專利名稱：三維高精度全自動超高頻段雷達(dá)天線近場測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維高精度全自動超高頻段雷達(dá)天線近場測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
天線近場測試在微波暗室中進(jìn)行，其精度高、效率高、成本低，在天線測試中的應(yīng)用越來越廣泛。天線近場測試系統(tǒng)主要包括待測天線與探頭系統(tǒng)、待測天線與探頭定位系統(tǒng)、測試數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。其中，待測天線與探頭定位系統(tǒng)作為天線近場測試的關(guān)鍵平臺，它的定位方式及精度決定著天線測試結(jié)果的精度。待測天線與探頭定位系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)就是其定位精度探頭的定位平面度、重復(fù)定位精度以及天線與探頭之間相對位置精度。目前，國內(nèi)研究天線近場測試平臺的單位主要是一些高校和研究所，如西安電子科技 大學(xué)、北京航空航天大學(xué)及中電14所，他們的產(chǎn)品定位平面度可達(dá)O. 08mm左右，通過激光跟蹤儀輔助和控制系統(tǒng)的優(yōu)化最高可以達(dá)到O. 04mm。但大多采用塔基式結(jié)構(gòu)，體積龐大、集成化程度不高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不便貼吸波材料以降低測試平臺散射對測試結(jié)果的影響，一般只適用于大型雷達(dá)天線的測試。而且他們的產(chǎn)品一般只是探頭定位系統(tǒng)(又可稱作掃描架或取樣架)，沒有將天線定位系統(tǒng)和探頭定位系統(tǒng)集成到一個平臺上，使用局限性較大，使用不太方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用閉環(huán)自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)高精度定位、定位精度高的，整個平臺微波“零”散射、大大較低微波散射對近場測試精度的影響的，集成化程度高、體積小、重量輕，使用和維護(hù)方便的低成本三維高精度全自動超高頻段雷達(dá)天線近場測試系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的三維高精度全自動超高頻段雷達(dá)天線近場測試系統(tǒng)，它包括安裝基座、Y軸定位組件和XZ平面定位系統(tǒng)，Y軸定位組件包括Y軸滾珠絲桿組件、Y軸滾珠線性滑軌、與Y軸滾珠線性滑軌相匹配的滑塊組a、Y軸調(diào)平連接拖板、Y軸標(biāo)尺和天線安裝支座，Y軸滾珠絲桿組件包括Y軸滾珠絲桿、與Y軸滾珠絲桿相匹配的Y軸絲桿螺母和Y軸絲桿支座，Y軸絲桿螺母固定安裝在Y軸調(diào)平連接拖板上，Y軸滾珠絲桿的頂端穿過Y軸絲桿螺母與Y軸絲桿支座活動連接，Y軸絲桿支座固定安裝在安裝基座上；兩根Y軸滾珠線性滑軌分別固定安裝在安裝基座上，Y軸標(biāo)尺平行于Y軸滾珠線性滑軌安裝在安裝基座上，天線安裝支座固定安裝在Y軸調(diào)平連接拖板的上平面，Y軸調(diào)平連接拖板的下平面安裝滑塊組a ；XZ平面定位系統(tǒng)由X軸自動定位組件和Z軸自動定位組件組成，X軸自動定位組件包括X軸滾珠絲桿組件、X軸滾珠線性滑軌、與X軸滾珠線性滑軌相匹配的滑塊組b、x軸調(diào)平連接拖板、X軸驅(qū)動伺服電機(jī)和X軸光柵尺，X軸滾珠絲桿組件包括X軸滾珠絲桿、與X軸滾珠絲桿相匹配的X軸絲桿螺母和X軸絲桿支座，X軸絲桿螺母固定安裝在X軸調(diào)平連接拖板上，X軸滾珠絲桿的一端通過聯(lián)軸器連接X軸驅(qū)動伺服電機(jī)，另一端穿過X軸絲桿螺母與X軸絲桿支座活動連接，X軸絲桿支座固定安裝在安裝基座上；兩根X軸滾珠線性滑軌分別固定安裝在安裝基座上，X軸光柵尺平行于X軸滾珠線性滑軌安裝在安裝基座上，X軸調(diào)平連接拖板的下平面安裝滑塊組b ;Z軸自動定位組件包括單軸機(jī)器人、測試傳感器安裝支架、Z軸光柵尺、Z軸重心調(diào)整背架和Z軸驅(qū)動伺服電機(jī)，Z軸自動定位組件通過Z軸重心調(diào)整背架固定安裝于X軸調(diào)平連接拖板的上平面，單軸機(jī)器人的一端通過聯(lián)軸器連接Z軸驅(qū)動伺服電機(jī)，單軸機(jī)器人固定安裝在Z軸重心調(diào)整背架上，測試傳感器安裝支架固定安裝在單軸機(jī)器人的滑塊上，Z軸光柵尺平行于單軸機(jī)器人安裝在Z軸重心調(diào)整背架上。Y軸滾珠絲桿的末端與操作手輪相連或通過聯(lián)軸器與伺服電機(jī)相連。安裝基座、Y軸定位組件、X軸自動定位組件和Z軸自動定位組件的外表面均貼附吸波材料。本發(fā)明的有益效果是 (1)利用集成化設(shè)計思想，采用鑄鐵平臺作為安裝基座，選用高集成化的高精度滾珠線性滑軌與高精度滾珠絲桿組成X、Y軸移動機(jī)構(gòu)，用高集成化的單軸機(jī)器人作為Z軸移動機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)了 X、Y、Z三個軸方向上的移動定位；
(2)γ軸根據(jù)使用要求既可采用人工控制也可采用自動控制方式，本發(fā)明可根據(jù)使用要求采用人工控制方式，行走平行度達(dá)到O. 05mm ；
(3)X、Z軸采用閉環(huán)自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)高精度定位，XZ定位平面度小于O.05mm，重復(fù)定位精度達(dá)到O. Olmm ；
(4)采用隱身外形設(shè)計技術(shù)，減小了平臺在微波方向的截面，同時整個平臺表面盡可能設(shè)計成規(guī)則平面以便于貼附吸波材料，從而實現(xiàn)了整個平臺的微波“零”散射，大大降低了微波散射對近場測試精度的影響；
(5)整個測試系統(tǒng)集成化程度高，精度高、散射小、體積小重量輕，使用維護(hù)方便，成本低，滿足50GHz以下小型天線的測試要求。


圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意 圖中，I-安裝基座，2-Y軸滾珠線性滑軌，3-Y軸調(diào)平連接拖板，4-操作手輪，5-Y軸標(biāo)尺，6-天線安裝支座，7-Y軸滾珠絲桿，8-Y軸絲桿螺母，9-Y軸絲桿支座，IO-X軸滾珠線性滑軌，Il-X軸調(diào)平連接拖板，12-X軸驅(qū)動伺服電機(jī)，13-X軸光柵尺，14-X軸滾珠絲桿，15- X軸絲桿螺母，16-X軸絲桿支座，17-單軸機(jī)器人，18-測試傳感器安裝支架，19-Z軸光柵尺，20-Z軸重心調(diào)整背架，21-Z軸驅(qū)動伺服電機(jī)，22-滑塊。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。如圖I所示，三維高精度全自動超高頻段雷達(dá)天線近場測試系統(tǒng)，它包括安裝基座I、Y軸定位組件和XZ平面定位系統(tǒng)，安裝基座I為“T”字型，整體鑄造成型，安裝基座I上表面安裝X、Y軸的精密滾珠線性滑軌，平面度要求很高，所以通過磨削和鏟刮等處理來保證其平面度的要求。安裝基座I、Y軸定位組件和XZ平面定位系統(tǒng)的外表面均貼附吸波材料。 Y軸定位組件包括Y軸滾珠絲桿組件、Y軸滾珠線性滑軌2、與Y軸滾珠線性滑軌2相匹配的滑塊組a、Y軸調(diào)平連接拖板3、Y軸標(biāo)尺5和天線安裝支座6，Y軸滾珠絲桿組件包括Y軸滾珠絲桿7、與Y軸滾珠絲桿7相匹配的Y軸絲桿螺母8和Y軸絲桿支座9，Y軸絲桿螺母8通過螺栓固定安裝在Y軸調(diào)平連接拖板3上，Y軸滾珠絲桿7的頂端穿過Y軸絲桿螺母8與Y軸絲桿支座9活動連接，Y軸滾珠絲桿7的末端與操作手輪4相連或通過聯(lián)軸器與伺服電機(jī)相連，本方案采用連接操作手輪4的方式，采用人工旋轉(zhuǎn)操作手輪4的方式進(jìn)行控制。Y軸絲桿支座9通過螺栓固定安裝在安裝基座I上；兩根Y軸滾珠線性滑軌2分別通過螺栓固定安裝在安裝基座I上，Y軸標(biāo)尺5平行于Y軸滾珠線性滑軌2粘貼在安裝基座I上，天線安裝支座6通過螺栓固定安裝在Y軸調(diào)平連接拖板3的上平面，Y軸調(diào)平連接拖板3的下平面安裝滑塊組a。通過旋轉(zhuǎn)操作手輪4使Y軸滾珠絲桿7旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動Y軸絲桿螺母8沿直線運動，從而帶動Y軸滾珠線性滑軌2、Y軸調(diào)平連接拖板3及天線安裝支座6整體沿Y軸方向運動。 XZ平面定位系統(tǒng)由X軸自動定位組件和Z軸自動定位組件組成，定位行程范圍為800mmX 800mm。X軸自動定位組件包括X軸滾珠絲桿組件、X軸滾珠線性滑軌10、與X軸滾珠線性滑軌10相匹配的滑塊組b、X軸調(diào)平連接拖板11、X軸驅(qū)動伺服電機(jī)12和X軸光柵尺13，X軸滾珠絲桿組件包括X軸滾珠絲桿14、與X軸滾珠絲桿14相匹配的X軸絲桿螺母15和X軸絲桿支座16，X軸絲桿螺母15通過螺栓固定安裝在X軸調(diào)平連接拖板11上，X軸滾珠絲桿14的一端通過聯(lián)軸器連接X軸驅(qū)動伺服電機(jī)12，另一端穿過X軸絲桿螺母15與X軸絲桿支座16活動連接，X軸絲桿支座16通過螺栓固定安裝在安裝基座I上；兩根X軸滾珠線性滑軌10分別通過螺栓固定安裝在安裝基座I上，X軸光柵尺13平行于X軸滾珠線性滑軌10粘貼在安裝基座I上，X軸調(diào)平連接拖板11的下平面安裝滑塊組b，滑塊組a和滑塊組b均由通過螺栓安裝在調(diào)平連接拖板下平面四個轉(zhuǎn)角處的四塊滑塊組成。Z軸自動定位組件包括單軸機(jī)器人17、測試傳感器安裝支架18、Z軸光柵尺19、Z軸重心調(diào)整背架20和Z軸驅(qū)動伺服電機(jī)21，Z軸自動定位組件通過Z軸重心調(diào)整背架20固定安裝于X軸調(diào)平連接拖板11的上平面，單軸機(jī)器人17的一端通過聯(lián)軸器連接Z軸驅(qū)動伺服電機(jī)21，單軸機(jī)器人17固定安裝在Z軸重心調(diào)整背架20上，測試傳感器安裝支架18固定安裝在單軸機(jī)器人17的滑塊22上，Z軸光柵尺19平行于單軸機(jī)器人17安裝在Z軸重心調(diào)整背架20上?？刂葡到y(tǒng)由伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動、PLC控制器、位置反饋光柵尺構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，可達(dá)到O. Olmm的到位精度。控制系統(tǒng)與上位機(jī)之間能通過以太網(wǎng)串行通訊接口實現(xiàn)連接通訊。整個控制系統(tǒng)既可以用手操盒進(jìn)行快速移動控制，也可以通過上位機(jī)軟件進(jìn)行實時精確控制，方便測試采集坐標(biāo)數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)與上位機(jī)之間連接通訊方便，可擴(kuò)展性強(qiáng)，利于根據(jù)實際測試需要進(jìn)行后續(xù)開發(fā)。XZ定位平面的平面度、天線安裝支座6沿Y軸的行走平行度以及整個平臺對電磁波的散射對天線近場測試結(jié)果的精度有著決定性的影響，通過采用上述高精度高集成的驅(qū)動、導(dǎo)向組件，閉環(huán)控制系統(tǒng)，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及防散射措施，實現(xiàn)了 XZ定位平面度小于O. 05mm，重復(fù)定位精度小于O. 01mm，Y軸行走平行度小于O. 05mm的精度要求和面向電磁波方向“零”散射的要求，滿足50GHz以下的小型天線近場測試要求。
權(quán)利要求
1.三維高精度全自動超高頻段雷達(dá)天線近場測試系統(tǒng)，其特征在于它包括安裝基座(1)、γ軸定位組件和XZ平面定位系統(tǒng),Y軸定位組件包括Y軸滾珠絲桿組件、Y軸滾珠線性滑軌(2 )、與Y軸滾珠線性滑軌(2 )相匹配的滑塊組a、Y軸調(diào)平連接拖板(3 )、Y軸標(biāo)尺(5 )和天線安裝支座(6)，Y軸滾珠絲桿組件包括Y軸滾珠絲桿(7)、與Y軸滾珠絲桿(7)相匹配的Y軸絲桿螺母(8)和Y軸絲桿支座(9)，Y軸絲桿螺母(8)固定安裝在Y軸調(diào)平連接拖板(3)上，Y軸滾珠絲桿(7)的頂端穿過Y軸絲桿螺母(8)與Y軸絲桿支座(9)活動連接，Y軸絲桿支座(9 )固定安裝在安裝基座(I)上；兩根Y軸滾珠線性滑軌(2 )分別固定安裝在安裝基座(I)上，Y軸標(biāo)尺(5)平行于Y軸滾珠線性滑軌(2)安裝在安裝基座(I)上，天線安裝支座(6)固定安裝在Y軸調(diào)平連接拖板(3)的上平面，Y軸調(diào)平連接拖板(3)的下平面安裝滑塊組a ； XZ平面定位系統(tǒng)由X軸自動定位組件和Z軸自動定位組件組成，X軸自動定位組件包括X軸滾珠絲桿組件、X軸滾珠線性滑軌(10)、與X軸滾珠線性滑軌(10)相匹配的滑塊組b、X軸調(diào)平連接拖板(11)、X軸驅(qū)動伺服電機(jī)(12)和X軸光柵尺(13)，X軸滾珠絲桿組件包括X軸滾珠絲桿(14)、與X軸滾珠絲桿(14)相匹配的X軸絲桿螺母(15)和X軸絲桿支座(16)，X軸絲桿螺母(15)固定安裝在X軸調(diào)平連接拖板(11)上，X軸滾珠絲桿(14)的一端通過聯(lián)軸器連接X軸驅(qū)動伺服電機(jī)(12)，另一端穿過X軸絲桿螺母(15)與X軸絲桿支座(16)活動連接，X軸絲桿支座(16)固定安裝在安裝基座(I)上；兩根X軸滾珠線性滑軌(10)分別固定安裝在安裝基座(I)上，X軸光柵尺(13)平行于X軸滾珠線性滑軌(10)安裝在安裝基座(I)上，X軸調(diào)平連接拖板(11)的下平面安裝滑塊組b ; Z軸自動定位組件包括單軸機(jī)器人(17)、測試傳感器安裝支架(18)、Z軸光柵尺(19)、Z軸重心調(diào)整背架(20)和Z軸驅(qū)動伺服電機(jī)(21)，Z軸自動定位組件通過Z軸重心調(diào)整背架(20)固定安裝于X軸調(diào)平連接拖板(11)的上平面，單軸機(jī)器人(17)的一端通過聯(lián)軸器連接Z軸驅(qū)動伺服電機(jī)(21)，單軸機(jī)器人(17)固定安裝在Z軸重心調(diào)整背架(20)上，測試傳感器安裝支架(18)固定安裝在單軸機(jī)器人(17)的滑塊(22)上，Z軸光柵尺(19)平行于單軸機(jī)器人(17)安裝在Z軸重心調(diào)整背架(20)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維高精度全自動超高頻段雷達(dá)天線近場測試系統(tǒng)，其特征在于所述的Y軸滾珠絲桿(7)的末端與操作手輪(4)相連或通過聯(lián)軸器與伺服電機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維高精度全自動超高頻段雷達(dá)天線近場測試系統(tǒng)，其特征在于所述的安裝基座(I)、γ軸定位組件、X軸自動定位組件和Z軸自動定位組件的外表面均貼附吸波材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維高精度全自動超高頻段雷達(dá)天線近場測試系統(tǒng)，它包括安裝基座(1)、Y軸定位組件和XZ平面定位系統(tǒng)，Y軸定位組件包括Y軸滾珠絲桿組件、Y軸滾珠線性滑軌(2)、Y軸調(diào)平連接拖板(3)、和天線安裝支座(6)；X軸自動定位組件包括X軸滾珠絲桿組件、X軸滾珠線性滑軌(10)、X軸調(diào)平連接拖板(11)、X軸驅(qū)動伺服電機(jī)(12)和X軸光柵尺(13)，Z軸自動定位組件包括單軸機(jī)器人(17)、測試傳感器安裝支架(18)、Z軸光柵尺(19)、Z軸重心調(diào)整背架(20)和Z軸驅(qū)動伺服電機(jī)(21)。本發(fā)明集成化程度高，精度高、散射小、體積小重量輕，使用維護(hù)方便，成本低，滿足小型天線的測試要求。
文檔編號G01R29/08GK102841265SQ20121032298
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者李明全, 高洋, 朱彥, 王云飛, 靳廣成, 張休玉 申請人:成都錦江電子系統(tǒng)工程有限公司