大口径极化线栅缠绕装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种大口径极化线栅缠绕装置，包括工作平台、绕线机构、排线机构、放线机构、控制单元；绕线机构能够绕旋转轴线旋转，排线机构的平台移动方向与绕线机构旋转轴线平行；放线机构安装于排线机构的平台上，金属丝线能够从放线机构以恒定张力放出，并在安装了线栅环的绕线机构上绕制；控制单元控制旋转框架转速、排线机构平台移动速度以及放线机构的放线速度。本发明专利技术中的放线机构为变线速恒张力主动放线系统，包括线盘、放线机构电机驱动装置、压线棒、双导轮紧丝器、轴角传感器、导向轮、张力控制器、导线棒；通过电动驱动装置、双导轮紧丝器、轴角传感器的联合作用，可以实现放线速度的闭环控制，可防止出现断线或丝线松弛。

Winding device of large-diameter polarized grid

【技术实现步骤摘要】
大口径极化线栅缠绕装置
本专利技术涉及一种大口径极化线栅缠绕装置。
技术介绍
极化线栅作为一种低损耗的极化分离器，是一种用来对电磁波进行极化分离的准光学设备，其作为一种低损耗的极化器，在微波、毫米波、亚毫米波及远红外波段应用广泛。我国“高分一号”卫星、风云三号“微波湿度计”及国家空间中心微波遥感部研制的“全极化微波辐射计定标源”等方面都有重要应用。极化线栅主体由一系列等间距、垂直或水平排列的金属丝构成。在理想情况下，当入射电磁波垂直极化方向与极化线栅平行时，则垂直极化电磁波被反射，水平极化电磁波完全透过；反之，当入射电磁波水平极化方向与极化线栅平行时，则水平极化电磁波被反射，垂直极化电磁波完全透过。在制作极化线栅时，极化线栅的缠绕工艺是影响极化线栅工作性能的关键。吉林大学硕士学位论文《极化线栅缠绕装置及其伺服系统的设计研究》描述的一种线栅缠绕装置及其制作方法，绕线机构本身非圆柱状，而是扁平状，旋转过程中必然导致放线速度变化，为此专门使用了AE电子张力控制器实现恒张力放线，同时可用于储存、拉紧丝线。但该文献中的极化线栅口径仅为Φ500mm，而新的设计要求将极化线栅口径扩大到Φ1500mm，导致丝线张力幅度变化更大，绕线速度要求更高(否则绕线时间太长)，断线机率更高，张力控制精度要求更高，极化线栅刚性要求更高，所以研制难度更大。上述文献中的装置不能满足口径Φ1500mm线栅的绕制，根本原因主要是：原技术方案放线装置中线盘为无驱动装置的被动放线，仅仅采用电子张力控制器保证丝线张力恒定并储存丝线，但对于Φ1500mm线栅，由于旋转框架尺寸随之扩大(旋转框架用于安装固定线栅环，随线栅环一起旋转，其尺寸必须大于线栅环外形尺寸)，若以同样速度旋转，其速度变化幅度将会增加3倍，仅靠张力控制器已经不能满足要求，因为速度变化幅度过大，超出了张力控制器控制能力范围(响应速度无法跟上，线盘惯量太大)，将会出现断线或丝线松弛问题。此外，具体工艺上，原技术方案也存在以下细节问题：1.旋转框架刚度、硬度需要提高。旋转框架尺寸较原技术方案扩大了3倍，作用在旋转框架圆管上的丝线圈数也增加了3倍，故作用力也增加了3倍，圆管受力会向内发生弯曲变形，使得丝线松弛，故为了降低圆管弯曲变形，必须提高旋转框架的刚性，保证线栅丝线的张力。此外，原技术方案圆管采用尼龙材料，该材料硬度低，多次使用后材料表面出现印痕，不能满足多次绕线的要求，必须更改。2.原技术方案旋转机构裸露在外，对于小型线栅缠绕装置还能接受，对于大型线栅缠绕装置，裸露的旋转机构在工作过程中显然是不安全的，容易造成人身和设备安全事故。因此必须将设备封闭隔离。3.原技术方案中，旋转机构与排线机构在同一水平面上布局，重心较高，工作过程中的振动会通过工作平台放大，将会使排线精度恶化，因此应优化布局方案，抑制振动的对线栅间距的影响。4.原技术方案中，线栅本身结构方案为丝线位于线栅环一侧，而丝线具有一定张力，会使线栅环变形、丝线松弛，线栅口面平面度变差，对于大口径线栅，由于丝线数量更多，所受的丝线张力更大，变形更大，问题更为突出，其结果将会使口面平面度超差。因此，必须改变线栅结构，降低口面平面度误差。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术提出一种大口径极化线栅缠绕装置，能够满足Φ1500mm大口径的极化线栅自动化缠绕制作。本专利技术的技术方案为：所述一种大口径极化线栅缠绕装置，其特征在于：包括工作平台、绕线机构、排线机构、放线机构、控制单元；工作平台提供了绕线机构、排线机构、控制单元的安装接口；绕线机构位于工作平台上部中央位置，通过左右两个安装座安装在工作平台上，使得绕线机构的旋转轴线水平，绕线机构能够绕旋转轴线旋转；排线机构通过安装板安装于工作平台下部偏心位置，排线机构中的平台移动方向与绕线机构旋转轴线平行；放线机构安装于排线机构的平台上，且随平台一起移动；金属丝线能够从放线机构以恒定张力放出，并在安装了线栅环的绕线机构上绕制；控制单元控制旋转框架转速、排线机构平台移动速度以及放线机构的放线速度；所述放线机构为变线速恒张力主动放线系统，包括线盘、放线机构电机驱动装置、压线棒、双导轮紧丝器、轴角传感器、导向轮、张力控制器、导线棒；所述放线机构电机驱动装置安装在排线机构平台上，能够带动线盘转动；所述线盘上有绕制好的金属丝线；所述压线棒轴线平行于线盘轴线，从线盘引出的丝线经过压线棒形成包角，丝线在压线棒上可以自由滑动；从压线棒引出的丝线进入双导轮紧丝器，并从双导轮紧丝器引出后经过导向轮后进入张力控制器，通过张力控制器后的丝线通过导线棒以恒定张力放出；所述双导轮紧丝器包括摇杆、摇杆导轮、弹性驱动部件和两个固定轮；所述摇杆中心位置固定有摇杆转轴，摇杆转轴上安装有弹性驱动部件，能够驱动摇杆绕摇杆转轴转动，且能够在摇杆两个方向的转动过程中释放和存储驱动能量；所述摇杆两端安装有摇杆导轮；两个固定轮布置在摇杆转轴两侧，且处于摇杆导轮回转圆周的内侧；第一固定轮靠近压线棒，第二固定轮靠近导向轮；丝线与两个固定轮的接触位置处于相反侧，丝线与压线棒以及第一固定轮的接触位置处于同一侧，丝线与导向轮以及第二固定轮的接触位置处于同一侧；摇杆导轮的回转圆周处于压线棒与第一固定轮之间，也处于导向轮与第二固定轮之间；当压线棒与第一固定轮之间的丝线为直线以及导向轮与第二固定轮之间的丝线为直线时，此时两个摇杆导轮处于丝线的两侧，双导轮紧丝器中的丝线存储量为零，弹性驱动部件处于驱动能量最大状态；弹性驱动部件能够释放驱动能量来驱动摇杆绕摇杆转轴转动，使摇杆导轮将压线棒与第一固定轮之间的丝线以及导向轮与第二固定轮之间的丝线存储，直至设定位置，此时双导轮紧丝器中的丝线存储量最大，弹性驱动部件处于驱动能量最小状态；所述轴角传感器安装在摇杆转轴上，能够测量摇杆的转角，并将转角数据发送给控制单元；控制单元将输入的转角与设定角度比较，根据比较结果给放线机构电机驱动装置发送指令，控制线盘调整放线速度，使得双导轮紧丝储线长度始终趋向于理想长度。进一步的优选方案，所述一种大口径极化线栅缠绕装置，其特征在于：所述绕线机构包括绕线驱动装置、绕线轴角编码装置和旋转框架；所述旋转框架包括两块侧板、两根圆管和矩形管；两根圆管分别垂直连接在两块侧板边缘，两块侧板中心分别连接绕线驱动装置和绕线轴角编码装置，圆管轴线平行于绕线机构的旋转轴线；矩形管连接在侧板与圆管包围范围内，形成支撑框架，用于安装线栅环；绕线驱动装置受控制单元控制，驱动旋转框架转动，绕线轴角编码装置测量旋转框架转动速度，并传递给控制单元。进一步的优选方案，所述一种大口径极化线栅缠绕装置，其特征在于：侧板由轻质金属材料加工成形，圆管由碳纤维蒙皮和铝蜂窝夹层制成，矩形管采用碳纤维材料制成，各自加工成形后，采用胶铆结合的方式成为一个整体。进一步的优选方案，所述一种大口径极化线栅缠绕装置，其特征在于：矩形管中设置有若干贯通的定位埋件，用于在绕线机构正反面均通过定位埋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大口径极化线栅缠绕装置，其特征在于：包括工作平台、绕线机构、排线机构、放线机构、控制单元；工作平台提供了绕线机构、排线机构、控制单元的安装接口；绕线机构位于工作平台上部中央位置，通过左右两个安装座安装在工作平台上，使得绕线机构的旋转轴线水平，绕线机构能够绕旋转轴线旋转；排线机构通过安装板安装于工作平台下部偏心位置，排线机构中的平台移动方向与绕线机构旋转轴线平行；放线机构安装于排线机构的平台上，且随平台一起移动；金属丝线能够从放线机构以恒定张力放出，并在安装了线栅环的绕线机构上绕制；/n控制单元控制旋转框架转速、排线机构平台移动速度以及放线机构的放线速度；/n所述放线机构为变线速恒张力主动放线系统，包括线盘、放线机构电机驱动装置、压线棒、双导轮紧丝器、轴角传感器、导向轮、张力控制器、导线棒；/n所述放线机构电机驱动装置安装在排线机构平台上，能够带动线盘转动；所述线盘上有绕制好的金属丝线；所述压线棒轴线平行于线盘轴线，从线盘引出的丝线经过压线棒形成包角，丝线在压线棒上可以自由滑动；/n从压线棒引出的丝线进入双导轮紧丝器，并从双导轮紧丝器引出后经过导向轮后进入张力控制器，通过张力控制器后的丝线通过导线棒以恒定张力放出；/n所述双导轮紧丝器包括摇杆、摇杆导轮、弹性驱动部件和两个固定轮；所述摇杆中心位置固定有摇杆转轴，摇杆转轴上安装有弹性驱动部件，能够驱动摇杆绕摇杆转轴转动，且能够在摇杆两个方向的转动过程中释放和存储驱动能量；所述摇杆两端安装有摇杆导轮；两个固定轮布置在摇杆转轴两侧，且处于摇杆导轮回转圆周的内侧；第一固定轮靠近压线棒，第二固定轮靠近导向轮；丝线与两个固定轮的接触位置处于相反侧，丝线与压线棒以及第一固定轮的接触位置处于同一侧，丝线与导向轮以及第二固定轮的接触位置处于同一侧；摇杆导轮的回转圆周处于压线棒与第一固定轮之间，也处于导向轮与第二固定轮之间；/n当压线棒与第一固定轮之间的丝线为直线以及导向轮与第二固定轮之间的丝线为直线时，此时两个摇杆导轮处于丝线的两侧，双导轮紧丝器中的丝线存储量为零，弹性驱动部件处于驱动能量最大状态；/n弹性驱动部件能够释放驱动能量来驱动摇杆绕摇杆转轴转动，使摇杆导轮将压线棒与第一固定轮之间的丝线以及导向轮与第二固定轮之间的丝线存储，直至设定位置，此时双导轮紧丝器中的丝线存储量最大，弹性驱动部件处于驱动能量最小状态；/n所述轴角传感器安装在摇杆转轴上，能够测量摇杆的转角，并将转角数据发送给控制单元；控制单元将输入的转角与设定角度比较，根据比较结果给放线机构电机驱动装置发送指令，控制线盘调整放线速度，使得双导轮紧丝储线长度始终趋向于理想长度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大口径极化线栅缠绕装置，其特征在于：包括工作平台、绕线机构、排线机构、放线机构、控制单元；工作平台提供了绕线机构、排线机构、控制单元的安装接口；绕线机构位于工作平台上部中央位置，通过左右两个安装座安装在工作平台上，使得绕线机构的旋转轴线水平，绕线机构能够绕旋转轴线旋转；排线机构通过安装板安装于工作平台下部偏心位置，排线机构中的平台移动方向与绕线机构旋转轴线平行；放线机构安装于排线机构的平台上，且随平台一起移动；金属丝线能够从放线机构以恒定张力放出，并在安装了线栅环的绕线机构上绕制；
控制单元控制旋转框架转速、排线机构平台移动速度以及放线机构的放线速度；
所述放线机构为变线速恒张力主动放线系统，包括线盘、放线机构电机驱动装置、压线棒、双导轮紧丝器、轴角传感器、导向轮、张力控制器、导线棒；
所述放线机构电机驱动装置安装在排线机构平台上，能够带动线盘转动；所述线盘上有绕制好的金属丝线；所述压线棒轴线平行于线盘轴线，从线盘引出的丝线经过压线棒形成包角，丝线在压线棒上可以自由滑动；
从压线棒引出的丝线进入双导轮紧丝器，并从双导轮紧丝器引出后经过导向轮后进入张力控制器，通过张力控制器后的丝线通过导线棒以恒定张力放出；
所述双导轮紧丝器包括摇杆、摇杆导轮、弹性驱动部件和两个固定轮；所述摇杆中心位置固定有摇杆转轴，摇杆转轴上安装有弹性驱动部件，能够驱动摇杆绕摇杆转轴转动，且能够在摇杆两个方向的转动过程中释放和存储驱动能量；所述摇杆两端安装有摇杆导轮；两个固定轮布置在摇杆转轴两侧，且处于摇杆导轮回转圆周的内侧；第一固定轮靠近压线棒，第二固定轮靠近导向轮；丝线与两个固定轮的接触位置处于相反侧，丝线与压线棒以及第一固定轮的接触位置处于同一侧，丝线与导向轮以及第二固定轮的接触位置处于同一侧；摇杆导轮的回转圆周处于压线棒与第一固定轮之间，也处于导向轮与第二固定轮之间；
当压线棒与第一固定轮之间的丝线为直线以及导向轮与第二固定轮之间的丝线为直线时，此时两个摇杆导轮处于丝线的两侧，双导轮紧丝器中的丝线存储量为零，弹性驱动部件处于驱动能量最大状态；
弹性驱动部件能...

【专利技术属性】
技术研发人员：李果，万人民，杨永涛，李姣，李娜，赵泓滨，李彬，吴利英，雷静，袁岁维，郭良，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十九研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61