本實用新型涉及自動化和儀器儀表技術領域，特別涉及一種集成三軸轉(zhuǎn)臺功能及穩(wěn)定平臺功能的系統(tǒng)。

背景技術：

我國正在大力推行“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”的戰(zhàn)略，而創(chuàng)新的主體是人才，所以人才培養(yǎng)是實現(xiàn)這一戰(zhàn)略的關鍵保障。目前科技普及和創(chuàng)新教育在全國廣泛開展，各大中專院校及中小學十分重視學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，但總體上表現(xiàn)出缺乏先進的教學設備，經(jīng)過相關調(diào)研目前市面上所流通的穩(wěn)定平臺以及三軸轉(zhuǎn)臺雖然精度高，但是其造價過于昂貴并不利于科普教育，且普通科普教學并不需要特別高的精確度，其需要的是低廉的可推廣價格，同時，穩(wěn)定平臺與三軸轉(zhuǎn)臺都是相互獨立的，僅僅可以單一實現(xiàn)穩(wěn)定平臺或者三軸轉(zhuǎn)臺的功能，目前并沒有一種儀器可以同時將以上兩個功能融合在一起同時實現(xiàn)。本實用新型的出現(xiàn)解決了傳統(tǒng)的儀器造價高、體積大的劣勢可以實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)以及大規(guī)模普及。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種集成三軸轉(zhuǎn)臺功能及穩(wěn)定平臺功能的系統(tǒng)，本系統(tǒng)作為將兩者的功能相結(jié)合的教學用實驗儀器，可以通過兩者的結(jié)合讓學生明白如何測試信號以及如何將測試信號用于控制之中。

具體技術方案如下：一種集成三軸轉(zhuǎn)臺功能及穩(wěn)定平臺功能的系 統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括基礎平臺，所述系統(tǒng)還包括慣性組件、電機控制電路、舵機組件、及具有顯示姿態(tài)信息和控制舵機功能的上位機組件；

所述慣性組件連接所述電機控制電路，所述電機控制電路同時連接所述舵機組件、及上位機組件。

進一步地，所述上位機組件包括姿態(tài)存儲顯示部分及轉(zhuǎn)臺控制部分。

進一步地，所述姿態(tài)存儲顯示部分連接所述慣性組件的姿態(tài)信息，進行3D顯示、曲線顯示和數(shù)字顯示；

所述轉(zhuǎn)臺控制部分連接舵機并對舵機進行控制，進而實現(xiàn)陀螺儀儀標定、加表標定及擾動基座控制。

進一步地，所述電機控制電路通過陣列式開關連接舵機，所述陣列式開關連接所述上位機組件；

當陣列式開關控制信道物理開關閉合時，系統(tǒng)具有穩(wěn)定平臺功能；

當陣列式開關控制信道物理開關斷開時，系統(tǒng)具有三軸轉(zhuǎn)臺功能。

進一步地，所述基礎平臺包括依次相互可轉(zhuǎn)動連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子、中框及外框。

進一步地，所述慣性組件包括分別設置在內(nèi)轉(zhuǎn)子的三個陀螺儀及三個加速度計。

進一步地，所述電機控制電路包括電源及控制芯片，所述控制芯片同時連接慣性組件及舵機組件。

本實用新型是滿足了現(xiàn)有技術中作為實驗儀器的主要需求，基于MEMS器件使本實用新型的體積相較于其他的三軸轉(zhuǎn)臺穩(wěn)定平臺大大減小，并且造價大大降低；三軸轉(zhuǎn)臺以及穩(wěn)定平臺的多功能合一實現(xiàn)了實驗儀器對于多功能的需求。

本實用新型可以運用于測試慣性組件的靈敏程度，對慣性組件進行標定，同時也可以實現(xiàn)穩(wěn)定平臺的相關功能，并且將兩者融合在一個設備之上，相較于一般的獨立穩(wěn)定平臺以及三軸轉(zhuǎn)臺，該設備做到了多功能多用途且節(jié)約了制造成本。

附圖說明

圖1為本實用新型的功能示意圖；

圖2為本實用新型的結(jié)構示意圖。

具體實施方式

以下根據(jù)具體實施例及附圖對本實用新型做進一步解釋。

如圖1所示，本實用新型的主要慣性組件部分，電機控制電路部分，三個舵機以及上位機構成。

通過以上四個部分之間的有機組合來實現(xiàn)三軸轉(zhuǎn)臺與三軸穩(wěn)定平臺之間的相互切換從而達到降低成本，一機多用，方便于教學實驗的目的。

該儀器的使用原理如下：將電機控制電路與舵機之間的信道中加入陣列式開關，當我們想要使用穩(wěn)定平臺功能時，將信道物理開關閉合，從而讓舵機與電機控制電路之間的通信信道保持暢通可以正常的傳遞動作指令。此時的慣性組件部分將所測量的三個姿態(tài)數(shù)據(jù)傳送給 電機控制電路以及上位機。電機控制電路對其所輸出姿態(tài)數(shù)據(jù)進行解算轉(zhuǎn)換成相應的控制指令傳送給電機；上位機負責輸出姿態(tài)顯示部分包括3D顯示、曲線顯示和數(shù)字顯示，顯示與存儲通過串口開關選通或關閉。

當我們想要使用三軸轉(zhuǎn)臺功能時，將物理信道開關斷開，從而使電機控制電路與電機之間的通信信道關閉，使得舵機無法收到控制電路的動作指令此時的舵機由上位機發(fā)出的速度指令進行三軸旋轉(zhuǎn)。慣組部分根據(jù)三軸轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)實時進行姿態(tài)解算，并將解算的三組數(shù)據(jù)傳回上位機，我們就可以根據(jù)慣組部分傳回的數(shù)據(jù)以及由上位機發(fā)送給舵機的數(shù)據(jù)的差異對慣性器件進行標定。

以下是對儀器各部分的簡單說明。

慣性組件部分：主要由三個陀螺儀三個加速度計組成，主要用于航向、俯仰、橫滾三個姿態(tài)的測量，用于穩(wěn)定平臺時將三個姿態(tài)分別傳給上位機以及電機控制電路用于穩(wěn)定平臺的方向角的校正；當用于三軸轉(zhuǎn)臺時其測量的姿態(tài)只傳送給上位機用于元器件的標定，不傳送給電機控制電路。

電機控制電路部分：由一個5V的外接電源以及控制芯片組成，主要用于接收慣組部分所傳送的姿態(tài)信息并加以解算，最后發(fā)出動作指令信號給三個舵機校正旋轉(zhuǎn)角度。

舵機部分：用于穩(wěn)定平臺時接收來自電機控制電路的動作指令信號，對其進行解析校驗，然后根據(jù)信號做出相應的旋轉(zhuǎn)動作，對平臺的角度進行相應的校正。用于三軸轉(zhuǎn)臺時可以直接接收來自上位機的 信號，且與電機控制電路的信道斷開。

上位機部分：其中包括：姿態(tài)存儲顯示部分和轉(zhuǎn)臺控制部分。姿態(tài)顯示部分包括3D顯示、曲線顯示和數(shù)字顯示，顯示與存儲通過串口開關選通或關閉。轉(zhuǎn)臺控制部分包括陀螺儀標定、加表標定和擾動基座控制。

陣列式開關：用于切換通信通道，當需要進行模式切換時，陣列式開關可以同時選通或者阻隔多個物理信道。

如圖2所示，為本實用新型提出的結(jié)構示意圖，具體為三軸速率轉(zhuǎn)臺裝置1，所述三軸速率轉(zhuǎn)臺裝置1包括基座11、外框12、中框13、內(nèi)轉(zhuǎn)子14、上位機及電源接口15、中框電機16、內(nèi)框電機17、內(nèi)框軸承18、可伸縮展翼19、MEMS慣性組件110，其中外框電機在基座內(nèi)部。為了方便教學演示，三軸轉(zhuǎn)臺整體尺寸為400*500*500mm左右，但不局限于此。內(nèi)轉(zhuǎn)子14、中框13、轉(zhuǎn)臺外框12彼此正交，通過電機和軸承相連接?？赏ㄟ^上位機軟件實現(xiàn)位置控制和速率控制，功能上能實現(xiàn)陀螺儀的動靜態(tài)標定。

所述內(nèi)轉(zhuǎn)子14、中框13、外框12分別由內(nèi)框電機17、中框電機16及外框電機控制，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子14、中框13、外框12依次連接。所述三軸速率轉(zhuǎn)臺裝置1還包括對裝置供電的轉(zhuǎn)臺供電裝置及轉(zhuǎn)臺通信模塊，上述的內(nèi)、中、外框電機通過所述轉(zhuǎn)臺通信模塊連接所述上位機交互裝置。

具體為所述內(nèi)轉(zhuǎn)子14的任意相對兩端連接所述中框13，并所述內(nèi)轉(zhuǎn)子14可繞兩個內(nèi)轉(zhuǎn)子連接端的軸向方向上轉(zhuǎn)動；

所述中框13非連接內(nèi)轉(zhuǎn)子14的兩側(cè)連接所述外框12，所述中框13繞兩個中框連接端的軸向方向轉(zhuǎn)動；

所述外框12整體為“U”型，外框12的底部連接基座11，在所述外框12的底部上延伸出兩個連接中框13的外框固定端。

此外內(nèi)轉(zhuǎn)子14與中框13的連接處裝配有導電滑環(huán)，中框13與外框14的連接處裝配有導電滑環(huán)，外框12與基座11的連接處裝有導電滑環(huán)，方便電信號的傳輸。