一種人影高炮模擬系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種人影高炮模擬系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為：機械底盤上設(shè)置有兩個模擬炮管，所述機械底盤下部設(shè)置有控制機械底盤在水平方向運動的方位旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、控制機械底盤在垂直方向運動的俯仰旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述方位旋轉(zhuǎn)機構(gòu)通過第一減速器連接到方位驅(qū)動機構(gòu)，所述俯仰旋轉(zhuǎn)機構(gòu)通過第二減速器連接到俯仰驅(qū)動機構(gòu)，所述機械底盤下部還設(shè)置有用于模擬所述人影高炮模擬系統(tǒng)震動的震動器。本實用新型大大縮減高炮作業(yè)數(shù)據(jù)采集器的測試成本、周期，也使得測試更加方便。
【專利說明】
一種人影高炮模擬系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及人影高炮模擬領(lǐng)域，具體涉及一種人影高炮模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]人工影響天氣是氣象部門服務(wù)于社會的一項重要活動。為減輕氣象災(zāi)害給人類帶來的不利影響，人影地面作業(yè)充分利用氣候資源，憑借科技手段對局部大氣的物理、化學(xué)過程進行人工干預(yù)，旨在達到增雨雪、防雹、消霧、消雨、防霜等目的，從而使局部地區(qū)天氣狀況向有利于人類生產(chǎn)活動的天氣方向轉(zhuǎn)化。我國充分利用現(xiàn)代科技手段，積極開展人影地面作業(yè)，取得了顯著的作用效果，在服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、保護生態(tài)平衡、緩解水資源緊缺、防災(zāi)減災(zāi)、以及重大社會活動保障等方面都起著重要作用。
[0003]高炮作業(yè)是人工影響天氣的日常工作，其作業(yè)數(shù)據(jù)的采集與收集尤為重要，高炮采集數(shù)據(jù)為人影部門作業(yè)指揮和作業(yè)效益評估提供參考。目前進行的人影高炮作業(yè)數(shù)據(jù)采集器測試方法是將需要測試的采集器安裝在人工影響天氣高炮上進行實彈發(fā)射測試，這種測試成本很高，一發(fā)碘化銀彈藥一千多元，而且人工影響天氣作業(yè)每次作業(yè)一般都在十發(fā)左右，所以單純做測試的話，人力物力成本都耗費很大。人影高炮作業(yè)數(shù)據(jù)采集器測試是必須根據(jù)人工影響天氣的實際需要時才能經(jīng)行測試，并不是想測試就能測試的。人工影響天氣作業(yè)流程比較繁瑣，根據(jù)是否該地區(qū)有人工影響天氣(降雨、防雹、消云、除霧等)的需要，然后提前向相關(guān)部門提前申請空域，獲得批準后人影指揮部門向該地區(qū)的作業(yè)炮點下發(fā)作業(yè)命令，該炮點再安排作業(yè)人員進行人工影響天氣作業(yè)，作業(yè)過程中人影高炮作業(yè)數(shù)據(jù)采集器會將作業(yè)數(shù)據(jù)發(fā)送到人影指揮中心和手持終端。
[0004]以上人影高炮作業(yè)數(shù)據(jù)采集器測試方法測試成本高、測試申請麻煩、進行測試所需要的人員比較多，特別是在對采集器進行批量測試時難度更大，迫切需要設(shè)計新的測試方案來測試人影高炮作業(yè)數(shù)據(jù)采集器。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種人影高炮模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)大大縮減高炮作業(yè)數(shù)據(jù)采集器的測試成本、周期，同時也使得測試更加方便，通過該平臺即可評估要所需測試的高炮作業(yè)數(shù)據(jù)采集器的性能。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種人影高炮模擬系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為:機械底盤上設(shè)置有兩個模擬炮管，所述機械底盤下部設(shè)置有控制機械底盤在水平方向運動的方位旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、控制機械底盤在垂直方向運動的俯仰旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述方位旋轉(zhuǎn)機構(gòu)通過第一減速器連接到方位驅(qū)動機構(gòu)，所述俯仰旋轉(zhuǎn)機構(gòu)通過第二減速器連接到俯仰驅(qū)動機構(gòu)，所述機械底盤下部還設(shè)置有用于模擬所述人影高炮模擬系統(tǒng)震動的震動器。
[0008]進一步的，還設(shè)置有控制單元，所述控制單元用于控制方位驅(qū)動機構(gòu)和俯仰驅(qū)動機構(gòu)正反轉(zhuǎn)動。
[0009]進一步的，所述控制單元采用信捷XC2-14T-E型PLC作為控制器。
[0010]進一步的，還設(shè)置有觸屏輸入單元，所述觸屏輸入單元用于設(shè)置所述人影高炮模擬系統(tǒng)的所有參數(shù)，包括方位旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的方向、俯仰旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的角度，模擬用彈量、原點位置、手自動模式、彈藥發(fā)射周期和驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動頻率。
[0011 ]進一步的，所述觸屏輸入單元采用信捷工控TG765-MT型觸屏。
[0012]進一步的，所述方位驅(qū)動機構(gòu)采用86HBS80AL4-DK0兩相步進電機，所述俯仰驅(qū)動機構(gòu)采用型號為57BYG250B的兩相混合式步進電機。
[0013]進一步的，所述震動器結(jié)構(gòu)為:50ZYT91_R型永磁直流電機轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有一塊半橢圓的硬塑料片，在所述硬塑料片的外表面嵌入有金屬板，所述金屬板通過其U型口嵌入到半橢圓的硬塑料片的外表面。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0015](I)體積小:該人影高炮模擬機械裝置的體積大小為長42cm，寬42cm，高67cm，這樣的體積相對于人工影響天氣高炮的體積明顯小的多。
[0016](2)安裝方便:將需要測試的采集器直接用螺釘固定在測試平臺上即可，無需安裝在人影高炮上安裝。
[0017](3)測試方便:人影高炮模擬機械裝置體積小，運輸方便，運輸時無需將測試平臺進行拆卸再組裝，兩個人即可輕松移動。人影高炮作業(yè)數(shù)據(jù)采集器測試在實驗室或其他有市電供電的地方都可進行，還可以對人影高炮作業(yè)數(shù)據(jù)采集器進行批量測試。
[0018](4)測試成本低:使用人影高炮模擬機械平臺裝置來測試人影高炮作業(yè)數(shù)據(jù)采集器，只需要對其提供220V市電無需像人影高炮作業(yè)一樣發(fā)射碘化銀降雨彈，這樣就節(jié)省了大量的測試成本。
[0019](5)節(jié)省人力:使用人影高炮模擬機械平臺裝置來測試人影高炮作業(yè)數(shù)據(jù)采集器，只需要一個人操作人影高炮模擬機械控制平臺的觸摸屏就可以使模擬機械控制平臺進行相應(yīng)的動作。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型中人影高炮模擬系統(tǒng)原理示意圖。
[0021]圖2是本實用新型中人影高炮模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2中:1-震動器;2-模擬炮管;3-俯仰旋轉(zhuǎn)機構(gòu);4-機械底盤;5_方位旋轉(zhuǎn)機構(gòu);6_方位驅(qū)動機構(gòu)。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的說明。如圖1所示，該系統(tǒng)控制單元主要由PLC、24V開關(guān)電源、48V開關(guān)電源、繼電器、電磁鐵、工控觸屏(觸屏輸入單元)、兩個步進電機驅(qū)動器、兩個步進電機以及一個永磁直流電機組成。
[0024]一、機械單元
[0025]機械單元連接關(guān)系如圖2所示，包括機械底盤4，兩個模擬炮管2，控制箱(用來放置控制電路器件)，震動器I，兩個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(一個方位旋轉(zhuǎn)機構(gòu)5，一個俯仰旋轉(zhuǎn)機構(gòu)為3)，分別由兩個電機來帶動方位角和俯仰角機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，完成對高炮模擬測試機械平臺姿態(tài)的調(diào)整。俯仰機械部分使用了一個減速器，其減速器的減速比為10比I。
[0026]二、控制單元
[0027]選擇信捷XC2-14T-E型PLC作為控制器，此控制器支持基本的邏輯控制和數(shù)據(jù)運算、支持高速計數(shù)、脈沖輸出、外部中斷、C語言編輯功能塊、I/O點的自由切換等功能，支持自由格式通訊、MODBUS通訊功能可選配。該型號PLC有8點NPN型輸入XO?X7、6點晶體管型輸出Y0~Y5，其中有兩路輸出為高速脈沖輸出，有一路24V電源輸出。兩路高速脈沖輸出Y0、Y1分別控制方位電機和俯仰電機的轉(zhuǎn)動，Υ2、Υ3輸出分別控制方位電機和俯仰電機的正反轉(zhuǎn)方向，Υ4、Υ5輸出分別單獨控制兩個電磁鐵的吸合與斷開次數(shù)從而模擬人影高炮彈藥的發(fā)射數(shù)量。此PLC接220V交流電作為供電電源，輸出電源接24V直流開關(guān)電源。
[0028]三、觸屏輸入單元
[0029]觸屏輸入單元采用信捷工控TG765-MT型觸屏。該觸屏采用ARM9 CPU，400MHZ主頻，128MB存儲容量，尺寸為7英寸，1677萬色TFT液晶顯示LED背光，分辨率800*480像素，帶2個COM口，獨立通訊，支持232、485、422等通訊方式，可實現(xiàn)多屏一機，帶有標配時鐘，提供2個USB接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸和備份以及支持多種以太網(wǎng)通訊(支持與MODBUS TCP協(xié)議設(shè)備及西門子S7-1200PLC通過以太網(wǎng)通訊)。該高炮模擬測試機械平臺的所有需要更改的參數(shù)(包括需要旋轉(zhuǎn)的方位角、俯仰角的角度、方向，以及模擬用彈量的設(shè)置、原點設(shè)置、手自動模式設(shè)置和彈藥發(fā)射周期、電機轉(zhuǎn)動頻率設(shè)置等)都由觸屏實時寫入PLC的相應(yīng)寄存器，從而使邏輯按照設(shè)定的參數(shù)運行。
[0030]四、繼電器控制電路
[0031 ] 所述繼電控制電路由電磁式繼電器，分合閘電磁鐵和PLC控制系統(tǒng)組成，PLC輸出口 Y4、Y5分別控制兩個電磁鐵的通斷，分合閘電磁鐵工作電壓為24V、電流為6A34J5公共端為COMl 口，當(dāng)Υ4有輸出時則Υ4與COMl導(dǎo)通繼電器13和14端接通開關(guān)電源后繼電器線圈兩端加上24V電壓，線圈中就會有電流流過，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就在電磁力吸引的作用下克服反彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點(常開觸點)吸合，此時8和12端閉合電磁鐵接通24V開關(guān)電源后開始吸合鐵桿彈出靠近接近開關(guān)，從而模擬出彈藥發(fā)射后彈殼從接近開關(guān)上方飛過的過程。當(dāng)PLC控制Υ4無輸出時線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力下返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點(常閉觸點)吸合。繼電器斷開后電磁鐵斷電，鐵桿彈回遠離接近開關(guān)。
[0032]五、電源接口電路
[0033]電源電路包括兩個開關(guān)電源，其中一個電源為帶有三路24V輸出的開關(guān)電源，兩路分別給兩個繼電器與電磁鐵回路供電，一路接觸摸屏24V輸入端，另一個開關(guān)電源是帶兩路48V輸出的開關(guān)電源，分別接俯仰電機與方位電機的兩相混合式步進電機驅(qū)動器ΜΒ450Α的電源輸入端。
[0034]六、電機驅(qū)動電路
[0035]此部分由兩個兩相步進電機和兩個步進電機驅(qū)動器及PLC控制電路組成。其中電機包括俯仰電機、方位電機。方位電機為86HBS80AL4-DK0兩相步進電機，該型號電機的步距角為1.8°，靜轉(zhuǎn)矩為4匪，工作電流為4Α。方位電機在PLC的控制下通過驅(qū)動器啟動方位電機的轉(zhuǎn)動方向以及旋轉(zhuǎn)角度的控制。俯仰電機采用57系列兩相混合式步進電機，電機型號為57BYG250B步距角1.8°，電機輸出加蝸輪蝸桿減速，減速比為10:1。兩個電機驅(qū)動器均采用型號為MB450A的兩相混合式步進電機驅(qū)動器，此驅(qū)動器采用交流伺服驅(qū)動器的電流環(huán)進行細分控制，電機的轉(zhuǎn)矩波動較小，運行比較平穩(wěn)，使用48V開關(guān)電源供電。電機驅(qū)動器的A+、A-、B+、B-對應(yīng)連接到兩相混合式步進電機。驅(qū)動器控制信號PLS+為步進脈沖信號輸入正端、PLS-為步進脈沖信號輸入負端、DIR+為步進方向信號輸入正端、DIR-為步進方向信號輸入負端、ENA+為脫機使能復(fù)位信號輸入正端、ENA-為脫機使能復(fù)位信號輸入負端。將其中PLS+、DIR+連在一起作公共端在接一個2K的限流電阻接到24V的開關(guān)電源。將俯仰電機驅(qū)動器的PLS-、DIR-分別接到PLC的Y0、Y2端，將方位電機驅(qū)動器的PLS-、DIR-分別接到PLC的Y1、Y3端。通過驅(qū)動器面板上的撥碼開關(guān)SW1、SW2、SW3位來設(shè)置驅(qū)動器的輸出相電流，通過驅(qū)動器面板上的撥碼開關(guān)SW5、SW6、SW7、SW8位來設(shè)置電機每轉(zhuǎn)的步數(shù)。
[0036]七、震動器I
[0037]所述震動器I通過使用50ZYT91-R永磁直流電機轉(zhuǎn)軸上安裝一塊半橢圓的硬塑料片，然后將金屬板的U型口嵌在半橢圓的塑料片的外面。當(dāng)電機轉(zhuǎn)動時半橢圓的塑料片的長軸會碰擊金屬板的U型口這時金屬片擺動一定角度，當(dāng)電機帶動半橢圓的塑料片再旋轉(zhuǎn)180°半橢圓的塑料片的長軸會碰擊金屬板的U型口的另一邊這時金屬片向相反方向擺動相同角度，這樣電機轉(zhuǎn)動就帶動金屬片來回震動。將采集器中的傾角模塊安裝在金屬片上從而實現(xiàn)高炮工作瞬間的超強震動。該電機采用12V直流電源供電，空載轉(zhuǎn)速為每分鐘2000轉(zhuǎn)，額定轉(zhuǎn)速為每分鐘1500轉(zhuǎn)。
[0038]在使用本實用新型人影高炮模擬系統(tǒng)時，給人影高炮模擬機械平臺裝置提供220V市電，控制系統(tǒng)上電，PLC控制系統(tǒng)運行。控制系統(tǒng)觸摸屏的方位角、俯仰角的角度、方向，以及模擬用彈量的設(shè)置、原點設(shè)置、手自動模式設(shè)置點亮即可進行參數(shù)設(shè)置(包括需要旋轉(zhuǎn)和彈藥發(fā)射周期、電機轉(zhuǎn)動頻率設(shè)置等)。參數(shù)設(shè)置好后點擊觸屏上運行功能圖標，PLC控制系統(tǒng)開始按照設(shè)置好的參數(shù)控制人影高炮模擬機械平臺裝置進行相應(yīng)的動作(包括方位角、俯仰角、發(fā)射彈藥等)。
[0039]本實用新型人影高炮模擬系統(tǒng)控制方法如下:上電后系統(tǒng)開始初始化，通過觸屏軟件中與PLC相對應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器相關(guān)聯(lián)并填寫需要設(shè)置的數(shù)值，待所有需要進行設(shè)置的參數(shù)(方位、俯仰角的正反轉(zhuǎn)設(shè)置，方位、俯仰角的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置，方位、俯仰角的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置以及用彈數(shù)量設(shè)置等)都設(shè)置好之后，等待點擊觸摸屏上的相應(yīng)啟動按鈕執(zhí)行相應(yīng)動作。具體執(zhí)行過程為當(dāng)點擊方位和俯仰的觸屏啟動按鈕后相對應(yīng)的軟元件被設(shè)置成常開或常閉觸發(fā)PLC中DPLSY指令執(zhí)行，PLC開始向方位和俯仰電機驅(qū)動器發(fā)送所設(shè)置的脈沖數(shù)并對脈沖計數(shù)。當(dāng)所設(shè)置的脈沖數(shù)計數(shù)達到之后就停止向方位及俯仰電機驅(qū)動器發(fā)送脈沖。模擬發(fā)彈則是待觸屏用彈量參數(shù)設(shè)置好之后點擊模擬發(fā)彈啟動按鈕，PLC控制用彈量輸出端口的通斷，同時對通斷次數(shù)計數(shù)，等到通斷次數(shù)達到后停止輸出。待所有動作執(zhí)行結(jié)束后程序停止，結(jié)束整個過程。
【主權(quán)項】
1.一種人影高炮模擬系統(tǒng)，其特征在于，機械底盤(4)上設(shè)置有兩個模擬炮管(2)，所述機械底盤(4)下部設(shè)置有控制機械底盤(4)在水平方向運動的方位旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(5)、控制機械底盤(4)在垂直方向運動的俯仰旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(3)，所述方位旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(5)通過第一減速器連接到方位驅(qū)動機構(gòu)(6)，所述俯仰旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(3)通過第二減速器連接到俯仰驅(qū)動機構(gòu)，所述機械底盤(4)下部還設(shè)置有用于模擬所述人影高炮模擬系統(tǒng)震動的震動器(I)。2.如權(quán)利要求1所述的一種人影高炮模擬系統(tǒng)，其特征在于，還設(shè)置有控制單元，所述控制單元用于控制方位驅(qū)動機構(gòu)(6)和俯仰驅(qū)動機構(gòu)正反轉(zhuǎn)動。3.如權(quán)利要求2所述的一種人影高炮模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元采用信捷XC2-14T-E型PLC作為控制器。4.如權(quán)利要求1所述的一種人影高炮模擬系統(tǒng)，其特征在于，還設(shè)置有觸屏輸入單元，所述觸屏輸入單元用于設(shè)置所述人影高炮模擬系統(tǒng)的所有參數(shù)，包括方位旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(5)的方向、俯仰旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(3)的角度，模擬用彈量、原點位置、手自動模式、彈藥發(fā)射周期和驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動頻率。5.如權(quán)利要求4所述的一種人影高炮模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述觸屏輸入單元采用信捷工控TG765-MT型觸屏。6.如權(quán)利要求1所述的一種人影高炮模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述方位驅(qū)動機構(gòu)(6)采用86HBS80AL4-DK0兩相步進電機，所述俯仰驅(qū)動機構(gòu)采用型號為57BYG250B的兩相混合式步進電機。7.如權(quán)利要求1所述的一種人影高炮模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述震動器(I)結(jié)構(gòu)為:50ZYT91-R型永磁直流電機轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有一塊半橢圓的硬塑料片，在所述硬塑料片的外表面嵌入有金屬板，所述金屬板通過其U型口嵌入到半橢圓的硬塑料片的外表面。
【文檔編號】G01D18/00GK205483011SQ201620243227
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】樊昌元, 丁晗, 龍偉, 文斌, 張明
【申請人】成都信息工程大學(xué), 成都中泰元創(chuàng)科技有限公司, 樊昌元