大型天文望远镜拼接镜面子镜装卸设备，其特征在于，本装卸设备由高速度、大位移机器人与小位移、高精度定位机器人组成串联机器人，所述的高速度、大位移机器人采用液压升降伸缩装置，设有两节伸缩臂；在该两节伸缩臂的末端，安装有所述小位移、高精度定位机器人；该小位移、高精度定位机器人采用电机丝杠装置；该电机丝杠装置上设有三爪机械手；该三爪机械手与机械手底盘之间，设有竖直转动装置、竖直升降装置、水平调节装置和俯仰机构。本发明专利技术弥补了现有技术的不足，完全代替了原有的手工操作，实现LAMOST主镜子镜的装卸，能够满足望远镜主镜要求的高精度高可靠度的镜面拼接。同时为今后大望远镜的镜面安装提供了经验。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种装卸装置。具体涉及一种大型天文望远镜拼接镜面子镜装卸方法所使用的装置。适用于郭守敬望远镜(LAMOST)拼接镜面子镜的装卸。
技术介绍
作为一个国家的国力和科技力量的体现，天文望远镜集中了大型光学玻璃的浇铸、精密光学加工与检测、大型机械装备的高精度加工、计算机控制系统及光电接收系统等当代高新技术的最新成果。集光口径是望远镜最主要的一项技术指标，望远镜的发展很大程度上体现为口径的不断加大。为了突破光学镜面浇铸加工的瓶颈，在新一代大望远镜的研制工作中，拼接镜面主动光学已经成为一项关键技术,它的出现不但使得更大望远镜的建造在技术上可行，也打破了望远镜造价和口径的2.7次方成比例的规律，使其具备了现实的意义。20世纪90年代以来世界范围内研制完成的大型地面光学和红外望远镜，共有十多架，其中采用拼接镜面的有6架，分别为KECKⅠ、KECKⅡ、HET、GTC、SALT和LAMOST。而国际上已经提出的架下一代大望远镜计划包括E-ELT、TMT、GMT、CFGT、JELT中，无一例外的采用了拼接镜面的技术。随着大口径望远镜的发展，望远镜的主镜安装问题也越来越凸现出来，拼接镜面望远镜的镜片很多，比如现有的大口径望远镜中GTC，KECK有36块子镜，HET，SALT有91块子镜，设计中的下一代望远镜中其包含的子镜数量更多，比如TMT有492块子镜，E-ELT有906块子镜，GMT则由7块8.4米的子镜组成，而我国计划中的CFGT设计中将由1120块子镜拼接组成。如此多的子镜数量如果采用人手工安装，且不说安装的精度如何，单是如此大量的子镜安装工作，本身就是一项浩大的工程，需要耗费大量的人力物力和时间；另外由于拼接镜面包含多块子镜，所以子镜，子镜室及其后的桁架结构复杂，手工单块拆卸将十分困难，拼接镜面望远镜的主镜装卸必须使用特殊的装卸工具。中国已经落成的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST(LargeSkyAreaMulti-ObjectFiberSpectroscopicTelescope)是一架中星仪式反射施密特望远镜。球面主镜MB由37块对角线长1.1米厚度75毫米的六角形球面子镜组成。镜面在工作了一个阶段之后，反射膜将产生老化现象，反射率降低，这时需要将老化了的膜层去除干净并重新镀膜。这就需要经常将主镜子镜拆下镀膜后再重新装上。目前国际上的各大拼接镜面望远镜都配有专用的安装装置，采用全计算机控制，运动精度高，安装效率也高。HET和SALT的主镜单元安装方法类似，因为他们的主镜是固定朝上放置的，安装子镜镜片时都是把镜片首先固定安装在镜室的支撑上，根据镜室的结构设计一套特殊的装夹工具，然后使用安装在圆顶上的吊车将子镜单元装置整个吊到镜面上方，然后向下放到镜架上的装夹工具上，松开吊车，通过装夹工具慢慢下降调整，将子镜单元移动到位。SALT的子镜支撑和子镜单元的安装工具都是由位于亚利桑纳Tuscon的EOSTechnologies制造的。Keck和GTC是地平式望远镜，可以将主镜旋状到水平位置，然后用类似上述方法安装子镜单元。目前中国国内拼接镜面望远镜还仅有郭守敬望远镜(LAMOST)一架，其球面主镜MB是一个6.05米×6.67米的由37块子镜构成的组合系统，主镜整体的球面曲率半径40米，整个MB及其支撑桁架都处于和地平向下倾斜25°角的位置，每块子镜是对角线长为1.1米的正六角形，正面是半径为40米的球面，背面是平面的柱形体，中心厚度75毫米。可以看到由于LAMOST独特的设计，MB既有一般大望远镜主镜共同的特点，又具备有自身鲜明的特色具体表现在如下几个方面：1.在观测的过程中固定不动；2.整个主镜MB是呈25度向下倾斜的；3.没有一般望远镜的机架与跟踪部分，但仍然需要为镜室桁架提供稳定的向下倾斜的支撑；这些特点导致LAMOST主镜的子镜单元安装方式与其它大型拼接镜面望远镜的子镜单元安装方式有很大的不同。另外由于望远镜镜片的特殊性，在操作的过程中镜片不能承受太大的外力和加速度，所以镜片单元的安装又与其它望远镜组件的安装不同。现有的子镜安装方式是用升降车把钳工送到镜面附近手工操纵夹具，把子镜送到安装位置。现有方法中采用肉眼判断镜面距离，手工操纵手轮进给，地面升降车的操作也采用人工，方法比较原始，精度不高，安全性也得不到保证。现有技术中不存在相关的技术方案。由于拼接式天文望远镜的口径越来越大，拼接镜面子镜的安装装置必须兼有大位移和高精度两个特点。根据一般机械常识，在设计上要兼顾这两点是存在矛盾和困难的；兼顾大位移和高精度的要求，也给控制系统带来困难。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，本专利技术的目的提供一种大型天文望远镜拼接镜面子镜装卸设备，即，研制一个郭守敬望远镜(LAMOST)子镜装卸专用装置，代替原有的手工操作，实现LAMOST主镜子镜的装卸，能够满足望远镜主镜要求的高精度高可靠度的镜面拼接。同时对大口径拼接镜面望远镜的镜面装卸方式进行一些探索，为今后大望远镜的镜面安装提供一些经验，促进中国望远镜事业的发展。完成上述专利技术任务的技术方案是，一种大型天文望远镜拼接镜面子镜装卸设备，其特征在于，本子镜装卸设备是由高速度、大位移机器人与小位移、高精度定位机器人组成串联机器人，所述的高速度、大位移机器人采用液压升降伸缩装置，设有两节伸缩臂；在该两节伸缩臂的末端，安装有所述小位移、高精度定位机器人；该小位移、高精度定位机器人采用电机丝杠装置；该电机丝杠装置上设有三爪机械手(其中，“三爪”中的每个爪分别称为机械爪)；该三爪机械手与机械手底盘之间，设有竖直转动装置、竖直升降装置、水平调节装置和俯仰机构。更优化和更详细地说，本专利技术的设备有以下优化方案：1、机械爪单臂全长252mm，该单臂末端两个转轴，轴径分别为20mm和12mm。设计者在有限元软件中分析了机械爪的强度。参照图3、图4-1-图4-4。2、所述三爪机械手中设有机械爪推杆(参照图5)，用丝杠螺母驱动机械爪推杆，带动机械爪转动。3、机械手俯仰机构：由于MB主镜37块子镜都有不同倾角，子镜安装时需要在空中微调倾角，尽管机械臂具有一个俯仰自由度，在机械手部分还是需要一个增加一个冗余的俯仰自由度。4、机械手垂直升降装置：由于垂直旋转装置的底端安装有电机和减速器，将垂直升降装置的运动轴线与旋转轴线并列放置，降低整个机械手的重心高度，提高系统稳定性，同时提供与机械臂连接接口。5、在机械手俯仰装置下串联安装水平调节装置：所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大型天文望远镜拼接镜面子镜装卸设备，其特征在于，本装卸设备由高速度、大位移机器人与小位移、高精度定位机器人组成串联机器人，所述的高速度、大位移机器人采用液压升降伸缩装置，设有两节伸缩臂；在该两节伸缩臂的末端，安装有所述小位移、高精度定位机器人；该小位移、高精度定位机器人采用电机丝杠装置；该电机丝杠装置上设有三爪机械手；该三爪机械手与机械手底盘之间，设有竖直转动装置、竖直升降装置、水平调节装置和俯仰机构。
【技术特征摘要】
1.一种大型天文望远镜拼接镜面子镜装卸设备，其特征在于，本装卸设备由高速度、大位移机器人与小位移、高精度定位机器人组成串联机器人，所述的高速度、大位移机器人采用液压升降伸缩装置，设有两节伸缩臂；在该两节伸缩臂的末端，安装有所述小位移、高精度定位机器人；该小位移、高精度定位机器人采用电机丝杠装置；该电机丝杠装置上设有三爪机械手；该三爪机械手与机械手底盘之间，设有竖直转动装置、竖直升降装置、水平调节装置和俯仰机构。
2.根据权利要求1所述的大型天文望远镜拼接镜面子镜装卸设备，其特征在于，所述三爪机械手中设有机械爪推杆，用丝杠螺母驱动机械爪推杆，带动机械爪转动。
3.根据权利要求1所述的大型天文望远镜拼接镜面子镜装卸设备，其特征在于，所述机械手垂直升降装置的结构是：所述垂直旋转装置的底端安装有电机和减速器，将垂直升降装置的运动轴线与旋转轴线并列放置，并且提供接口与所述伸缩臂的末端部分连接。
4.据权利要求1所述的大型天文望远镜拼接镜面子镜装卸设备，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：左恒，姜方华，李国平，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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