[发明专利]一种天文望远镜用索驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及到于天文领域，特别是涉及到一种天文望远镜用索驱动系统。

背景技术

500 米口径球面射电望远镜（Five hundred meters Aperture Spherical Telescope，简称FAST）是国家科教领导小组审议确定的国家九大科技基础设施之一，采用我国科学家独创的设计和我国贵州南部的喀斯特洼地的独特地形条件，建设一个约30 个足球场大的高灵敏度的巨型射电望远镜。FAST 建成后将成为世界上最大口径的射电望远镜，FAST将在未来20～30年保持世界一流设备的地位。主要有三项自主创新：利用独一无二的贵州天然喀斯特洼地台址；发明主动变形反射面；轻型索拖动机构和并联机器人，实现望远镜接收机的高精度定位。

索驱动机构是FAST的重要组成部分，其性能直接影响射电望远镜的接收灵敏度、精度和效果。使用一种绳牵引并联机构的柔性索驱动是FAST的技术创新之一：均匀分布在直径600米圆周的6座百米高塔支撑6根钢索，6根钢索形成一个索牵引并联机构，该机构拖动30吨的FAST馈源舱在150米高空200米范围内做天文跟踪运动，通过一次索驱调整达到最大控制误差48毫米，位姿角误差1度。

本申请人在先前的一份申请号为200910079870.1的专利中公开了一种大口径射电望远镜被动式缆线进舱连接机构，该机构包括支撑塔、馈源舱、支撑索，馈源舱通过支撑塔及支撑索悬吊在射电望远镜主动反射面上空的焦点位置上，馈源舱位置和支撑索长度均随焦点位置的改变而改变，其中，所述馈源舱与外界相接的缆线沿其中一根支撑索向外引出。

然而如何在大跨度空间内实现6索并联空间6自由度姿态的控制，以及在大角度、变长度、室外风载下钢丝绳上拖挂缆线电缆滑车的更加可靠、重量更轻，是本领域科研人员孜孜不倦所追求的目标。

发明内容

本发明目的就在于提供一种在大角度、变长度、室外风载下可靠控制天文望远镜用索驱动系统。

为实现上述目的，本发明一种天文望远镜用索驱动系统包括支撑塔、支撑索、用于控制所述支撑索长度的驱动机构和电控系统、用于连接馈源舱与外界的缆线及其缆线进舱连接机构；馈源舱通过支撑塔及支撑索悬吊在射电望远镜主动反射面上空的焦点位置上，电控系统通过控制驱动机构来调节所述支撑索的长度进而控制馈源舱位置随焦点位置的改变而改变，其中，所述缆线和缆线进舱连接结构设置在每一根支撑索上。

进一步，所述驱动机构包括若干个与所述支撑索一一对应的驱动单元，即每个驱动单元单独控制一根所述支撑索；所述驱动单元包括伺服电机、减速机、制动器和卷扬机。

进一步，所述支撑塔底部设置有下部导向滑轮，支撑塔顶部设置有上部导向滑轮，所述支撑索从所述驱动单元引出后顺序经过下部导向滑轮和上部导向滑轮与所述馈源舱连接。

进一步，所述支撑索通过钢丝绳连接装置与所述馈源舱上设置的馈源舱支座连接；所述钢丝绳连接装置主要包括叉形件、钢丝绳锚头、拉力传感器；所述叉形件一端为叉形连接侧板，另一端设有连接通孔，连接通孔内设有关节轴承，关节轴承通过销轴与所述馈源舱支座连接；所述叉形连接侧板通过拉力传感器与所述钢丝绳锚头一端连接，钢丝绳锚头另一端与所述支撑索固定连接；所述拉力传感器与所述电控系统连接，用于在连接支撑索与馈源舱的同时检测所述支撑索所承受的拉力。

进一步，所述钢丝绳连接装置还包括保护侧板，保护侧板一端与所述叉形件的所述叉形连接侧板连接，另一端与所述钢丝绳锚头连接，在正常工作条件下，保护侧板不受力。

进一步，所述天文望远镜用索驱动系统包括6套围绕所述馈源舱圆周均匀设置的所述的支撑塔、支撑索和驱动单元；所述馈源舱圆周上均匀设置有三个所述馈源舱支座，其中每两根支撑索通过所述钢丝绳连接装置固定在一个馈源舱支座上，构成一个悬挂点。

进一步，所述上部导向滑轮通过水平放置在支撑塔滑轮支撑座上的回转支承随钢丝绳角度变化而转动。

进一步，所述电控系统包括天文规划计算机、六索并联模型控制计算机、可编程运动控制器、塔顶绝对值编码器、所述的拉力传感器、馈源舱位置姿态测量系统、伺服控制系统；

所述天文规划计算机用于规划所述馈源舱理论运行轨迹，并将该理论运行轨迹传输给所述六索并联模型控制计算机；

所述位置姿态测量系统用于测量所述馈源舱的位置和姿态的实际轨迹点的数值，并将该数值传输给六索并联模型控制计算机；