一种便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置

技术领域

本发明涉及天文设备应用领域，具体涉及一种便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置。

背景技术

500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radioTelescope，FAST）是全球最大的单口径射电天文望远镜，具有三项自主创新：利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址；主动变形反射面；采用六索并联拖动的柔性轻型机构拖动馈源舱实现一次索驱动，馈源舱内的AB转轴机构、Stewart机构实现对馈源位姿二次精调，实现对馈源的高精度定位。

FAST反射面可实现瞬时300米口径反射面主动变形，由球面变形成抛物面，保证抛物面始终指向需要观测的天体，并将来自天体的射电波信号进行聚焦。同时，处于焦点位置的馈源接收机接收电波信号并进行处理，这个过程是连续的。

为接收无线电波，馈源接收机安装在馈源舱内，通过一套馈源支撑系统实现在140m的高空，207m范围内定位。馈源舱是承载馈源接收机，并对其位姿进行进一步精调控制的主体设备，主要包括星形框架、AB轴机构、Stewart机构、多波束接收机转向装置、舱罩和其他附属设备/设施等。

现有的馈源舱Stewart机构下平台共有2套，即第一下平台Ⅰ和第二下平台Ⅱ。参见图1，第一下平台Ⅰ安装多波束接收机1´和低频馈源接收机2´，当仅用多波束接收机1´观测时，低频馈源接收机2´需要从第一下平台上拆卸下来。第二下平台Ⅱ一般有两种安装形式，参见图2，在第一种安装形式中，通过第一接收机转接板安装5种不同的馈源接收机3´、4´、5´、6´和低频馈源接收机2´，当第一下平台Ⅰ安装低频馈源接收机2´或者用馈源接收机3´、4´、5´、6´观测时，不需要安装低频馈源接收机2´或者需要将低频馈源接收机2´从第二下平台Ⅱ上拆卸下来；参见图3，在另一种安装形式中，通过第二接收机转接板9´将两种不同的馈源接收机7´和8´安装到第二下平台Ⅱ上。

馈源舱Stewart机构安装下平台的种类和馈源接收机的种类依据天文观测需求确定，针对不同的观测需求，需要不断更换下平台或者在下平台上安装、拆卸不同的馈源接收机；下平台和馈源接收机的安装和拆卸需要在馈源舱入港工况下进行，由于Stewart机构下平台底面距离地面约4.2米，且下平台及有的馈源接收机较重，这均造成下平台及馈源接收机拆装工作十分不便。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置，以解决FAST在适应不同的观测需要时，馈源接收机拆装不便的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置，包括：工作台，安装到所述工作台下端的滚动机构，推杆机构和机械手机构；

所述推杆机构包括第一电动推杆和安装在所述第一电动推杆上方的支撑杆；所述机械手机构包括第二电动推杆和安装在所述第二电动推杆上方的机械手；

所述推杆机构的下端和所述机械手机构的下端均能够沿所述工作台台面滑动；

若干所述推杆机构的所述支撑杆能够对FAST馈源舱的下平台平稳支撑；

若干所述滚动机构均匀地安装到所述工作台上并对能够所述工作台平稳支撑。

进一步，所述工作台的上表面设置多条相交的T型槽，所述推杆机构的下端和所述机械手机构的下端均安装在所述T型槽中并沿所述T型槽滑动。

进一步，所述工作台上设置多圈同心的环状T形槽和多条经过所述环状T型槽直径的直线形T型槽，所述环状T形槽与所述直线形T型槽相交。

进一步，多圈所述环状T形槽和多条所述直线形T型槽其中的若干圈和/或若干条连接贯通所述工作台边缘的T型开口。

进一步，所述推杆机构和所述机械手机构均包括：设置在下端的支撑座，紧固压板，螺栓组件；位于所述支撑座下端的插入杆插入所述T型槽，位于所述支撑座上端的安装盘支撑在所述工作台台面上；在所述T型槽中，所述紧固压板套装到所述插入杆上，所述螺栓组件用于固定所述安装盘和所述紧固压板，使所述安装盘和所述紧固压板夹持所述T型槽的侧壁。

进一步，所述第一电动推杆和所述第二电动推杆均包括：电机减速机部件，滚珠丝杠副，滚珠花键副；所述电机减速机部件通过所述滚珠丝杠副带动所述滚珠花键副上下运动；所述滚珠花键副设置防止所述滚珠丝杠副沿轴向旋转的结构；

所述第一电动推杆的所述滚珠花键副与所述支撑杆固定连接；所述第二电动推杆的所述滚珠花键副与所述机械手固定连接。

进一步，所述机械手机构还包括：扭矩枪，扭矩枪固定座，扳手套筒；所述扭矩枪通过扭矩枪固定座固定到所述机械手上，所述扳手套筒安装到所述扭矩枪上。

进一步，所述机械手机构还包括安装在所述扭矩枪的传感器，所述传感器用于识别所述下平台上的螺栓位置。

进一步，所述滚动机构为万向轮或移动小车。

本发明的便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置带来如下有益效果：

在进行下平台或下平台上的馈源接收机的安装和拆卸时，可以通过滚动结构将该装置移动到馈源舱Stewart机构下平台的下方，再通过若干推杆机构对下平台进行稳定支撑，然后使用机械手机构完成下平台或馈源接收机的拆卸和安装。由于推杆机构的下端和机械手机构的下端均能够沿工作台面滑动，该装置能够根据下平台及馈源接收机不同的安装和拆卸位置，调整推杆机构和机械手机构在工作台上的位置，使该装置能够配合多种下平台和多种馈源接收机的拆卸和安装，具有较强的通用性。该装置的使用在较大程度上为下平台及馈源接收机的拆装提供了方便。

附图说明

图1为背景技术中第一下平台的剖面结构示意图；

图2为背景技术中第二下平台第一种安装方式的结构示意图；

图3为背景技术中第二下平台第二种安装方式的剖面结构示意图；

图4为本发明示例提供的便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置的结构示意图；

图5为本发明示例提供的便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置的使用状态示意图；

图6为本示例便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置中工作台1的俯视示意图；

图7为本示例便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置安装推杆机构的示意图；

图8为图7中A-A剖面的结构示意图；

图9为图8的局部放大示意图；

图10为本示例便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置中推杆机构的剖面结构示意图；

图11为本示例便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置中机械手机构的结构示意图；

图中：

1—工作台；1-1—环状T形槽；1-2—直线形T型槽；1-3—T型开口；2—滚动机构；3—推杆机构；3-1—支撑杆；3-2—电机减速机部件；3-3—减速机支座；3-4—滚珠丝杠副；3-5—滚珠花键副；4—机械手机构；4-1—机械手；4-2—连接座；4-3—扭矩枪固定座；4-4—扭矩枪；4-5—扳手套筒；5—便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置；6—下平台；7—馈源舱；8—地面；9—支撑座；9-1—插入杆；9-2—安装盘；10—紧固压板；11—螺栓组件。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的方案，下面结合本发明示例中的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例仅仅是本发明的一部分示例，而不是全部的示例。基于本发明中的示例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施方式都应当属于本发明保护的范围。

在本实施方式的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅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装置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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区别类似的对象，而不能理解为特定的顺序或先后次序，应该理解这样的使用在适当情况下可以互换。

如图4-11所示的示例，提供了本发明一种便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置，包括：工作台1，安装到工作台1下端的滚动机构2，推杆机构3和机械手机构4；

推杆机构3包括第一电动推杆和安装在第一电动推杆上方的支撑杆3-1；机械手机构4包括第二电动推杆和安装在第二电动推杆上方的机械手4-1；

推杆机构3的下端和机械手机构4的下端均能够沿工作台1台面滑动；

若干推杆机构3的支撑杆能够对FAST馈源舱的下平台6平稳支撑；

若干滚动机构2均匀地安装到工作台1上并对能够工作台1平稳支撑。

使用本示例的装置进行下平台6或下平台6上的馈源接收机的安装和拆卸时，可以通过滚动结构2将该装置移动到馈源舱Stewart机构下平台6的下方，再通过若干推杆机构3对下平台6进行稳定支撑，然后使用机械手机构4完成下平台6或馈源接收机的拆卸和安装。由于推杆机构3的下端和机械手机构4的下端均能够沿工作台1面滑动，该装置能够根据下平台6及馈源接收机不同的安装和拆卸位置，调整推杆机构3和机械手机构4在工作台1上的位置，使该装置能够配合多种下平台和多种馈源接收机的拆卸和安装，具有较强的通用性。该装置的使用在较大程度上为下平台及馈源接收机的拆装提供了方便。

需要说明的是，该装置的推杆机构3和机械手机构4在使用的过程中分别通过第一电动推杆和第二电动推杆向上推动支撑杆3-1和机械手4-1，以便对下平台进行支撑，完成下平台或馈源接收机的拆装。

参见图4，本示例的装置安装4组推动机构3和3组机械手机构4。在本发明的其他实施方式中，技术人员可以根据实现实用需要，对推动机构3和机械手机构4的组数进行增减。

在本示例中，工作台1的上表面设置多条相交的T型槽，推杆机构3的下端和机械手机构4的下端均安装在T型槽中并沿T型槽滑动。具体地，工作台1上设置多圈同心的环状T形槽1-1和多条经过环状T型槽1-1直径的直线形T型槽1-2，环状T形槽1-1与直线形T型槽1-2相交。参见图6，本示例的工作台1上开设3条环状T型槽和与该3条环状T型槽均相交的6条直线形T型槽1-2。

优选地，多圈环状T形槽1-1中的若干圈连接贯通工作台1边缘的T型开口1-3；或者，多条直线形T型槽1-2中的若干条连接贯通工作台1边缘的T型开口1-3；或者，多圈环状T形槽1-1和多条直线形T型槽1-2其中的若干圈和若干条均连接贯通工作台1边缘的T型开口1-3。

参见图6-9，本示例中，直线形T型槽1-2的两端均连接贯通工作台边缘的T型开口1-3，且为了适应工作台1的形状，直线形T型槽1-2与T型开口1-3呈折线形连接。

推杆机构3和机械手机构4均包括：设置在下端的支撑座9，紧固压板10，螺栓组件11；位于支撑座9下端的插入杆9-1插入T型槽，位于支撑座上端的安装盘9-2支撑在工作台1台面上；在T型槽中，紧固压板10套装到插入杆9-1上，螺栓组件11用于固定安装盘9-2和紧固压板10，使安装盘9-2和紧固压板10夹持T型槽的侧壁。图9示出了在T型开口1-3处安装支撑座9和紧固压板10操作，通过支撑座9、紧固压板10和T型槽的配合完成推杆机构3和机械手机构4的安装以及位置的调整。

在本发明的实施方式中，第一电动推杆和第二电动推杆的设置是为了通过支撑杆3-1和机械手4-1上下移动的，第一电动推杆和第二电动推杆的结构可以相同，也可以不同，为了便于配套，减少该装置配件的种类，在本示例中，第一电动推杆和第二电动推杆的结构一致，参见图10，均包括：电机减速机部件3-2，滚珠丝杠副3-4，滚珠花键副3-5；其中电机减速部件3-2通过减速机支座3-3安装在支撑座9的上方，电机减速机部件3-2通过滚珠丝杠副3-4带动滚珠花键副3-5上下运动；滚珠花键副3-5设置防止滚珠丝杠副3-4沿轴向旋转的结构，以便实现滚珠花键副3-5仅稳定地进行上下运动；

第一电动推杆的滚珠花键副3-5与支撑杆3-1固定连接；第二电动推杆的滚珠花键副3-5与机械手4-1固定连接，实现支撑杆3-1和机械手4-1平稳地上下运动。

参见图11，机械手机构4还包括：扭矩枪4-4，扭矩枪固定座4-3，扳手套筒4-5；具体地，机械手4-1通过连接座4-2与相应的滚珠花键副3-5固定连接，扭矩枪4-4通过扭矩枪固定座4-3固定到机械手4-1上，扳手套筒4-5安装到扭矩枪4-4上。通过扳手套筒4-5拆装下平台6上的螺栓，实现下平台6和其上馈源接收机的拆装。

在本示例中，滚动机构2可以是万向轮，也可以是移动小车。当滚动机构是方向轮时，方便人员对该装置进行移动，该万向轮上还设置制动装置，当将该装置移动到馈源舱正下方时，方便定位工作；当滚动机构2是移动小车时，通常可以通过电动控制移动小车，实现该装置移动的自动控制。

在本示例中，机械手机构4还包括安装在扭矩枪4-4的传感器，传感器用于识别下平台6上的螺栓位置。具体地，该传感器可以是视觉传感器，视觉传感器安装在扭矩枪4-4的边缘。对下平台6需要拆卸或拧紧螺栓的螺杆中心点粘贴（放置）靶标，利用当前较为成熟的靶标特征点自动提取方法，通过视觉传感器获取螺栓中心点在像素坐标系中的坐标，再基于摄像机透视投影模型，可由螺栓中心点像素坐标得到相应螺栓在滚动机构2坐标系中或世界坐标系中的坐标，最终机械手4-1通过逆向运动学控制机械臂各关节的运动，使扳手套筒4-5能够精确识别螺栓并进行拆卸或拧紧。

本示例便于FAST馈源接收机安装和拆卸的装置的工作过程可以是：

该装置不工作时，推杆结构3和机械手机构4分别通过第一电动推杆和第二电动推杆降至最低。

该装置工作时，通过滚动机构2将该装置移动到馈源舱的正下方，根据使用需要，调整各组推杆结构3和各组机械手机构4在工作台1上的位置，并控制推杆机构3上升支撑下平台6。根据下平台6底部需要拧紧或拆卸螺栓的位置将机械手机构4移动到合适的位置并上升到适当高度，方便机械手3-1上安装的扭矩枪4-4的位置调整和传感器对下平台6上螺栓位置的准确识别，便于扭矩枪4-4通过扳手套筒4-5对螺栓的安装和拆卸。

需要说明的是，在本示例中，安装在工作台1上的推杆结构3和机械手机构4在一次拆装过程中不一定全部投入使用，例如，在所有组推杆结构3中选取若干组支撑到下平台上，在所有组机械手机构4选取若干组对下平台6上的螺栓进行安装和拆卸。

需要说明的是，在本发明的其他实施方式中，要实现推杆机构3的下端和机械手机构4的下端均能够沿工作台1台面滑动，也可以在推杆机构3的下端和机械手机构4的下端设置凹槽，在工作台1的台面上设置与上述凹槽配合的多条凸起，且，为了便于推杆机构3和机械手机构4安装，还可以将凸起的边缘延伸到工作台1的边缘。而这些都是本领域技术人员在理解本发明思想的基础上基于其基本技能即可做出的，故在此不再一一列举。

最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。