貝加萊技術(shù)助力衛(wèi)星通信

前言：

　　AlpinaTec是一家來自奧地利薩爾茨堡（Salzburg）的特殊設(shè)備制造商，為航空航天工業(yè)中的高頻天線及望遠(yuǎn)鏡反射鏡的自動調(diào)整與定位系統(tǒng)提供創(chuàng)新而專業(yè)的解決方案。公司在控制與驅(qū)動技術(shù)上非常信賴貝加萊自動化技術(shù)-包括工業(yè)PC、總線技術(shù)和電機。

　　在我們所處的時代，世界正在不斷地發(fā)生著變化，全球的信息被高速地進(jìn)行處理與傳播。商業(yè)與私人通信在瞬間實現(xiàn)，技術(shù)人員相隔數(shù)千里也能夠在同一個產(chǎn)品開發(fā)項目中完成合作，通過遠(yuǎn)程維護(hù)解決問題。通過衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，我們在客廳中就能輕松地獲知發(fā)生在地球另一面的重大事件，享用無比精確的天氣預(yù)報。自從愛因斯坦時代開始，我們所掌握的關(guān)于宇宙萬物是如何運行的知識就與日俱增。

　　航空航天工業(yè)已經(jīng)可以實現(xiàn)所有這些事物的發(fā)展：人造衛(wèi)星繞地球同步運行，它借助地面衛(wèi)星站實現(xiàn)高速通信。數(shù)據(jù)以高頻無線電信號的方式往來于地球與太空之間。位于地面站的拋物面天線擁有相當(dāng)高的精度，以保證可靠的數(shù)據(jù)傳送。天線的定位必須十分精確，因為即使天線的方位角發(fā)生微小的偏移也會導(dǎo)致通信中斷，這樣耗費巨大成本進(jìn)入軌道的衛(wèi)星將變得毫無價值，為我們探究宇宙奧秘的射電望遠(yuǎn)鏡也將毫無用武之處。

　　為了確保這些傳送路徑持續(xù)發(fā)揮作用，望遠(yuǎn)鏡上的反射鏡需將焦點準(zhǔn)確地對準(zhǔn)信號源，地面衛(wèi)星站的天線定位需持續(xù)調(diào)整，而且衛(wèi)星在發(fā)射前，它上面的天線需要在專為航空航天工業(yè)設(shè)計的測量暗室中進(jìn)行極其精確的調(diào)校。

在Medusa項目中，調(diào)整單元的CAD模型。

　　AlpinaTec Technical Products GmbH為該項努力做出了重要的貢獻(xiàn)，這家小型公司位于薩爾茨堡市郊的Köstendorf鎮(zhèn)。AlpinaTec公司由HTD Burger于2004年創(chuàng)建，主要專注于開發(fā)與制造天線及望遠(yuǎn)鏡反射鏡的調(diào)整與定位機電一體化系統(tǒng)。“針對基礎(chǔ)研發(fā)，我們已經(jīng)與數(shù)家奧地利的大學(xué)與研究中心展開合作，”項目經(jīng)理Gunnar Grabmair說道，他于2008年從Wels技術(shù)學(xué)院畢業(yè)后加入AlpinaTec。“我們自己開發(fā)運動控制以及基本的自動化與傳感器系統(tǒng)。”

　　“Medusa”和“Frontics”是AlpinaTec針對一些德國航空航天公司的兩個最新的開發(fā)項目。其項目任務(wù)是：一個用于測量發(fā)射前衛(wèi)星天線特性的25x25米的仿真暗室。拋物面鏡、雙曲面鏡和平行鏡被用于對來往于地球和衛(wèi)星軌道間的信號的擴散與收斂進(jìn)行模擬。除了定位系統(tǒng)與控制器外，高頻測試系統(tǒng)還需要使用所謂的“地面機械支援設(shè)備”（MGSE）支撐測試對象。雖然這些衛(wèi)星以后都在地球軌道上運行，但是它上面的所有組件都必須在地球重力的影響下進(jìn)行高精度的自動調(diào)整。

　　靈敏的機械元件都是通過貝加萊組件實現(xiàn)運動與控制的，六個步進(jìn)電機確保對定位單元進(jìn)行精確的配置，該定位單元安裝在AlpinaTec專為Medusa項目設(shè)計的一個框架上。步進(jìn)電機由三個ACOPOSmicro步進(jìn)控制模塊控制，每個模塊可以為兩個步進(jìn)電機提供脈沖信號。而同步電機可以用于驅(qū)動更大型的機械設(shè)備，如同在Frontics項目中看到的，同步電機由ACOPOS三相伺服驅(qū)動器控制。整體控制是由處理能力強大的工控機APC620來完成，在它上面運行了AR010 Soft PLC。

仿真暗室包含測量衛(wèi)星天線特性的拋物面鏡、雙曲面鏡和平行鏡。（照片來源：歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)EADS Astrium公司）

在MEDUSA項目的集成自動化組件中，供電單元、X20模塊、ACOPOSmicro步進(jìn)控制器以及6個步進(jìn)電機都來自貝加萊。

　　研究的重點主要集中于實時通信能力，因此，該方案中的兩個X20 CPU均可以通過POWERLINK和CAN總線連接分布式I/O。而編碼器模塊用于評估線性傳感器。最后，機電一體化裝置從電源單元中獲取所需電能。

　　“我們花費了約一年時間尋找合適的自動化技術(shù)合作伙伴，”Gunnar Grabmair說道。“我們優(yōu)先考慮能夠提供從控制器到電機的高質(zhì)量的全套方案供應(yīng)商。”隨著項目的進(jìn)展與系統(tǒng)的運行，選擇貝加萊作為合作伙伴被證明是正確的。“我們非?？粗刎惣尤R技術(shù)專家所提供的出色的支持，并非僅僅因為他們的本地化服務(wù)，”AlpinaTec公司總經(jīng)理Peter Burger說道。“雖然對于供應(yīng)商來說，這是一些相對較小型的項目，但絕對不意味著都是些想當(dāng)然的事情。”

AlpinaTec公司總經(jīng)理Peter Burger（右）以及負(fù)責(zé)借助貝加萊組件設(shè)計機械裝置的項目經(jīng)理Gunnar Grabmair。

　　對于AlpinaTec來說，最為重要的是，使用貝加萊組件的整個方案擁有極高的品質(zhì)。“測試設(shè)備中沒有多余的空間，”Peter Burger說。“然而ACOPOS設(shè)備與X20模塊極其緊湊，因此我們能夠?qū)⑺须娮悠骷及仓迷谝粋€小型的穿墻式配電柜中。”另一項標(biāo)準(zhǔn)是，貝加萊能夠在有限的時間內(nèi)開發(fā)出方案。“項目時間緊迫，這些硬件組件能夠完美協(xié)調(diào)，體現(xiàn)了貝加萊的優(yōu)勢，”Grabmair確認(rèn)說。“在統(tǒng)一的軟件環(huán)境中就能為所有控制與驅(qū)動解決方案進(jìn)行工程設(shè)計，單一的開發(fā)工具實際上確保了項目的成功。”

地面機械支援設(shè)備”（MGSE）支撐測試對象與調(diào)整單元（右側(cè)灰色部分）。