動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)測量精度的標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于測控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)測量精度的標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高精度的轉(zhuǎn)臺(tái)主要用于慣導(dǎo)產(chǎn)品，星敏感器等產(chǎn)品的校準(zhǔn)和某些彈上部件的運(yùn)動(dòng) 仿真，轉(zhuǎn)臺(tái)所能達(dá)到的指標(biāo)精度一定程度也反映了國防工業(yè)的發(fā)展水平。隨著各類被測試 產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能的提高，轉(zhuǎn)臺(tái)的動(dòng)態(tài)角位置測量能力作為一項(xiàng)重要指標(biāo)，在越來越多的項(xiàng) 目中被要求。國內(nèi)因此對(duì)動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)開始了?？诘难芯?，與之相對(duì)應(yīng)的精度標(biāo)定方法的 研發(fā)也迫在眉睫。
[0003] 動(dòng)態(tài)角位置，即運(yùn)動(dòng)中的回轉(zhuǎn)體在某個(gè)指定時(shí)刻的實(shí)際角位置。時(shí)刻值和位置作 為概念的構(gòu)成因素，缺一不可。動(dòng)態(tài)測角一般指的是處于回轉(zhuǎn)中的運(yùn)動(dòng)體的測角系統(tǒng)收到 一個(gè)時(shí)間脈沖，于是把該時(shí)刻回轉(zhuǎn)體自身角位置測量出來的過程，所W動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)一般 都有脈沖觸發(fā)功能。動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)精度的標(biāo)定方法致力于尋找比動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)更高數(shù)量級(jí) 精度的標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估動(dòng)態(tài)角位置的精度。
[0004] 動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)的誤差一般都由處理電路的各種延時(shí)造成的。W轉(zhuǎn)臺(tái)為例，轉(zhuǎn)臺(tái)的 位置傳感器一般為光電編碼器或者感應(yīng)同步器。二者均在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中發(fā)出可W辨別位置的 正弦波，產(chǎn)生正弦波的過程是一個(gè)光電轉(zhuǎn)換過程，耗時(shí)基本上忽略不計(jì)，要獲得轉(zhuǎn)臺(tái)的角位 置，就需要對(duì)正弦波進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換。對(duì)于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)臺(tái)來說，位置傳感器在發(fā)出正弦波的 同時(shí)依然在運(yùn)動(dòng)，當(dāng)該正弦波被處理轉(zhuǎn)換成位置值時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)已經(jīng)處于另外的角位置，也就不 是當(dāng)前的動(dòng)態(tài)角位置。動(dòng)態(tài)角的測量誤差主要是由于轉(zhuǎn)臺(tái)角速率和測角系統(tǒng)延時(shí)的乘積造 成的，簡稱"速率引入誤差"，此外也有"加速度引入誤差"等誤差源的存在。但凡動(dòng)態(tài)測角 系統(tǒng)，電子元器件的工作必然導(dǎo)致延時(shí)，此延時(shí)就會(huì)造成動(dòng)態(tài)測角誤差。
[0005] 目前國內(nèi)對(duì)于動(dòng)態(tài)測角產(chǎn)品的標(biāo)定方法處于起步階段。該主要是動(dòng)態(tài)測角產(chǎn)品的 研究也只是剛剛起步。目前而言，動(dòng)態(tài)測角集中于拍照的方法：即通過高速相機(jī)或者其他 CCD產(chǎn)品成像，通過后臺(tái)分析來獲得動(dòng)態(tài)角位置。其通過成像的方法獲取從測角系統(tǒng)投影出 的標(biāo)準(zhǔn)模板圖形，結(jié)合圖像評(píng)價(jià)軟件定性給出測角系統(tǒng)的綜合性能，輔助完成對(duì)測角系統(tǒng) 的標(biāo)定。該標(biāo)定方法借助成像的方法，成本過高，后臺(tái)處理麻煩且對(duì)高速動(dòng)態(tài)角的測量并不 理想。此外也有嘗試使用W-定角速度或角加速度運(yùn)行的的祀標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)，控制被校準(zhǔn)系 統(tǒng)W該方式運(yùn)動(dòng)，對(duì)比二者運(yùn)動(dòng)方式的差異，來達(dá)到動(dòng)態(tài)精度校準(zhǔn)。實(shí)際上該方法中，祀標(biāo) 的作為校準(zhǔn)基準(zhǔn)，其自身的動(dòng)態(tài)測角誤差數(shù)量級(jí)已經(jīng)遠(yuǎn)高于角砂級(jí)（"），只能用于低精度 的動(dòng)態(tài)精度標(biāo)定，并不能滿足高精度標(biāo)定的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種能夠標(biāo)定基于轉(zhuǎn)臺(tái)的高速動(dòng)態(tài)角采集系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)測角 系統(tǒng)測量精度的標(biāo)定方法。
[0007] 本發(fā)明是該樣實(shí)現(xiàn)的：
[000引一種動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)測量精度的標(biāo)定方法，包括如下步驟：
[0009] 第一步：測試準(zhǔn)備；
[0010] 連接動(dòng)態(tài)測角裝置與轉(zhuǎn)臺(tái)的角度傳感器；
[0011] 第二步：安裝標(biāo)定裝置；
[0012] 在轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝標(biāo)定裝置，將標(biāo)定裝置與轉(zhuǎn)臺(tái)的角度傳感器同軸安裝，標(biāo)定裝置的 可旋轉(zhuǎn)部分固定安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)軸上，標(biāo)定裝置的讀數(shù)頭電路固定在轉(zhuǎn)臺(tái)的非轉(zhuǎn)動(dòng)殼體 上，讀數(shù)頭電路與可旋轉(zhuǎn)部分根據(jù)標(biāo)定裝置安裝要求安裝；
[0013] 第二步：動(dòng)態(tài)角基準(zhǔn)測定；
[0014] 為轉(zhuǎn)臺(tái)和t不定裝直供電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)W W。二0. 1 ° /s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)t不定裝 置的可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動(dòng)，i次采集標(biāo)定裝置的零位脈沖信號(hào)；該零位脈沖信號(hào)作為同步脈沖 信號(hào)發(fā)送給動(dòng)態(tài)測角裝置；動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的角度傳感器進(jìn)行角位置信號(hào)采集，轉(zhuǎn)臺(tái) i次^ ?。的角速度經(jīng)過標(biāo)定裝置的零位時(shí)，同步脈沖信號(hào)觸發(fā)動(dòng)態(tài)測角裝置的測量值為 白。。，日。1，日。2，日。3........日Cli，則近似靜止位置白。為：
[0015]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)測量精度的標(biāo)定方法，包括如下步驟： 第一步：測試準(zhǔn)備； 連接動(dòng)態(tài)測角裝置與轉(zhuǎn)臺(tái)的角度傳感器； 第二步：安裝標(biāo)定裝置； 在轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝標(biāo)定裝置，將標(biāo)定裝置與轉(zhuǎn)臺(tái)的角度傳感器同軸安裝，標(biāo)定裝置的可旋 轉(zhuǎn)部分固定安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)軸上，標(biāo)定裝置的讀數(shù)頭電路固定在轉(zhuǎn)臺(tái)的非轉(zhuǎn)動(dòng)殼體上，讀 數(shù)頭電路與可旋轉(zhuǎn)部分根據(jù)標(biāo)定裝置安裝要求安裝； 第三步：動(dòng)態(tài)角基準(zhǔn)測定； 為轉(zhuǎn)臺(tái)和標(biāo)定裝置供電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)以《〇 = 〇. 1° /s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)標(biāo)定裝置的 可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動(dòng)，i次采集標(biāo)定裝置的零位脈沖信號(hào)；該零位脈沖信號(hào)作為同步脈沖信號(hào) 發(fā)送給動(dòng)態(tài)測角裝置；動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的角度傳感器進(jìn)行角位置信號(hào)采集，轉(zhuǎn)臺(tái)i次 以的角速度經(jīng)過標(biāo)定裝置的零位時(shí)，同步脈沖信號(hào)觸發(fā)動(dòng)態(tài)測角裝置的測量值為e〇〇， 0〇1? 0〇2? 0 03....... .0 Cli，則近似靜止位置0CI為：
第四步：角度標(biāo)定； 依次驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)以......，的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)標(biāo)定裝置的可旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動(dòng)， 在每個(gè)角速度下i次采集標(biāo)定裝置的零位脈沖信號(hào)；該零位脈沖信號(hào)作為同步脈沖信號(hào)發(fā) 送給動(dòng)態(tài)測角裝置；動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的角度傳感器進(jìn)行角位置信號(hào)采集，得到同步脈 沖信號(hào)到達(dá)時(shí)刻的數(shù)字角度信號(hào)0U，其中，j為速率點(diǎn)序號(hào)，j為自然數(shù)，i為第j個(gè)速率 點(diǎn)下的第i個(gè)采樣點(diǎn)，i為自然數(shù)； 則在角速率為時(shí)動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)測角誤差為： A9jmax=Max| 9 nJ- 9 〇 (2) 式中，1彡n彡i，n為自然數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)測量精度的標(biāo)定方法，其特征在于：所述 的測試準(zhǔn)備步驟，動(dòng)態(tài)測角裝置包括角位置信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、同步脈沖接收裝置和數(shù)據(jù) 處理中心；其中，角位置信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分別與同步脈沖接收裝置和數(shù)據(jù)處理中心連接， 角位置信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的角度傳感器信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字角度信號(hào)，然后 在同步脈沖接收裝置接收到同步脈沖信號(hào)時(shí)，將數(shù)字角度信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理中心；同步 脈沖接收裝置接收同步脈沖信號(hào)，并將該同步脈沖信號(hào)發(fā)送給角位置信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊； 數(shù)據(jù)處理中心接收數(shù)字角度信號(hào)，以備后續(xù)分析使用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)測量精度的標(biāo)定方法，其特征在于：所述 的安裝標(biāo)定裝置步驟中，標(biāo)定裝置為光電編碼器、圓光柵或磁柵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)測量精度的標(biāo)定方法，其特征在于：所述 的光電編碼器的動(dòng)盤壓緊在轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)軸上，定盤固定在轉(zhuǎn)臺(tái)的非轉(zhuǎn)動(dòng)殼體上，定盤上的讀 數(shù)頭與動(dòng)盤的間隙在〇. 5?1. 5mm范圍內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于測控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)測量精度的標(biāo)定方法，目的是提供一種能夠標(biāo)定基于轉(zhuǎn)臺(tái)的高速動(dòng)態(tài)角采集系統(tǒng)的方法。它包括、測試準(zhǔn)備、安裝標(biāo)定裝置、動(dòng)態(tài)角基準(zhǔn)測定和角度標(biāo)定步驟。本方法采用安裝標(biāo)定裝置步驟，將標(biāo)定裝置與轉(zhuǎn)臺(tái)的角度傳感器同軸安裝，為動(dòng)態(tài)角提供了靜止基準(zhǔn)角，消除了系統(tǒng)誤差。對(duì)動(dòng)態(tài)測角系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)后顯示，其測量值在低速狀態(tài)下（低于1°/s）分散性低于0.1″，說明該標(biāo)定系統(tǒng)中角度傳感器和同軸安裝的用于產(chǎn)生脈沖信號(hào)的角度編碼器的零位位置差重復(fù)性很好，相對(duì)角位移量很小，滿足了高精度標(biāo)定的需求。
【IPC分類】G01B21-22
【公開號(hào)】CN104567787
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310474101
【發(fā)明人】唐聲權(quán), 劉均松, 張新磊, 江雯, 高揚(yáng), 麥吉
【申請(qǐng)人】北京航天計(jì)量測試技術(shù)研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月12日