调姿机构用于调节所述俯仰机构的翻转角度。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过翻转调姿结构实现对天线的翻转角度的调节，通过方位调姿机构实现对天线方位角度的调节。
进一步，所述翻转调姿机构包括翻转平台、翻转支座、旋转升降机和支撑座，所述翻转支座和所述旋转升降机均固定设在所述框架平台上，且所述翻转支座和所述旋转升降机分别位于所述翻转平台的两端的下方，所述翻转平台的一端底部与所述翻转支座枢接，所述翻转平台靠近所述旋转升降机的一端的底部设有沿所述翻转平台两端方向延伸的第二导轨，所述支撑座的顶部与所述第二导轨滑动连接，所述支撑座的底部与所述旋转升降机的输出轴枢接，所述方位调姿机构设在所述翻转平台的上表面上。
采用上述进一步方案的有益效果是：进行翻滚姿态调整时，旋转升降机进行升降运动，带动翻滚平台绕翻转支座的轴销中心转动，旋转升降机一端固定在平台框架上，另一端与支撑座枢接，支撑座安装翻滚平台的第二导轨上。当旋转升降机升降时，支撑座可在第二导轨上滑动，从而实现翻滚角的调整。
进一步，所述翻转平台与所述翻转支座的枢接处设有用于检测翻转平台与所述翻转支座翻转角度的倾角传感器。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置倾角传感器实现对翻转角度的闭环控制。
进一步，所述方位调姿机构包括第二电机、齿轮、扇形齿条以及相对设置两个圆弧形导轨，两个所述圆弧形导轨均固定设在所述翻转平台的上表面上，所述第二电机固定设在所述俯仰机构的底部，且所述第二电机的输出轴传动连接所述齿轮用于带动所述齿轮转动，两个所述圆弧形导轨上均滑动设有滑块，所述俯仰机构固定设在所述滑块上，所述扇形齿条固定设在所述翻转平台的上表面上，所述齿轮与所述扇形齿条齿合连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：俯仰机构安装平台固定在滑块上，第二电机也固定在俯仰机构安装平台上，扇形齿条固定在翻滚平台上，进行方位姿态调整时，固定在俯仰机构上的第二电机带动齿轮转动，齿轮在扇形齿条上运动，从而带动俯仰机构实现方位角度的调整。
进一步，所述平台框架包括底座平台、伸缩支撑腿和脚轮，所述行走机构设在所述底座平台的底部，多个所述伸缩支撑腿分别设在所述底座平台的底部，所述脚轮设在所述伸缩支撑腿的底部。
采用上述进一步方案的有益效果是：脚轮是便于人工推动平台框架，当需固定时，使用伸缩支撑腿撑起即可。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明中俯仰机构的结构示意图；
图4为本发明翻转调姿结构的结构示意图；
图5为本发明中方位调姿结构的俯视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、俯仰安装平台，2、俯仰轴座，3、转接架，4、丝杠，5、滑动座，6、电动推杆，7、第一电机，8、角度编码器，9、第一导轨，10、天线支耳，11、翻转平台，12、翻转支座，13、旋转升降机，14、支撑座，15、第二导轨，16、倾角传感器，17、第二电机，18、齿轮，19、扇形齿条，20、圆弧形导轨，21、滑块，22、底座平台，23、伸缩支撑腿，24、脚轮，25、行走机构，26、天线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1、图2所示，本发明的实施例包括平台框架、行走机构25、俯仰机构和调姿机构，所述行走机构25设在所述平台框架的底部用于带动所述平台机构移动，所述调姿机构设在所述平台框架上，所述俯仰机构设在所述调姿机构上，所述调姿机构用于调整所述俯仰机构的方位角度以及翻滚角度，所述俯仰机构用于对天线26进行支撑以及调整条线的俯仰角度。
近场测试时，为实现天线26在暗室中位姿的精确调整，需要对天线26的俯仰角、方位角、翻滚角等3个自由度进行小范围精确控制，俯仰角通过所述俯仰机构进行调整，翻滚角及方位角则由调姿机构完成，分别是通过翻滚调姿机构和方位调姿机构实现两个角度的自动调整。
在本实施例中，如图3所示，所述俯仰机构包括俯仰安装平台1、俯仰轴座2、转接架3、丝杠4、滑动座5以及电动推杆6，所述俯仰安装平台1固定设在所述调姿机构上，所述俯仰轴座2固定设在所述俯仰安装平台1的上表面上，所述丝杠4通过丝杠4座转动设在所述俯仰安装平台1的上表面上，且所述丝杠4的一端与固定设在所述俯仰安装平台1上的第一电机7的输出轴传动连接，所述滑动座5套设在所述丝杠4上且与所述丝杠4螺纹连接，所述转接架3的一端与所述俯仰轴座2枢接，所述电动推杆6的一端与所述滑动座5枢接，所述电动推杆6的另一端与所述转接架3的底部枢接。所述俯仰安装平台1上设有沿所述丝杠4的长度方向延伸的第一导轨9，所述第一导轨9设在所述丝杠4的下方，所述滑动座5的底部设有与所述第一导轨9匹配的滑槽，所述第一导轨9滑动设在所述滑槽内，第一导轨9的设置能便于对滑动座5进行导向，使得滑动座5沿丝杆的长度方向移动更加稳定。
所述俯仰机构直接与天线26对接，天线26通过吊装安装在俯仰机构上，实现对天线26的支撑及俯仰姿态调整。通过俯仰机构可实现天线26大范围俯仰角度的调整，以满足天线26装配时的使用需求，采用曲柄滑块21原理，当第一电机7驱动丝杠4旋转时，带动滑动座5做直线运动，在滑动座5移动的同时电动推杆6也在伸长，以此实现天线26的俯仰转动，再通过安装在俯仰轴座2上的角度编码器8实现俯仰角度的闭环控制。
在本实施例中，所述调姿机构包括翻转调姿结构和方位调姿机构，所述翻转调姿机构设在所述平台框架上，所述方位调姿机构设在所述翻转调姿结构上，所述俯仰机构设在所述方位调姿机构上，所述翻转调姿机构用于调节所述方位调姿机构的翻转角度，所述方位调姿机构用于调节所述俯仰机构的翻转角度。
具体的，所述翻转调姿机构包括翻转平台11、翻转支座12、旋转升降机13和支撑座14，所述翻转支座12和所述旋转升降机13均固定设在所述框架平台上，且所述翻转支座12和所述旋转升降机13分别位于所述翻转平台11的两端的下方，所述翻转平台11的一端底部与所述翻转支座12枢接，具体的，所述翻转平台11连接翻转支座12的一端的底部设有用于与所述翻转支座12枢接的连接耳，所述连接耳与所述翻转支座12枢接，所述翻转平台11靠近所述旋转升降机13的一端的底部设有沿所述翻转平台11两端方向延伸的第二导轨15，所述支撑座14的顶部与所述第二导轨15滑动连接，所述支撑座14的底部与所述旋转升降机13的输出轴枢接，所述方位调姿机构设在所述翻转平台11的上表面上。进行翻滚姿态调整时，旋转升降机13进行升降运动，带动翻滚平台绕翻转支座12的轴销中心转动，旋转升降机13一端固定在平台框架上，另一端与支撑座14枢接，支撑座14安装翻滚平台的第二导轨15上。当旋转升降机13升降时，支撑座14可在第二导轨15上滑动，从而实现翻滚角的调整。优选的，在本实施例中，所述翻转平台11的底部设有四个向上延伸的安装槽，所述连接耳的数量为两个，分别设在所述翻转平台11同一端的两个所述安装槽内，位于所述翻转平台11另一端的两个所述安装槽内设有所述第二导轨15，且每个所述第二导轨15上均滑动设有所述支撑座14，通过设置安装槽，能对支撑座14在第二导轨15上的滑动范围进行限位，避免支撑座14脱离第二导轨15。
优选的，所述翻转平台11与所述翻转支座12的枢接处设有用于检测翻转平台11与所述翻转支座12翻转角度的倾角传感器16，通过设置倾角传感器16实现对翻转角度的闭环控制。
如图5所示，所述方位调姿机构包括第二电机17、齿轮18、扇形齿条19以及相对设置两个圆弧形导轨20，两个所述圆弧形导轨20均固定设在所述翻转平台11的上表面上，所述第二电机17固定设在所述俯仰机构的底部，且所述第二电机17的输出轴传动连接所述齿轮18用于带动所述齿轮18转动，两个所述圆弧形导轨20上均滑动设有滑块21，所述俯仰机构固定设在所述滑块21上，所述扇形齿条19固定设在所述翻转平台11的上表面上，所述齿轮18与所述扇形齿条19齿合连接。俯仰机构安装平台固定在滑块21上，第二电机17也固定在俯仰机构安装平台上，扇形齿条19固定在翻滚平台上，进行方位姿态调整时，固定在俯仰机构上的第二电机17带动齿轮18转动，齿轮18在扇形齿条19上运动，从而带动俯仰机构实现方位角度的调整。
在本实施例中，所述平台框架包括底座平台22、伸缩支撑腿23和脚轮24，所述行走机构25设在所述底座平台22的底部，多个所述伸缩支撑腿23分别设在所述底座平台22的底部，所述脚轮24设在所述伸缩支撑腿23的底部。脚轮24是便于人工推动平台框架，当需固定时，使用伸缩支撑腿23撑起即可。在本实施例中，所述伸缩支撑腿23采用螺旋升降机实现伸缩。
在本实施例找那个，所述行走机构25采用AGV行走机构(AGV行走机构具体结构为本领域现有技术，详细结构在此不做具体的描述)，针对工装系统从装配工位到暗室(近场测试时)的转运需求，采用AGV行走机构的方式进行转运，AGV行走机构配备12组轮组，轮组采用麦克纳姆轮全向移动结构实现设备二维平面内任意姿态全向移动，包括直行、横行、斜行、摆首、摆尾、中心回转等全向移动形式。
所述工装系统在使用时，按如下步骤进行：
1)天线26装配阶段：
①通过丝杠4调整滑动座5移动至末端，调整电动推杆6缩至最短，然后将天线26吊至工装上，并与天线支耳10连接固定；
②通过俯仰机构，将天线26从初始位置调整到竖直状态，即可进行天线26的装配操作。
2)转运阶段
①为了转运时更加安全，首先通过俯仰机构将天线26从竖直状态调整到一定的倾斜角度；
②AGV行走机构从一侧驶入工装系统底部；
③AGV行走机构到位后，工装系统4个伸缩支撑腿23同时上升，直至脱离地面一定距离；
④转运至暗室后，4个伸缩支撑腿23同时下降将工装系统顶起直至与AGV行走机构脱离；
⑤AGV行走机构从一侧驶离工装系统。
3)近场测试阶段
通过俯仰机构和调姿机构实现天线26在俯仰角、方位角、翻滚角三个自由度的精确调整，直至天线26姿态满足近场测试要求。
本发明的有益效果是：
本发明可满足大型相控阵天线26从装配、转运到近场测试全流程的使用需求，实现相控阵天线26装调及测试过程的自动化、精确化，提升天线26总装集成的效率和产品质量，同时降低人工劳动强度，提高生产安全性。
本发明在设计时考虑兼容的最大天线26尺寸、重量，采用标准型材焊接桁架形式，确保所需强度、刚度；转接架3为可更换结构件，需根据不同的天线26接口进行设计，从而使本工装系统具有通用性。
通过俯仰机构可实现天线26大范围的俯仰角度自动调整，以满足装配阶段的不同工况使用需求。
通过AGV行走机构可实现天线26从装配工位到暗室的自动转运，并在暗室内进行天线26粗定位。
通过俯仰机构和调姿机构可实现天线26位姿的自动化、精确化调整，精度高、效率高。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，其特征在于，包括平台框架、行走机构(25)、俯仰机构和调姿机构，所述行走机构(25)设在所述平台框架的底部用于带动所述平台机构移动，所述调姿机构设在所述平台框架上，所述俯仰机构设在所述调姿机构上，所述调姿机构用于调整所述俯仰机构的方位角度以及翻滚角度，所述俯仰机构用于对天线(26)进行支撑以及调整条线的俯仰角度。
2.根据权利要求1所述的一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，其特征在于，所述俯仰机构包括俯仰安装平台(1)、俯仰轴座(2)、转接架(3)、丝杠(4)、滑动座(5)以及电动推杆(6)，所述俯仰安装平台(1)固定设在所述调姿机构上，所述俯仰轴座(2)固定设在所述俯仰安装平台(1)的上表面上，所述丝杠(4)通过丝杠座转动设在所述俯仰安装平台(1)的上表面上，且所述丝杠(4)的一端与固定设在所述俯仰安装平台(1)上的第一电机(7)的输出轴传动连接，所述滑动座(5)套设在所述丝杠(4)上且与所述丝杠(4)螺纹连接，所述转接架(3)的一端与所述俯仰轴座(2)枢接，所述电动推杆(6)的一端与所述滑动座(5)枢接，所述电动推杆(6)的另一端与所述转接架(3)的底部枢接。
3.根据权利要求2所述的一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，其特征在于，所述转接架(3)与所述俯仰轴座(2)的连接处设有用于检测所述转接架(3)相对于所述俯仰轴座(2)转动角度的角度编码器(8)。
4.根据权利要求2所述的一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，其特征在于，所述俯仰安装平台(1)上设有沿所述丝杠(4)的长度方向延伸的第一导轨(9)，所述第一导轨(9)设在所述丝杠(4)的下方，所述滑动座(5)的底部设有与所述第一导轨(9)匹配的滑槽，所述第一导轨(9)滑动设在所述滑槽内。
5.根据权利要求2所述的一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，其特征在于，所述转接架(3)上固定设有用于固定天线(26)的天线支耳(10)。
6.根据权利要求1所述的一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，其特征在于，所述调姿机构包括翻转调姿结构和方位调姿机构，所述翻转调姿机构设在所述平台框架上，所述方位调姿机构设在所述翻转调姿结构上，所述俯仰机构设在所述方位调姿机构上，所述翻转调姿机构用于调节所述方位调姿机构的翻转角度，所述方位调姿机构用于调节所述俯仰机构的翻转角度。
7.根据权利要求6所述的一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，其特征在于，所述翻转调姿机构包括翻转平台(11)、翻转支座(12)、旋转升降机(13)和支撑座(14)，所述翻转支座(12)和所述旋转升降机(13)均固定设在所述框架平台上，且所述翻转支座(12)和所述旋转升降机(13)分别位于所述翻转平台(11)的两端的下方，所述翻转平台(11)的一端底部与所述翻转支座(12)枢接，所述翻转平台(11)靠近所述旋转升降机(13)的一端的底部设有沿所述翻转平台(11)两端方向延伸的第二导轨(15)，所述支撑座(14)的顶部与所述第二导轨(15)滑动连接，所述支撑座(14)的底部与所述旋转升降机(13)的输出轴枢接，所述方位调姿机构设在所述翻转平台(11)的上表面上。
8.根据权利要求7所述的一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，其特征在于，所述翻转平台(11)与所述翻转支座(12)的枢接处设有用于检测翻转平台(11)与所述翻转支座(12)翻转角度的倾角传感器(16)。
9.根据权利要求7所述的一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，其特征在于，所述方位调姿机构包括第二电机(17)、齿轮(18)、扇形齿条(19)以及相对设置两个圆弧形导轨(20)，两个所述圆弧形导轨(20)均固定设在所述翻转平台(11)的上表面上，所述第二电机(17)固定设在所述俯仰机构的底部，且所述第二电机(17)的输出轴传动连接所述齿轮(18)用于带动所述齿轮(18)转动，两个所述圆弧形导轨(20)上均滑动设有滑块(21)，所述俯仰机构固定设在所述滑块(21)上，所述扇形齿条(19)固定设在所述翻转平台(11)的上表面上，所述齿轮(18)与所述扇形齿条(19)齿合连接。
10.根据权利要求1至9任一项所述的一种大型相控阵天线装配、转运及近场测试工装系统，其特征在于，所述平台框架包括底座平台(22)、伸缩支撑腿(23)和脚轮(24)，所述行走机构(25)设在所述底座平台(22)的底部，多个所述伸缩支撑腿(23)分别设在所述底座平台(22)的底部，所述脚轮(24)设在所述伸缩支撑腿(23)的底部。
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