一种导引头电动转台及其控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种导引头电动转台及其控制系统。该导引头电动转台包括：水平基台(1)，具有水平安装面；导引头定位装置(2)，固定设置在水平基台(1)上；导引头(3)，固定设置在导引头定位装置(2)上；水平回转装置(4)，绕垂直于水平安装面的转轴可转动地设置；俯仰回转装置(5)，绕水平转轴可转动地设置在水平回转装置(4)上；光源安装座(6)，一端固定连接在俯仰回转装置(5)上，另一端悬空设置；光源(7)，安装在光源安装座(6)上，并朝向导引头(3)设置。根据本发明的导引头电动转台，能够使光源按照既定轨迹运动，提高导引头的测试精度。
【专利说明】
一种导引头电动转台及其控制系统
技术领域
[0001]本发明涉及模拟仿真测试技术领域，具体而言，涉及一种导引头电动转台及其控制系统。
【背景技术】
[0002]转台是一种复杂的集光机电一体的现代化设备，在航空、航天领域中进行半实物仿真和测试，在飞行器的研制中起着关键的作用，它能够模拟飞行器的各种姿态角运动，复现其运动时的各种动力学特性，对飞行器的制导系统、控制系统以及相应器件的性能进行反复测试，获得充分的试验数据，并根据数据对系统进行重新设计和改进，达到飞行器总体设计的性能指标要求。
[0003]常见二维转台整体布局分为T型和U型两种。T型为方位轴在下，俯仰轴在上的布局，优点是结构紧凑，占用空间小，适合于多传感器共用，传感器更换方便，适合用于其它大型器件的零部件。
[0004]目前已有的转台手动转换导引头可实现偏航、俯仰两方向运动，但是无法设置运动轨迹，因此难以对测试过程实现精确控制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种导引头电动转台及其控制系统，能够使光源按照既定轨迹运动，提高导引头的测试精度。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种导引头电动转台，包括:水平基台，具有水平安装面;导引头定位装置，固定设置在水平基台上;导引头，固定设置在导引头定位装置上；水平回转装置，绕垂直于水平安装面的转轴可转动地设置;俯仰回转装置，绕水平转轴可转动地设置在水平回转装置上;光源安装座，一端固定连接在俯仰回转装置上，另一端悬空设置;光源，安装在光源安装座上，并朝向导引头设置。
[0007]优选地，导引头电动转台还包括俯仰基准板，俯仰基准板可拆卸地竖直设置在水平安装面上，并为俯仰回转装置提供俯仰基准面。
[0008]优选地，导引头电动转台还包括支撑板，支撑板可拆卸地设置在光源安装座的悬空端与水平安装面之间，并支撑在光源安装座的悬空端以保证光源安装座的水平精度。
[0009]优选地，水平回转装置上设置有U型支架，俯仰回转装置转动设置在U型支架上，俯仰回转装置与U型支架之间通过俯仰驱动机构驱动连接。
[0010]优选地，俯仰驱动机构包括俯仰驱动电机和减速机，俯仰驱动电机固定设置在水平回转装置上，减速机与俯仰驱动电机驱动连接，减速机的输出轴与俯仰回转装置的回转轴驱动连接。
[0011]优选地，导引头定位装置包括固定设置在水平安装面上的基座，基座上沿导引头的轴向间隔设置有第一安装架和第二安装架，导引头与第一安装架之间过渡配合，导引头与第二安装架之间紧密配合。
[0012]优选地，光源安装座包括底座和设置在底座上的直线运动单元，光源设置在直线运动单元上。
[0013]优选地，直线运动单元为滚珠丝杠和丝杠副。
[0014]优选地，直线运动单元包括滑动设置在底座上的直线手动滑台以及可拆卸地设置在直线手动滑台上的安装架，光源固定设置在安装架上。
[0015]优选地，水平基台下侧设置有电控仓，电控仓内设置有对导引头电动转台进行控制的电控元器件，电控仓的底部设置有脚轮。
[0016]本发明的导引头电动转台，包括:水平基台，具有水平安装面;导引头定位装置，固定设置在水平基台上；导引头，固定设置在导引头定位装置上；水平回转装置，绕垂直于水平安装面的转轴可转动地设置;俯仰回转装置，绕水平转轴可转动地设置在水平回转装置上;光源安装座，一端固定连接在俯仰回转装置上，另一端悬空设置;光源，安装在光源安装座上，并朝向导引头设置。该导引头电动转台，可以通过控制水平回转装置水平回转和控制俯仰回转装置俯仰回转的方式实现对光源照射角度、回转角度和角速度、俯仰角度和角速度进行调节，使得光源按照设定轨迹运动，通过调节光源来对激光的照射环境进行模拟，从而为导引头提供激光模拟光源，通过调节激光模拟光源的各种运动轨迹对导引头的各项功能进行测试，从而提高导引头的测试精度。
【附图说明】
[0017]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0018]图1是本发明实施例的导引头电动转台的主视图；
[0019]图2是本发明实施例的导引头电动转台的侧视图；
[0020]图3是本发明实施例的导引头电动转台的仰视图；
[0021]图4是本发明实施例的导引头电动转台的立体图；
[0022]图5是本发明实施例的导引头电动转台的控制系统的结构原理图；
[0023]图6是本发明实施例的导引头电动转台的控制系统的控制原理图。
[0024]附图标记说明:1、水平基台；2、导引头定位装置;3、导引头;4、水平回转装置;5、俯仰回转装置;6、光源安装座;7、光源;8、俯仰基准板;9、支撑板;10、U型支架；11、俯仰驱动电机；12、减速机；13、基座；14、第一安装架；15、第二安装架；16、底座；17、直线手动滑台；18、安装架;19、电控仓;20、脚轮。
【具体实施方式】
[0025]在以下详细描述中，提出大量特定细节，以便于提供对本发明的透彻理解。但是，本领域的技术人员会理解，即使没有这些特定细节也可实施本发明。在其它情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、组件和电路，以免影响对本发明的理解。
[0026]结合参见图1至图4所示，根据本发明的实施例，导引头电动转台包括水平基台1、导引头定位装置2、导引头3、水平回转装置4、俯仰回转装置5、光源安装座6和光源7，水平基台I具有水平安装面;导引头定位装置2固定设置在水平基台I上；导引头3固定设置在导引头定位装置2上;水平回转装置4绕垂直于水平安装面的转轴可转动地设置;俯仰回转装置5绕水平转轴可转动地设置在水平回转装置4上;光源安装座6的一端固定连接在俯仰回转装置5上，另一端悬空设置;光源7安装在光源安装座6上，并朝向导引头3设置。
[0027]在使用该导引头电动转台时，可以通过控制水平回转装置4水平回转和控制俯仰回转装置5俯仰回转的方式实现对光源的照射角度、水平回转角度、水平回转角速度、俯仰回转角度、俯仰回转角速度进行调节，使得光源按照设定轨迹运动，通过调节光源来对激光的照射环境进行模拟，从而为导引头3提供准确的激光模拟光源，通过调节激光模拟光源的各种运动轨迹对导引头3的各项功能进行测试，从而提高导引头3的测试精度，使得导引头电动转台能够更加准确地对飞行器的各种姿态角运动进行模拟，获得更加充分的试验数据。
[0028]导引头电动转台还包括俯仰基准板8，俯仰基准板8可拆卸地竖直设置在水平安装面上，并为俯仰回转装置5提供俯仰基准面。在需要对光源7进行俯仰回转运动操作时，需要保证光源7在俯仰回转过程中的精度，避免光源7俯仰回转过程中水平偏转角度过大而影响测试精度。俯仰基准板8可以为俯仰回转装置5的回转提供参考面，保证俯仰回转装置在一个回转面内转动，从而提高俯仰回转装置5的俯仰回转精度。俯仰基准板8可拆卸地设置在水平安装面上，可以在光源7进行水平回转时从水平安装面上拆卸下来，以防止对光源7的水平回转运动造成阻碍。
[0029]导引头电动转台还包括支撑板9，支撑板9可拆卸地设置在光源安装座6的悬空端与水平安装面之间，并支撑在光源安装座6的悬空端以保证光源安装座6的水平精度。在光源7进行水平回转时，可以将支撑板9设置在光源安装座6的悬空端与水平安装面之间，从而为光源安装座6的水平回转提供基准，保证光源安装座6的水平回转精度，进而保证光源7的水平回转精度。在光源7进行俯仰回转运动时，就可以将支撑板9从水平安装面上拆下下来，从而避免支撑板9对光源7的俯仰回转造成阻碍。
[0030]水平回转装置4上设置有U型支架10，俯仰回转装置5转动设置在U型支架10上，俯仰回转装置5与U型支架10之间通过俯仰驱动机构驱动连接。俯仰回转装置5的两端通过回转轴与U型支架10的两个侧板之间转动连接，可以保证U型支架10对俯仰回转装置5提供均衡的作用力，保证俯仰回转装置5的回转平衡，提高光源7俯仰回转运动的精度。
[0031]俯仰驱动机构包括俯仰驱动电机11和减速机12，俯仰驱动电机11固定设置在水平回转装置4上，减速机12与俯仰驱动电机11驱动连接，减速机12的输出轴与俯仰回转装置5的回转轴驱动连接。俯仰驱动电机11固定设置在减速机12的外壳上，减速机12的外壳固定设置在水平回转装置4上，俯仰驱动电机11将转动作用力输出到减速机12，然后通过减速机12的输出轴传递至俯仰回转装置5的回转轴，进而驱动俯仰回转装置5绕回转轴回转，从而形成竖直平面内的扇形扫描运动，能够实现对导引头的俯仰扇形扫描运动测试。
[0032]俯仰回转装置5的有效旋转角度例如为±45度，俯仰回转装置5的俯仰回转角速度可调，最高可达30°/s，运动位置精度为0.1°，从而保证俯仰回转装置5可以为光源7提供不同的回转角速度，由于导引头3的镜头可以跟随光源7的转动而转动，因此通过调整光源7的俯仰回转参数可以完成不同角度、不同角速度状态下导引头3俯仰回转测试的各项操作。
[0033]导引头定位装置2包括固定设置在水平安装面上的基座13，基座13上沿导引头3的轴向间隔设置有第一安装架14和第二安装架15，导引头3与第一安装架14之间过渡配合，导引头与第二安装架15之间紧密配合。第一安装架14可以对导引头3的安装起到径向定位作用，便于将导引头3进行预定位，降低导引头3的安装难度，第二安装架15可以对导引头3进行同轴定位，保证导引头3的安装精度。
[0034]光源安装座6包括底座16和设置在底座16上的直线运动单元，光源7设置在直线运动单元上，随直线运动单元一同运动，从而可以调节光源7与导引头3之间的轴向距离，使得光源7与导引头3之间具有合适的距离，保证光源7可以为导引头3提供最大的光照强度，提高导引头检测的精度。直线运动单元由手动或电动提供原动力，有效行程为500毫米，可精确定位到任意位置，运动位置精度为0.05毫米。
[0035]直线运动单元例如为滚珠丝杠和丝杠副，也可以为其他的能够提供直线运动的机构。
[0036]在本实施例中，直线运动单元包括滑动设置在底座16上的直线手动滑台17以及可拆卸地设置在直线手动滑台17上的安装架18，光源7固定设置在安装架18上。通过手动操作该直线手动滑台17，可以方便调节直线手动滑台17在底座16上的位置，相应地调节位于直线手动滑台17上的光源7与导引头3之间的距离。
[0037]水平基台I下侧设置有电控仓19，电控仓19内设置有对导引头电动转台进行控制的电控元器件，电控仓19的底部设置有脚轮20。脚轮20例如为万向轮，可以方便导引头电动转台的移位操作。
[0038]在电控仓19内设置有水平回转驱动电机，该水平回转驱动电机固定设置在水平基台I的底部，输出轴与水平回转装置4驱动连接，驱动水平回转装置4在水平回转面内转动，从而可以完成导引头的水平回转扇形扫描测试。
[0039]此外，本发明中将光源7设置为可执行水平回转和俯仰回转操作，能够完成对导引头进行回转操作所不能完成的测量视线角速度的测试，因此可以进一步提高导引头电动转台的测试性能。
[0040]通过上述的导引头电动转台，可自动实现导引头功能测试，包括视双方向航向、俯仰线角速度、框架角精度、最大视场角、视场角最大偏差，输出最大噪声起伏、预制框架角、跟踪周期，策略跟踪等功能。
[0041]结合参见图5和图6所示，本发明还提供了一种上述的导引头电动转台的控制系统，包括:工控机，分别电连接至水平回转装置和俯仰回转装置，并控制所述水平回转装置和所述俯仰回转装置的回转动作;编码器，分别连接至所述工控机、所述水平回转装置和所述俯仰回转装置，获取所述水平回转装置和所述俯仰回转装置的位置信息，并传输至所述工控机。
[0042]在控制系统工作时，首先由工控机发出控制指令，控制驱动器驱动电机分别为水平回转运动和俯仰回转运动提供动力，同时水平回转装置与俯仰回转装置的运动位置信息分别由两个编码器记录，编码器将记录的数据信息最终反馈给工控机处理，工控机根据反馈的数据信息来进行调整，并发出控制指令，循环往复，从而完成了整个闭环控制回路。这种控制方案可有效的提高控制系统的精确度、缩短系统的响应时间并可对系统的稳定性提供保障。
[0043]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种导引头电动转台，其特征在于，包括: 水平基台(I)，具有水平安装面； 导引头定位装置(2)，固定设置在所述水平基台(I)上； 导引头(3)，固定设置在所述导引头定位装置(2)上； 水平回转装置(4)，绕垂直于所述水平安装面的转轴可转动地设置； 俯仰回转装置(5)，绕水平转轴可转动地设置在所述水平回转装置(4)上； 光源安装座(6)，一端固定连接在所述俯仰回转装置(5)上，另一端悬空设置； 光源(7)，安装在所述光源安装座(6)上，并朝向所述导引头(3)设置。2.根据权利要求1所述的导引头电动转台，其特征在于，所述导引头电动转台还包括俯仰基准板(8)，所述俯仰基准板(8)可拆卸地竖直设置在所述水平安装面上，并为所述俯仰回转装置(5)提供俯仰基准面。3.根据权利要求1所述的导引头电动转台，其特征在于，所述导引头电动转台还包括支撑板(9)，所述支撑板(9)可拆卸地设置在所述光源安装座(6)的悬空端与所述水平安装面之间，并支撑在所述光源安装座(6)的悬空端以保证所述光源安装座(6)的水平精度。4.根据权利要求1所述的导引头电动转台，其特征在于，所述水平回转装置(4)上设置有U型支架(10)，所述俯仰回转装置(5)转动设置在所述U型支架(10)上，所述俯仰回转装置(5)与所述U型支架(10)之间通过俯仰驱动机构驱动连接。5.根据权利要求4所述的导引头电动转台，其特征在于，所述俯仰驱动机构包括俯仰驱动电机(11)和减速机(12)，所述俯仰驱动电机(11)固定设置在所述水平回转装置(4)上，所述减速机(12)与所述俯仰驱动电机(11)驱动连接，所述减速机(12)的输出轴与所述俯仰回转装置(5)的回转轴驱动连接。6.根据权利要求1所述的导引头电动转台，其特征在于，所述导引头定位装置(2)包括固定设置在所述水平安装面上的基座(13)，所述基座(13)上沿所述导引头(3)的轴向间隔设置有第一安装架(14)和第二安装架(15)，所述导引头(3)与所述第一安装架(14)之间过渡配合，所述导引头(3)与所述第二安装架(15)之间紧密配合。7.根据权利要求1所述的导引头电动转台，其特征在于，所述光源安装座(6)包括底座(16)和设置在所述底座(16)上的直线运动单元，所述光源(7)设置在所述直线运动单元上。8.根据权利要求7所述的导引头电动转台，其特征在于，所述直线运动单元包括滑动设置在所述底座(16)上的直线手动滑台(17)以及可拆卸地设置在所述直线手动滑台(17)上的安装架(18)，所述光源(7)固定设置在所述安装架(18)上。9.一种如权利要求1所述的导引头电动转台的控制系统，其特征在于，包括: 工控机，分别电连接至水平回转装置和俯仰回转装置，并控制所述水平回转装置和所述俯仰回转装置的回转动作； 编码器，分别连接至所述工控机、所述水平回转装置和所述俯仰回转装置，获取所述水平回转装置和所述俯仰回转装置的位置信息，并传输至所述工控机。
【文档编号】G05D3/12GK106023716SQ201610291035
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】高翔, 芮雪, 刘春磊, 韩孝军
【申请人】北京航天易联科技发展有限公司