一种实现导引头全性能自动测试的测试方法及系统与流程

本发明涉及测控技术，特别涉及一种实现导引头全性能自动测试的测试方法及系统。

背景技术：

测试设备是导引头研制和批产过程中重要的组成部分，导引头的各种性能指标的测试、考核均需在测试设备上完成。随着时代的发展、技术的进步，批产任务要求测试设备能更精确、更便捷、更智能地反映产品的性能指标，完成验收交付项目。然而，现有的测试设备多为手动测试和半自动测试，在测试过程需要人工操作偏角装置，人为操作误差因素引入测试误差，导致多次测试的一致性差；不能保证一同产品多次测量结果的一致性和高精度的要求。

技术实现要素：

本发明提供一种实现导引头全性能自动测试的测试方法及系统，控制转台、支架及偏角装置等执行机构，辅助导引头完成各种动作与测试状态，从而减少导引头测试的人工参与，提高测试结果精度，保证测试结果一致性、安全性和可靠性，缩短测试时间，减少人力成本。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种实现导引头全性能自动测试的测试系统，包含：

设备主控柜，其对导引头产品进行工作模式选择、参数调试，并根据执行机构及导引头产品回传的数值进行计算及分析；

导引头主控柜，其根据从所述设备主控柜接收的指令，对导引头产品进行控制；

所述执行机构包含跟踪转台、自动偏角装置及旋转支架，其分别根据从所述设备主控柜接收的指令，进行模拟导引头姿态的运动；所述自动偏角装置安装在所述跟踪转台上，并对平行光管进行承载；所述旋转支架安装在自动偏角装置上，并对红外目标源进行承载；

其中，通过所述跟踪转台的运动角速度，来模拟弹目视线角速度；通过所述自动偏角装置的偏φ角，来模拟导引头产品和目标与光轴形成的偏角；通过所述旋转支架的旋转速度，来模拟弹体自旋速度。

优选地，所述自动偏角装置，进一步包含：

底座，上面安放所述平行光管，并对自动偏角装置的其他部件进行承载；

回转板，上面安放所述旋转支架；

转轴组件，其设置有与回转板连接的主轴、轴承以及记录实际偏角度数的电位计；

滑动组件，其设置有直流力矩电机及齿轮机构，并通过与轨道配合，使回转板能在水平方向的设定角度范围之内进行偏转；

所述齿轮机构设置了在直流力矩电机带动下转动的小齿轮，以及与小齿轮啮合并带动回转板沿轨道转动的外齿轮。

优选地，所述导引头主控柜，进一步包含：

导引头信号观测区，显示导引头产品需要观测的信号量，并能对信号引出进行处理、观测；

导引头控制区，对导引头产品的通断电及陀螺起转进行控制；

电源组合，设置有导引头电源以及设备电源；

工控机组合，设置有ni工控机及can控制电脑；

摄像头监控器及显示器，对被控区域的执行机构及导引头产品监控。

优选地，所述设备主控柜，通过设置的工控机、电源、驱动器高频隔离器，对执行机构的运动或急停进行控制，并能显示实测的角速度、弹旋和偏角量。

优选地，所述设备主控柜设置有测试计算机子系统，其与各执行机构的跟踪转台的控制子系统之间，建立了基于网络接口tcp/ip的通讯协议；

所述测试计算机子系统与控制导引头产品的can计算机子系统之间，建立了can的通讯协议，来进行远程控制。

优选地，所述测试系统，进一步包含：

自动测试模块，控制其他模块及系统其他部件，按照测试项目规定的自动测试流程进行工作；

数据采集模块，对导引头产品的信号及工作状态进行采集；

电源控制模块，对系统电源和导引头电源进行控制；

转台监控模块，对跟踪转台的姿态进行监控；

数据处理模块，其设有fft计算模块、红外能量计算模块、有效值计算模块、幅度计算模块、调制度计算模块之中任意一种或其任意组合，对执行机构及导引头产品回传的数据进行处理；

实时显示模块，对采集到和/或处理后的数据信息进行实时显示；

数据保存模块，对采集到和/或处理后的数据信息进行保存；

数据回放模块，获取所保存的数据信息进行回放；

报表生成模块，根据采集到和/或处理后的数据信息，生成表示测试结果的报表。

优选地，所述测试系统设置有与测试项目相对应的配置文件，用来查看、修改、更新与所述测试项目有关的配置指标、测试流程，对跟踪转台、旋转支架和自动偏角装置的控制参数，以及导引头产品的工作模式。

本发明的另一个技术方案是提供一种实现导引头全性能自动测试的测试方法，使用上述任意一种测试系统来执行；所述的测试方法包含：

步骤1：启动设备电源，为导引头产品加电；

步骤2：启动跟踪转台的控制电源，开启跟踪转台、旋转支架及自动偏角装置的远程控制模式；

步骤3：自动偏角装置归零，控制导引头产品开锁，完成性能测试准备；

步骤4：按照测试项目规定的自动测试流程，向跟踪转台、旋转支架及自动偏角装置及导引头产品发送相应的控制指令；

步骤5：自动采集跟踪转台、旋转支架及自动偏角装置及导引头产品的信号数据和状态，并运行相关数据的处理算法，获取性能测试结果；

步骤6：保存各性能测试结果，并自动生成测试报表。

优选地，事先对与测试项目有关的配置指标、测试流程，对跟踪转台、旋转支架和自动偏角装置的控制参数，以及导引头产品的工作模式进行配置，形成配置文件；通过读取配置文件，开始相应的测试流程。

优选地，通过多线程操作，将采集到的数据压入数据缓存的队列，同时不停地从队列中提取数据进行处理。

本发明以测试计算机和自动测试软件为控制核心，采用通用化、模块化、标准化设计，功能扩展性强，便于维修和维护；在测试计算机与转台控制计算机之间建立了基于网络接口tcp/ip的通讯协议、在测试计算机与导引头产品之间建立了can的通讯协议，实现自动测试软件的远程控制；模拟导引头姿态运动的转台、旋转支架以及偏角装置均采用计算机实时控制，具有远程/本地两种控制方式。

本发明能自动实现远程控制转台、支架和偏角装置，使其各自按规定的方式运行，自动实现远程设置导引头的工作模式；能实现导引头参数调试，数据采集和计算、频谱分析、红外能量图显示、参数植入、产品性能测试、导引头的参数回传以及测试报表生成等功能。

本发明的测试软件基于labview图形化编程语言，根据导引头测试性能划分了多个软件功能模块，并编写了相应功能模块的labview子程序；设置了与测试项目相关的配置文件，可通过软件配置界面进行各通道参数的查看与修改；每个测试项目对应一个配置文件，能查看、修改、更新每个测试项目的配置指标以及转台、支架和偏角结构的控制参数。

本发明的配置文件，具有集成度高，能灵活地进行测试流程优化、能方便地查看修改测试指标的特点；可根据导引头实际的测试流程和参数需求修改配置文件中指标参数以及转台、支架和偏角结构的控制参数，无需重复编写和修改测试源程序。

本发明所述自动测试系统，包含导引头主控柜、转台主控柜、转台、支架、偏角装置结构体及电缆等部分，还包含转台控制系统、导引头工作模式控制系统、数据采集处理系统以及相应的自动测试软件等，通过运行自动测试软件进行全性能测试；系统具有强大的安保功能，软件上设计了限位、限速、过流、过压、过载、急停功能，操作台上有急停按钮等，如遇紧急情况，可直接切断驱动器电源。

与现有测试设备相比，本发明用自动偏角装置偏φ角取代手动偏φ角，解决了人为操作误差因素引入的测试误差，导致多次测试的一致性差，解决了同一产品多次测量结果的一致性和高精度要求的需求，增加了系统的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本发明的自动化测试系统的示意图。

图2、图3是本发明中自动偏角装置的正视图及俯视图。

图4是本发明的自动化测试系统的模块示意图。

图5是本发明的自动化测试系统中某一测试项的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的自动化测试系统，采用通用化、模块化、标准化设计方案，设备后续功能扩展以及维修和维护方便。为此构建的硬件系统，包含通过电缆相应连接的导引头主控柜1、设备主控柜2、跟踪转台3、自动偏角装置4、旋转支架5、平行光管6和红外目标源7。

所述的导引头主控柜1，包含：导引头信号观测区(设有进行波形显示、信号检测、测试组合的内部电路)、导引头控制区、电源组合、工控机组合、摄像头监控器等。其中，所述的导引头信号观测区，可以观测导引头所有需要观测的信号量，通过示波器显示信号图形，通过数字万用表显示信号信息，用户还可以将所需信号引出，进行处理、观测；所述的导引头控制区，用于实现导引头通断电，配合进行导引头电压、电源消耗电流的实时监控以及测试，实现陀螺起转控制等功能；所述的电源组合，包括导引头电源以及设备电源；所述的工控机组合，包括：一台ni工控机、一台can控制电脑；所述的摄像头监控器，用于对被控区域的转台、支架、偏角装置及导引头进行监控，在万向显示器8(可180°转动)上显示监控图像，供操作人员及时掌握被控区运行情况，增加设备运作的安全性。

所述的设备主控柜2，包含工控机、电源、驱动器高频隔离器等，主要用于控制转台、支架、偏角装置的运动，显示实测的角速度、弹旋和偏角量。该系统拥有强大的安保功能，设计了限位、限速、过流、过压、过载、急停功能，主控柜上有急停按钮等，如遇紧急情况，可直接切断驱动器电源。

设备主控柜2通过网络接口tcp/ip协议与转台控制柜建立通讯，实现转台远程控制，转台运动角速度模拟弹目视线角速度，旋转支架模拟弹体自旋速度，偏角装置偏φ角模拟产品和目标与光轴形成的偏角。设备主控柜2还通过网络接口tcp/ip协议和can控制计算机建立通讯，实现导引头工作模式选择、参数调试和数值计算、回传导引头的参数值、生成报表等功能，提高产品生产测试的效率。

在所述跟踪转台3上安装的自动偏角装置4、旋转支架5、平行光管6和红外目标源7，都是本系统的执行结构，能够根据指令参数执行完成相应动作。

如图2、图3所示，所述的自动偏角装置4包含：转轴组件41、底座42、回转板43、轨道44以及滑动组件45等。转轴组件41中包含轴承、主轴以及电位计(用于记录实际偏角度数)；底座42用于安放平行光管6；在回转板43上安放旋转支架5；滑动组件45包含电机以及齿轮机构，其与轨道44配合，完成回转板43在水平方向±40°范围内的自动偏转。齿轮机构的外齿轮46固定不动，直流力矩电机直接带动小齿轮47转动，使小齿轮47沿外齿轮46，带动回转板43转动。外齿轮46上方安装有r形圆弧滚动导轨，回转板43沿着该导轨转动，实现自动偏φ角功能。

本发明所述的自动化测试系统，包含测试计算机子系统、转台、支架、偏角控制子系统以及can计算机子系统等部分；设置有目标模拟、姿态运动模拟、导引头通讯控制、性能测试等功能模块；实现为导引头提供工作电源、设置导引头工作状态、监测导引头的工作情况、采集和记录产品信号等功能，并具有调整导引头性能参数、分析导引头信号频谱特征，植入调试参数等数据处理分析能力。

其中，基于自动测试软件控制的各个子系统，驱使转台、支架、偏角装置等执行机构，对导引头姿态运动进行模拟；如图4所示，还设置了依据接口电路和产品测试项目和流程编写的功能模块，包括：测试登入模块、数据采集模块(用于采集导引头信号和状态信号)、电源控制模块(用于对提供的系统电源和导引头电源进行控制)、转台监控模块、数据回放模块、实时显示模块、自动测试模块、数据存储模块、数据处理模块(进一步含：fft计算模块、红外能量计算模块、有效值计算模块、幅度计算模块、调制度计算模块)、报表生成模块。这些功能模块经过有效地整合实现系统的自动化测试。

测试软件基于labview图形化编程语言，根据导引头测试性能划分了多个软件功能模块，并编写了相应功能模块的labview子程序来实现其各自的功能要求。还编写了与测试项目相关的配置文件，可通过软件配置界面中的“ai、ao配置”按钮进行各通道参数的查看与修改；每个测试项目对应一个配置文件，通过“自动配置”按钮和配置文件名字，能查看、修改、更新每个测试项目的配置指标以及转台、支架和偏角装置的控制参数。

例如，操作人员在配置界面下输入配置文件名字“静态参数.ini”，点击“自动配置”按钮，弹出对话框，可以根据需求查看、修改、更新测试流程。如图5所示，自动测试系统测试到某一项目时，软件先读取该测试项目的配置文件，然后按照预定的测试子项目逐步测试，每个测试子项目中有一组测试步骤，每个测试步骤也是事先完成设置的。

系统软件采用labview软件标准的生产者消费者模式和队列模块的双线程软件结构。生产者/消费者设计模式是多线程编程中最基本的设计模式，它将队列作为数据缓存，将采集到的数据直接压入队列，耗时短；同时，程序的另一部分不停地从队列中提取数据进行处理，同样也可以将显示、存储部分放入单独的消费者循环中独立运行。这个模型的运用非常普遍，具有较强的扩展性和较好的可维护性。

本发明实现导引头全性能自动测试的方法，包括如下步骤：

步骤1：启动设备电源，软件控制为导引头加电；

步骤2：启动转台控制电源，开启转台、支架及偏角装置的远程控制模式；

步骤3：偏角装置归零，导引头开锁，性能测试准备完毕；

步骤4：开始导引头全性能项目自动测试流程，自动测试软件向导引头发送测试项控制指令；

步骤5：测试软件自动采集被测信号数据和状态，并运行相关数据处理算法，获取性能测试结果；

步骤6：保存各性能测试结果，并自动生成测试报表。

结果显示，本发明的自动测试系统及方法，能自动完成导引头全性能测试功能，满足导引头的全性能的指标考核要求。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。