卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整系统及方法与流程

1.本发明涉及卫星碳纤维桁架胶接装配技术领域，具体地，涉及一种卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整系统及方法。


背景技术：

2.桁架结构由于具有承载力强、重量轻、设计灵活、形式多样等特点，在卫星等航天器结构中得到了越来越多的应用，包括但不限于载荷的安装桁架、仪器的支撑框架、空间望远镜的骨架等，如美国hubble空间望远镜的主支撑结构、jameswebb空间望远镜的科学仪器支撑结构和主镜底板支撑结构都使用了碳纤维桁架结构，实现了高刚度、高精度、轻量化的设计要求。
3.典型卫星桁架结构主要由碳纤维杆件和接头组成。碳纤维杆件的形式有方杆、圆杆等，方杆一般是形成构型的主要部件，并提供有效载荷安装接口；圆杆一般为主要支撑部件，提高结构力学性能；接头为连接部件，将多根杆件通过胶接的方式连接在一起，进而形成完整的桁架结构。碳纤维桁架结构复杂，需满足多项形位精度指标，然而其零部件数量多，整体呈立体交叉构型，胶接装配间隙不易精确控制，会导致胶层不均匀，胶接装配过程中容易产生应力。卫星桁架结构制造完成后，在地面及在轨力、热等环境作用下，胶接装配应力会缓慢释放，导致桁架发生变形，形位精度恶化，影响卫星的在轨性能。
4.公开号为cn104635747b的专利文献公开了一种复杂桁架结构的装配精度测量调整装置，该装配精度测量调整装置主要利用基准平台、共用基准块、多轴指向精度定位块、支撑柱以及整体定位模板对桁架结构进行装配精度测量及调整，共用基准块为测量基准；多轴指向精度定位块固定于基准平台或支撑柱，按理论位置做好接口，并提供与共用基准块平行的转化测量面，通过调整面面距离保证多轴指向精度定位块位置精度；若多个多轴指向精度定位块位于同一平面，在调整好2～3个多轴指向精度定位块位置后，用整体定位模板定位其余多轴指向精度定位块位置。但是该专利文献不能够解决桁架发生变形，形位精度恶化的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整系统及方法。
6.根据本发明提供的一种卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整系统，包括间隙测量调整主控系统、胶接装配间隙测量装置以及胶接装配间隙调整装置；
7.所述间隙测量调整主控系统连接所述胶接装配间隙测量装置和所述胶接装配间隙调整装置；
8.所述间隙测量调整主控系统用于控制碳纤维桁架胶接装配间隙，所述胶接装配间隙测量装置用于测量杆件与接头之间的间隙，所述胶接装配间隙调整装置用于调整杆件与接头之间的间隙。
9.优选的，还包括末端夹持装置，所述末端夹持装置用于夹紧或松开待打磨的卫星碳纤维复合材料构件。
10.优选的，所述末端夹持装置包括夹持机构、电机以及传感器；
11.所述电机与所述夹持机构相连接，所述电机用于驱动所述夹持机构夹紧或松开待打磨的卫星碳纤维复合材料构件；
12.所述传感器与所述夹持机构相连接，所述传感器用于测量所述夹持机构的夹紧力。
13.优选的，所述间隙测量调整主控系统包括工业计算机、胶接装配间隙测量控制回路以及胶接装配间隙调整控制回路；
14.所述工业计算机通过所述胶接装配间隙测量控制回路与所述胶接装配间隙测量装置电连接；
15.所述工业计算机通过所述胶接装配间隙调整控制回路与所述胶接装配间隙调整装置电连接。
16.优选的，所述胶接装配间隙测量装置包括示波器、带通滤波器、信号发生器、功率放大器以及超声换能器；
17.所述示波器连接所述带通滤波器的输入端，所述带通滤波器的输入端连接所述超声换能器；
18.所述信号发生器连接所述功率放大器的输入端，所述功率放大器的输出端连接所述超声换能器；
19.所述示波器用于对输出信号进行演示，所述带通滤波器用于对输出信号进行滤波，所述信号发生器用于产生激励信号，所述功率放大器用于增大输入信号的功率，所述超声换能器用于发出和接收超声信号。
20.优选的，所述示波器的通道数不少于四，所述带通滤波器的通道数不少于四，所述信号发生器的通道数不少于四，所述功率放大器的通道数不少于四。
21.优选的，所述胶接装配间隙调整装置包括运动控制器、电机驱动器以及间隙微调机构；
22.所述运动控制器连接所述电机驱动器，所述电机驱动器连接所述间隙微调机构；
23.所述运动控制器用于发出运动控制信号，所述电机驱动器用于驱动所述间隙微调机构，所述间隙微调机构用于调整杆件与接头之间的间隙。
24.优选的，所述运动控制器的通道数不少于四，所述电机驱动器的通道数不少于四。
25.本发明还提供一种基于上述的卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整系统的胶接装配间隙测量调整方法，包括如下步骤：
26.步骤1：将桁架胶接装配工装安装调整到位，将杆件和接头胶接面涂胶并初步装配，将接头安装固定在工装上；
27.步骤2：在杆件两端胶接装配部位外表面各安置一组超声换能器,每组四个，四个超声换能器在杆件横截面内间隔90
°
均布且垂直于杆件外表面；
28.步骤3：在杆件两端胶接装配部位各安装一组间隙微调机构，每组四个，每个间隙微调机构均在超声换能器沿杆件轴向的最近的位置；
29.步骤4：遍历杆件i的两端j，测量调整杆件与接头之间的胶接装配间隙，其中，i＝
1，2，
…
，m，m为杆件数量，j＝a，b，a，b分别代表杆件的两端；
30.步骤5：通过间隙测量调整主控系统控制杆件i的j端截面上的0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置处的一组超声换能器发射超声脉冲，选择波长大于间隙的超声波作为检测波；
31.步骤6：通过换能器接收反射波信号，设杆件外壁界面波到达换能器的时间为t1,接头内壁界面波到达换能器的时间为t2，选取从t1到t2这一时间段内的反射波信号进行分析；
32.步骤7：依据快速傅里叶变换，计算获得所述反射波信号的频率谱；
33.步骤8：以所述频率谱中各阶频率成分所对应的波峰与波谷之差作为信号特征量；
34.步骤9：将所述信号特征量输入经过训练的bp神经网络，以输出值作为杆件截面上的0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置处的胶接装配间隙；
35.步骤10：判断胶接装配间隙是否合格，若是，进入步骤15，若否，进入步骤11；
36.步骤11：计算共线的0
°
、180
°
以及90
°
、270
°
位置处的理想胶接装配间隙；
37.步骤12：计算0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置处的胶接装配间隙调整量；
38.步骤13：通过间隙测量调整主控系统控制距离0
°
、180
°
位置处最近的两个间隙微调机构同步运动，调整沿0
°
、180
°
连线方向的胶接装配间隙；
39.步骤14：通过间隙测量调整主控系统控制距离90
°
、270
°
位置处最近的两个间隙微调机构同步运动，调整沿90
°
、270
°
连线方向的胶接装配间隙，然后进入步骤5；
40.步骤15：判断所有杆件的所有端是否已遍历，若是，则结束，若否，进入步骤5。
41.优选的，所述步骤9中，所述bp神经网络的训练流程如下：
42.步骤9.1：设计上层碳纤维平板件与下层碳纤维平板件的胶接工装，依靠工装精确控制胶接装配间隙，间隙从0.1mm到0.3mm，步距0.01mm；
43.步骤9.2：将上层碳纤维平板件与下层碳纤维平板件胶接面涂胶并安装固定在工装上，共三十一组胶接试样；
44.步骤9.3：遍历所有三十一组胶接试样，在第i组上层碳纤维平板件外表面垂直安置一个超声换能器，其中，i＝1，2，
…
，31；
45.步骤9.4：通过间隙测量调整主控系统控制超声换能器发射超声脉冲，选择波长大于间隙的超声波作为检测波；
46.步骤9.5：通过换能器接收反射波信号，设上层碳纤维平板件上壁界面波到达换能器的时间为t1,下层碳纤维平板件下界面波到达换能器的时间为t2，选取从t1到t2这一时间段内的反射波信号进行分析；
47.步骤9.6：依据快速傅里叶变换，计算获得反射波信号的频率谱；
48.步骤9.7：以频率谱中各阶频率成分所对应的波峰与波谷之差作为特征量；
49.步骤9.8：判断所有三十一组胶接试样是否已遍历，若是，进入步骤9.9，若否，进入步骤3；
50.步骤9.9：将三十一组胶接装配间隙和对应的特征量输入bp神经网络，获得最优参数完成训练，得到经过训练的bp神经网络。
51.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
52.1、本发明提供的卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整系统及方法，能够准确测量和调整胶接装配间隙，实现复杂桁架的低应力胶接装配，提高其形位精度稳定性；
53.2、本发明利用超声波胶接装配间隙测量装置实现杆件与接头之间间隙的精确测量；
54.3、本发明利用电控胶接装配间隙调整装置实现杆件与接头之间间隙的精确调整。
附图说明
55.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
56.图1为本发明的卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整系统的示意图；
57.图2为本发明的胶接装配间隙测量装置的示意图；
58.图3为本发明的胶接装配间隙调整装置的示意图；
59.图4为本发明的胶接装配间隙测量调整方法的方法流程图；
60.图5为本发明的胶接装配间隙测量调整方法中bp神经网络训练流程图；
61.图6为卫星碳纤维桁架胶接装配局部示意图；
62.图7为卫星碳纤维桁架胶接装配过程中超声换能器安置截面示意图；
63.图8为卫星碳纤维桁架胶接装配过程中间隙微调机构安装截面示意图。
64.图中示出：
65.间隙测量调整主控系统101
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功率放大器114
66.胶接装配间隙测量装置102
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超声换能器115
67.胶接装配间隙调整装置103
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运动控制器121
68.示波器111
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电机驱动器122
69.带通滤波器112
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间隙微调机构123
70.信号发生器113
具体实施方式
71.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
72.实施例1：
73.如图1～8所示，本实施例提供一种卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整系统，包括间隙测量调整主控系统、胶接装配间隙测量装置以及胶接装配间隙调整装置。间隙测量调整主控系统连接胶接装配间隙测量装置和胶接装配间隙调整装置，间隙测量调整主控系统用于控制碳纤维桁架胶接装配间隙，胶接装配间隙测量装置用于测量杆件与接头之间的间隙，胶接装配间隙调整装置用于调整杆件与接头之间的间隙。系统还包括末端夹持装置，末端夹持装置用于夹紧或松开待打磨的卫星碳纤维复合材料构件。
74.末端夹持装置包括夹持机构、电机以及传感器。电机与夹持机构相连接，电机用于驱动夹持机构夹紧或松开待打磨的卫星碳纤维复合材料构件，传感器与夹持机构相连接，传感器用于测量夹持机构的夹紧力。
75.间隙测量调整主控系统包括工业计算机、胶接装配间隙测量控制回路以及胶接装
配间隙调整控制回路。工业计算机通过胶接装配间隙测量控制回路与胶接装配间隙测量装置电连接，工业计算机通过胶接装配间隙调整控制回路与胶接装配间隙调整装置电连接。
76.胶接装配间隙测量装置包括示波器、带通滤波器、信号发生器、功率放大器以及超声换能器。示波器连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输入端连接超声换能器，信号发生器连接功率放大器的输入端，功率放大器的输出端连接超声换能器，示波器用于对输出信号进行演示，带通滤波器用于对输出信号进行滤波，信号发生器用于产生激励信号，功率放大器用于增大输入信号的功率，超声换能器用于发出和接收超声信号。示波器的通道数不少于四，带通滤波器的通道数不少于四，信号发生器的通道数不少于四，功率放大器的通道数不少于四。
77.胶接装配间隙调整装置包括运动控制器、电机驱动器以及间隙微调机构。运动控制器连接电机驱动器，电机驱动器连接间隙微调机构，运动控制器用于发出运动控制信号，电机驱动器用于驱动间隙微调机构，间隙微调机构用于调整杆件与接头之间的间隙。运动控制器的通道数不少于四，电机驱动器的通道数不少于四。
78.本发明还提供一种基于上述的卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整系统的胶接装配间隙测量调整方法，包括如下步骤：
79.步骤1：将桁架胶接装配工装安装调整到位，将杆件和接头胶接面涂胶并初步装配，将接头安装固定在工装上。
80.步骤2：在杆件两端胶接装配部位外表面各安置一组超声换能器,每组四个，四个超声换能器在杆件横截面内间隔90
°
均布且垂直于杆件外表面。
81.步骤3：在杆件两端胶接装配部位各安装一组间隙微调机构，每组四个，每个间隙微调机构均在超声换能器沿杆件轴向的最近的位置。
82.步骤4：遍历杆件i的两端j，测量调整杆件与接头之间的胶接装配间隙，其中，i＝1，2，
…
，m，m为杆件数量，j＝a，b，a，b分别代表杆件的两端。
83.步骤5：通过间隙测量调整主控系统控制杆件i的j端截面上的0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置处的一组超声换能器发射超声脉冲，选择波长大于间隙的超声波作为检测波。
84.步骤6：通过换能器接收反射波信号，设杆件外壁界面波到达换能器的时间为t1,接头内壁界面波到达换能器的时间为t2，选取从t1到t2这一时间段内的反射波信号进行分析。
85.步骤7：依据快速傅里叶变换，计算获得反射波信号的频率谱。
86.步骤8：以频率谱中各阶频率成分所对应的波峰与波谷之差作为信号特征量。
87.步骤9：将信号特征量输入经过训练的bp神经网络，以输出值作为杆件截面上的0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置处的胶接装配间隙，bp神经网络的训练流程如下：
88.步骤9.1：设计上层碳纤维平板件与下层碳纤维平板件的胶接工装，依靠工装精确控制胶接装配间隙，间隙从0.1mm到0.3mm，步距0.01mm；
89.步骤9.2：将上层碳纤维平板件与下层碳纤维平板件胶接面涂胶并安装固定在工装上，共三十一组胶接试样；
90.步骤9.3：遍历所有三十一组胶接试样，在第i组上层碳纤维平板件外表面垂直安置一个超声换能器，其中，i＝1，2，
…
，31；
91.步骤9.4：通过间隙测量调整主控系统控制超声换能器发射超声脉冲，选择波长大
于间隙的超声波作为检测波；
92.步骤9.5：通过换能器接收反射波信号，设上层碳纤维平板件上壁界面波到达换能器的时间为t1,下层碳纤维平板件下界面波到达换能器的时间为t2，选取从t1到t2这一时间段内的反射波信号进行分析；
93.步骤9.6：依据快速傅里叶变换，计算获得反射波信号的频率谱；
94.步骤9.7：以频率谱中各阶频率成分所对应的波峰与波谷之差作为特征量；
95.步骤9.8：判断所有三十一组胶接试样是否已遍历，若是，进入步骤9.9，若否，进入步骤3；
96.步骤9.9：将三十一组胶接装配间隙和对应的特征量输入bp神经网络，获得最优参数完成训练，得到经过训练的bp神经网络。
97.步骤10：判断胶接装配间隙是否合格，若是，进入步骤15，若否，进入步骤11。
98.步骤11：计算共线的0
°
、180
°
以及90
°
、270
°
位置处的理想胶接装配间隙。
99.步骤12：计算0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置处的胶接装配间隙调整量。
100.步骤13：通过间隙测量调整主控系统控制距离0
°
、180
°
位置处最近的两个间隙微调机构同步运动，调整沿0
°
、180
°
连线方向的胶接装配间隙。
101.步骤14：通过间隙测量调整主控系统控制距离90
°
、270
°
位置处最近的两个间隙微调机构同步运动，调整沿90
°
、270
°
连线方向的胶接装配间隙，然后进入步骤5。
102.步骤15：判断所有杆件的所有端是否已遍历，若是，则结束，若否，进入步骤5。
103.实施例2：
104.本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。
105.如图1～8所示，本实施例提供一种卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整系统，包括间隙测量调整主控系统、胶接装配间隙测量装置以及胶接装配间隙调整装置，其中：
106.间隙测量调整主控系统，用于控制碳纤维桁架胶接装配间隙，根据接装配间隙测量装置得到的超声波信号计算间隙，控制胶接装配间隙调整装置调整间隙的大小，实现胶接装配间隙的自动闭环调整。
107.胶接装配间隙测量装置，用于测量杆件与接头之间的间隙，通过超声波方法测量胶接装配间隙。
108.胶接装配间隙调整装置，用于调整杆件与接头之间的间隙，实现胶接装配间隙的自动调整。
109.末端夹持装置包括夹持机构、电机以及传感器，电机与夹持机构相连接，用于驱动夹持机构夹紧或松开待打磨的卫星碳纤维复合材料构件(或柔性打磨头)，传感器与夹持机构相连接，用于测量夹紧力。
110.间隙测量调整主控系统包括工业计算机、胶接装配间隙测量控制回路以及胶接装配间隙调整控制回路。工业计算机分别与胶接装配间隙测量装置、胶接装配间隙调整装置电连接。
111.胶接装配间隙测量装置包括示波器、带通滤波器、信号发生器、功率放大器以及超声换能器，示波器用于对输出信号进行演示，带通滤波器用于对输出信号进行滤波以得到某一频率范围之内的信号，信号发生器用于产生激励信号，功率放大器用于增大输入信号的功率，超声换能器用于发出和接收超声波信号。
112.胶接装配间隙调整装置包括运动控制器、电机驱动器以及间隙微调机构，运动控制器用于发出运动控制信号，电机驱动器用于驱动间隙微调机构的电机，间隙微调机构用于产生直线运动，调整杆件与接头之间的间隙。
113.本实施例提供一种上述卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整系统所采用的胶接装配间隙测量调整方法，包括如下步骤：
114.步骤1，开始；
115.步骤2，将桁架胶接装配工装安装调整到位，将杆件和接头胶接面涂胶并初步装配，将接头安装固定在工装上；
116.步骤3，在杆件两端胶接装配部位外表面各安置1组超声换能器,每组4个，4个超声换能器在杆件横截面内间隔90
°
均布且垂直于杆件外表面；
117.步骤4，在杆件两端胶接装配部位各安装1组间隙微调机构，每组4个，每个间隙微调机构均在超声换能器沿杆件轴向的尽可能近的位置；
118.步骤5，遍历杆件i(i＝1，2，
…
，m，m为杆件数量)的两端j(j＝a，b)，测量调整杆件与接头之间的胶接装配间隙；
119.步骤6，间隙测量调整主控系统控制杆件i的j端截面上的0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置处的1组超声换能器发射超声脉冲，选择波长远大于间隙的超声波作为检测波；
120.步骤7，由换能器接收反射波信号，设杆件外壁界面波到达换能器的时间为t1,接头内壁界面波到达换能器的时间为t2，选取从t1到t2这一时间段内的反射波信号进行分析；
121.步骤8，依据快速傅里叶变换，计算获得反射波信号的频率谱；
122.步骤9，以频率谱中各阶频率成分所对应的波峰与波谷之差作为特征量；
123.步骤10，将信号特征量输入经过训练的bp神经网络，以输出值作为杆件截面上的0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置处的胶接装配间隙；
124.步骤11，判断胶接装配间隙是否合格，若是，进入步骤16，若否，进入步骤12；
125.步骤12，计算共线的0
°
、180
°
以及90
°
、270
°
位置处的理想胶接装配间隙；
126.步骤13，计算0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置处的胶接装配间隙调整量；
127.步骤14，间隙测量调整主控系统控制距离0
°
、180
°
位置处最近的2个间隙微调机构同步运动，调整沿0
°
、180
°
连线方向的胶接装配间隙；
128.步骤15，间隙测量调整主控系统控制距离90
°
、270
°
位置处最近的2个间隙微调机构同步运动，调整沿90
°
、270
°
连线方向的胶接装配间隙，然后进入步骤6；
129.步骤16，判断所有杆件的所有端是否已遍历，若是，进入步骤17，若否，进入步骤5；
130.步骤17，结束。
131.其中，bp神经网络训练流程如下：
132.步骤10.1，设计上层碳纤维平板件与下层碳纤维平板件的胶接工装，依靠工装精确控制胶接装配间隙，保证间隙从0.1mm到0.3mm，步距0.01mm；
133.步骤10.2，将上层碳纤维平板件与下层碳纤维平板件胶接面涂胶并安装固定在工装上，共31组胶接试样；
134.步骤10.3，遍历所有31组胶接试样，在第i(i＝1，2，
…
，31)组上层碳纤维平板件外表面垂直安置1个超声换能器；
135.步骤10.4，间隙测量调整主控系统控制超声换能器发射超声脉冲，选择波长远大于间隙的超声波作为检测波；
136.步骤10.5，由换能器接收反射波信号，设上层碳纤维平板件上壁界面波到达换能器的时间为t1,下层碳纤维平板件下界面波到达换能器的时间为t2，选取从t1到t2这一时间段内的反射波信号进行分析；
137.步骤10.6，依据快速傅里叶变换，计算获得反射波信号的频率谱；
138.步骤10.7，以频率谱中各阶频率成分所对应的波峰与波谷之差作为特征量；
139.步骤10.8，判断所有31组胶接试样是否已遍历，若是，进入步骤9，若否，进入步骤3；
140.步骤10.9，将31组胶接装配间隙和对应的特征量输入bp神经网络，获得最优参数完成训练，得到经过训练的bp神经网络。
141.实施例3：
142.本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。
143.本实施例提供了一种卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整系统，如图1所示，包括间隙测量调整主控系统101、胶接装配间隙测量装置102、胶接装配间隙调整装置103；其中：
144.间隙测量调整主控系统101，用于控制碳纤维桁架胶接装配间隙，根据接装配间隙测量装置得到的超声波信号计算间隙，控制胶接装配间隙调整装置调整间隙的大小，实现胶接装配间隙的自动闭环调整。
145.胶接装配间隙测量装置102，用于测量杆件与接头之间的间隙，通过超声波方法测量胶接装配间隙。
146.胶接装配间隙调整装置103，用于调整杆件与接头之间的间隙，实现胶接装配间隙的自动调整。
147.间隙测量调整主控系统包括：工业计算机、胶接装配间隙测量控制回路、胶接装配间隙调整控制回路。工业计算机分别与胶接装配间隙测量装置102、胶接装配间隙调整装置103电连接。
148.如图2所示，胶接装配间隙测量装置包括：示波器111、带通滤波器112、信号发生器113、功率放大器114、超声换能器115，示波器111用于对输出信号进行演示，通道数不少于4，带通滤波器112用于对输出信号进行滤波以得到某一频率范围之内的信号，通道数不少于4，信号发生器113用于产生激励信号，通道数不少于4，功率放大器114用于增大输入信号的功率，通道数不少于4，超声换能器115用于发出和接收超声波信号。
149.如图3所示，胶接装配间隙调整装置包括：运动控制器121、电机驱动器122、间隙微调机构123，运动控制器121用于发出运动控制信号，通道数不少于4；电机驱动器122用于驱动间隙微调机构的电机，通道数不少于4；间隙微调机构123如精密螺纹运动副机构、柔性铰链机构等用于产生直线运动，调整杆件与接头之间的间隙。
150.本实施例还提供了一种卫星碳纤维桁架胶接装配间隙测量调整方法，其流程如图4所示，包括如下步骤：
151.步骤1，开始；
152.步骤2，将桁架胶接装配工装安装调整到位，将方杆(或圆杆)和接头胶接面涂胶并
初步装配，将接头安装固定在工装上；
153.步骤3，如图6、图7所示，在方杆(或圆杆)a端截面1外表面安置1组超声换能器(方杆(或圆杆)b端与a端相同),每组4个，4个超声换能器在方杆(或圆杆)a端截面1内间隔90
°
均布且垂直于方杆(或圆杆)外表面；
154.步骤4，如图6、图8所示，在方杆(或圆杆)a端截面2安装1组间隙微调机构(方杆(或圆杆)b端与a端相同)，每组4个，4个间隙微调机构在方杆(或圆杆)a端截面2内间隔90
°
均布，间隙微调机构位置距离超声换能器位置尽可能近；
155.步骤5，遍历方杆(或圆杆)i(i＝1，2，
…
，m，m为方杆(或圆杆)数量)的两端j(j＝a，b)，测量调整方杆(或圆杆)与接头之间的胶接装配间隙；
156.步骤6，间隙测量调整主控系统控制方杆(或圆杆)i的j端截面上的0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置处的1组超声换能器发射超声脉冲，选择波长远大于间隙的超声波作为检测波；
157.步骤7，由换能器接收反射波信号，设方杆(或圆杆)外壁界面波到达换能器的时间为t1,接头内壁界面波到达换能器的时间为t2，选取从t1到t2这一时间段内的反射波信号进行分析；
158.步骤8，依据快速傅里叶变换，计算获得反射波信号的频率谱；
159.步骤9，以频率谱中各阶频率成分所对应的波峰与波谷之差作为特征量；
160.步骤10，将信号特征量输入经过训练的bp神经网络，以输出值作为方杆(或圆杆)截面上的0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置处的胶接装配间隙；
161.步骤11，判断胶接装配间隙是否合格，若是，进入步骤16，若否，进入步骤12；
162.步骤12，计算共线的0
°
、180
°
以及90
°
、270
°
位置处的理想胶接装配间隙；
163.步骤13，计算0
°
、90
°
、180
°
、270
°
位置处的胶接装配间隙调整量；
164.步骤14，如图8所示，间隙测量调整主控系统控制距离0
°
、180
°
位置处最近的2个间隙微调机构同步运动，调整沿0
°
、180
°
连线方向的胶接装配间隙；
165.步骤15，如图8所示，间隙测量调整主控系统控制距离90
°
、270
°
位置处最近的2个间隙微调机构同步运动，调整沿90
°
、270
°
连线方向的胶接装配间隙，然后进入步骤6；
166.步骤16，判断所有方杆(或圆杆)的所有端是否已遍历，若是，进入步骤17，若否，进入步骤5；
167.步骤17，结束。
168.其中，如图5所示，bp神经网络训练流程如下：
169.步骤10.1，设计上层碳纤维平板件与下层碳纤维平板件的胶接工装，依靠工装精确控制胶接装配间隙，保证间隙从0.1mm到0.3mm，步距0.01mm；
170.步骤10.2，将上层碳纤维平板件与下层碳纤维平板件胶接面涂胶并安装固定在工装上，共31组胶接试样；
171.步骤10.3，遍历所有31组胶接试样，在第i(i＝1，2，
…
，31)组上层碳纤维平板件外表面垂直安置1个超声换能器；
172.步骤10.4，间隙测量调整主控系统控制超声换能器发射超声脉冲，选择波长远大于间隙的超声波作为检测波；
173.步骤10.5，由换能器接收反射波信号，设上层碳纤维平板件上壁界面波到达换能器的时间为t1,下层碳纤维平板件下界面波到达换能器的时间为t2，选取从t1到t2这一时
间段内的反射波信号进行分析；
174.步骤10.6，依据快速傅里叶变换，计算获得反射波信号的频率谱；
175.步骤10.7，以频率谱中各阶频率成分所对应的波峰与波谷之差作为特征量；
176.步骤10.8，判断所有31组胶接试样是否已遍历，若是，进入步骤9，若否，进入步骤3；
177.步骤10.9，将31组胶接装配间隙和对应的特征量输入bp神经网络，获得最优参数完成训练，得到经过训练的bp神经网络。
178.本发明利用超声波胶接装配间隙测量装置实现杆件与接头之间间隙的精确测量，利用电控胶接装配间隙调整装置实现杆件与接头之间间隙的精确调整，闭环地自动重复测量-调整过程直到胶接装配间隙满足设定值，能够精确保证杆件与接头之间的胶层均匀性，实现复杂桁架的低应力胶接装配，提高其形位精度稳定性。
179.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
180.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。