本實(shí)用新型涉及轉(zhuǎn)臺(tái)裝置，尤其是涉及一種帶速率精度控制的轉(zhuǎn)臺(tái)裝置。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)臺(tái)是一種慣性測(cè)試設(shè)備。近年來，慣組作為角度測(cè)量、角度基準(zhǔn)和角度傳感器設(shè)備在航天、航空、航海等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著慣性制導(dǎo)技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù)和慣性測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)慣性元件及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度要求越來越高。傳統(tǒng)提高慣組系統(tǒng)導(dǎo)航精度的方法是定期將慣組從載體上拆卸下來，在實(shí)驗(yàn)室利用轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)定，整個(gè)標(biāo)定過程時(shí)間長(zhǎng)且復(fù)雜，同時(shí)在拆裝過程中還可能帶來新的安裝誤差。為提高慣組的導(dǎo)航精度，提高效率和機(jī)動(dòng)性，一種可實(shí)現(xiàn)在載體上快速進(jìn)行慣組標(biāo)定的裝置即慣組自標(biāo)定轉(zhuǎn)位裝置應(yīng)運(yùn)而生。

目前的慣組自標(biāo)定轉(zhuǎn)位裝置，有基于不同的定位精度實(shí)現(xiàn)的二位置、四位置及多位置定位功能，產(chǎn)品具有便捷、輕小、可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，且能適應(yīng)高低溫、強(qiáng)振動(dòng)沖擊等惡劣工作環(huán)境，在慣組自標(biāo)定領(lǐng)域已具有一定的應(yīng)用。但其功能單一，只能提供高精度的角度位置定位功能。隨著慣性系統(tǒng)對(duì)自標(biāo)定轉(zhuǎn)位裝置功能需求的不斷增加，研究可連續(xù)旋轉(zhuǎn)、帶速率精度控制、高精度位置定位、適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的在線自標(biāo)定轉(zhuǎn)位裝置成為慣組自標(biāo)定技術(shù)的重要發(fā)展方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種帶速率精度控制的轉(zhuǎn)臺(tái)裝置，該裝置通過保持齒盤適當(dāng)?shù)逆i緊力來保證定位精度，通過圓感應(yīng)同步器及測(cè)角系統(tǒng)來保證較高的速率精度，實(shí)現(xiàn)了為慣組提供高速率精度旋轉(zhuǎn)、高位置精度定位的功能。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種帶速率精度控制的轉(zhuǎn)臺(tái)裝置，包括電氣測(cè)控單元，電氣測(cè)控單元包括測(cè)角系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、上位機(jī)，特征是：還包括機(jī)械臺(tái)體，機(jī)械臺(tái)體由精密回轉(zhuǎn)軸系、定位齒盤、空心杯直流電機(jī)、基座、密珠軸承、升降齒盤、蝸輪蝸桿減速器、偏心軸組成，其中：

精密回轉(zhuǎn)軸系由臺(tái)面、精密回轉(zhuǎn)軸、分度齒盤、精密軸承、力矩電機(jī)、導(dǎo)電滑環(huán)和圓感應(yīng)同步器構(gòu)成，臺(tái)面通過螺絲固定在精密回轉(zhuǎn)軸的上面，精密回轉(zhuǎn)軸通過螺絲固定在管形的分度齒盤的上面，在分度齒盤的側(cè)壁上部固定有精密軸承，在分度齒盤的側(cè)壁中部、精密軸承的下面固定有力矩電機(jī)，在分度齒盤的側(cè)壁底部固定有圓感應(yīng)同步器，在分度齒盤中間的分度齒盤腔中放置有導(dǎo)電滑環(huán)；

精密回轉(zhuǎn)軸系放置在“凵”形的基座中，分度齒盤的底部固定在基座內(nèi)的底板中間，環(huán)形的定位齒盤的內(nèi)壁與精密回轉(zhuǎn)軸的外壁呈緊密配合，使得定位齒盤與精密回轉(zhuǎn)軸緊密套在一起，定位齒盤通過螺絲固定在基座的上面，環(huán)形的升降齒盤位于定位齒盤的下面內(nèi)側(cè)，升降齒盤設(shè)有內(nèi)圈齒和外圈齒，升降齒盤的內(nèi)圈齒和分度齒盤配合，升降齒盤的外圈齒和定位齒盤配合，形成雙嚙合；空心杯直流電機(jī)、蝸輪蝸桿減速器和偏心軸安裝在基座內(nèi)的升降齒盤的左側(cè)，蝸輪蝸桿減速器的動(dòng)力輸入由空心杯流電機(jī)提供，蝸輪蝸桿減速器驅(qū)動(dòng)偏心軸旋轉(zhuǎn)，偏心軸的軸端嵌入升降齒盤相對(duì)應(yīng)的內(nèi)孔，利用偏心軸的高點(diǎn)與低點(diǎn)實(shí)現(xiàn)升降齒盤升降；密珠軸系安裝于法蘭座與升降齒盤之間，采用微量過盈配合保證升降齒盤的平穩(wěn)升降。

分度齒盤安裝于機(jī)械臺(tái)體的內(nèi)部，將精密回轉(zhuǎn)軸系和基座鎖緊為一體，精密回轉(zhuǎn)軸與基座通過精密軸承保證相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。導(dǎo)電滑環(huán)用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械臺(tái)體內(nèi)的力矩電機(jī)、空心杯直流電機(jī)與圓感應(yīng)同步器所需的包括電源信號(hào)、控制信號(hào)和通訊信號(hào)與外部電氣測(cè)控單元的傳輸。力矩電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)精密回轉(zhuǎn)軸系轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)分度齒盤和臺(tái)面的轉(zhuǎn)動(dòng)。

空心杯直流電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)升降齒盤的升降運(yùn)動(dòng)，從而完成升降齒盤和分度齒盤的脫開、嚙合與鎖緊動(dòng)作。

電氣測(cè)控單元由測(cè)角系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、上位機(jī)組成，用于控制機(jī)械臺(tái)體的轉(zhuǎn)位、升降和啟停以及對(duì)外通信，以保障定位精度和速率精度。要實(shí)現(xiàn)對(duì)位置和速率精度的測(cè)控，并滿足自動(dòng)化測(cè)試的要求，系統(tǒng)設(shè)有兩種工作狀態(tài)，即位置狀態(tài)、速率狀態(tài)，總體采用大系統(tǒng)閉環(huán)的實(shí)時(shí)控制方案。

測(cè)角系統(tǒng)由圓感應(yīng)同步器和測(cè)角電路組合而成，測(cè)角系統(tǒng)的精度決定了整個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)裝置旋轉(zhuǎn)和定位的精度。所述圓感應(yīng)同步器安裝于轉(zhuǎn)臺(tái)裝置的底部，用于提供臺(tái)面的角位置和角速度信息。測(cè)角電路主要由激磁功放電路、前置放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部分組成。

控制系統(tǒng)的功能是控制升降齒盤的相對(duì)旋轉(zhuǎn)和升降，并與上位機(jī)通訊，接收控制指令。根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)裝置的工作狀態(tài)，以力矩電機(jī)和空心杯直流電機(jī)作為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，圓感應(yīng)同步器作為反饋機(jī)構(gòu)。為提高伺服精度，采用高增益帶積分環(huán)節(jié)的Ⅲ型閉環(huán)控制算法。

本實(shí)用新型的工作過程如下：

1、當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)裝置處于位置狀態(tài)工作時(shí)，根據(jù)上位機(jī)的指令，控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)根據(jù)圓感應(yīng)同步器將精密回轉(zhuǎn)軸系的角度信息實(shí)時(shí)反饋給控制系統(tǒng)，通過閉環(huán)控制精密回轉(zhuǎn)軸停留在指定角度的位置，當(dāng)精密回轉(zhuǎn)軸系轉(zhuǎn)到指定的角度位置后，驅(qū)動(dòng)空心杯直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過蝸輪蝸桿減速傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)升降齒盤升高到最高點(diǎn)，升降齒盤同時(shí)與分度齒盤和定位齒盤進(jìn)行嚙合。由于定位齒盤固定在基座上，使得升降齒盤與定位齒盤、分度齒盤嚙合后的基準(zhǔn)不會(huì)發(fā)生偏移，因此可以保證精密回轉(zhuǎn)軸系的位置精度，精密回轉(zhuǎn)軸的角度定位精度在10秒以內(nèi)。

2、當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)裝置處于速率狀態(tài)工作時(shí)，根據(jù)上位機(jī)的指令，控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)空心杯直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過蝸輪蝸桿減速傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)升降齒盤降低到最低點(diǎn)，升降齒盤與分度齒盤（精密回轉(zhuǎn)軸系）脫開。當(dāng)升降齒盤脫開后，力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)精密回轉(zhuǎn)軸，帶動(dòng)精密回轉(zhuǎn)軸系做高精度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)圓感應(yīng)同步器對(duì)精密回轉(zhuǎn)軸系的角度信息進(jìn)行采集，同時(shí)將信息反饋給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)裝置的高精度速率閉環(huán)控制。根據(jù)圓感應(yīng)同步器的測(cè)角精度，本實(shí)用新型的速率精度為5*10^-4（速度1°～10°/s）。

本實(shí)用新型相比現(xiàn)有的慣組自標(biāo)定轉(zhuǎn)位裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、結(jié)構(gòu)上：基于多齒分度技術(shù)，分度齒盤、升降齒盤和定位齒盤雙嚙合，可實(shí)現(xiàn)角度的高精度定位與鎖緊；

2、功能上：增加了速率精度控制，可控制機(jī)械臺(tái)體以一定的速率精度旋轉(zhuǎn)。

總之，與以往的自標(biāo)定裝置相比，本實(shí)用新型具有高位置精度定位和高速率精度旋轉(zhuǎn)的功能優(yōu)勢(shì)，在慣性技術(shù)領(lǐng)域具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值及廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是精密回轉(zhuǎn)軸系的放大示意圖；

圖3是升降齒盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是電氣測(cè)控單元原理框圖；

圖1中：101、精密回轉(zhuǎn)軸系、102、定位齒盤、103、空心杯直流電機(jī)、104、基座、、105、密珠軸系、106、升降齒盤、107、蝸輪蝸桿減速器、108、偏心軸、109法蘭座；

圖2中：201、臺(tái)面、202、精密回轉(zhuǎn)軸、203、分度齒盤、204、精密軸承、205、力矩電機(jī)、206、導(dǎo)電滑環(huán)、207、圓感應(yīng)同步器，208、分度齒盤腔；

圖3中：301、內(nèi)圈齒、302、外圈齒、303、內(nèi)孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種帶速率精度控制的轉(zhuǎn)臺(tái)裝置，包括電氣測(cè)控單元，電氣測(cè)控單元包括測(cè)角系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、上位機(jī)，特征是：還包括機(jī)械臺(tái)體，機(jī)械臺(tái)體由精密回轉(zhuǎn)軸系101、定位齒盤102、空心杯直流電機(jī)103、基座104、密珠軸承105、升降齒盤106、蝸輪蝸桿減速器107、偏心軸108組成，其中：

精密回轉(zhuǎn)軸系由臺(tái)面201、精密回轉(zhuǎn)軸202、分度齒盤203、精密軸承204、力矩電機(jī)205、導(dǎo)電滑環(huán)206和圓感應(yīng)同步器207構(gòu)成，臺(tái)面201通過螺絲固定在精密回轉(zhuǎn)軸202的上面，精密回轉(zhuǎn)軸202通過螺絲固定在管形的分度齒盤203的上面，在分度齒盤203的側(cè)壁上部固定有精密軸承204，在分度齒盤203的側(cè)壁中部、精密軸承204的下面固定有力矩電機(jī)205，在分度齒盤203的側(cè)壁底部固定有圓感應(yīng)同步器207，在分度齒盤203中間的分度齒盤腔208中放置有導(dǎo)電滑環(huán)206；

精密回轉(zhuǎn)軸系101放置在“凵”形的基座104中，分度齒盤203的底部固定在基座104內(nèi)的底板中間，環(huán)形的定位齒盤102的內(nèi)壁與精密回轉(zhuǎn)軸202的外壁呈緊密配合，使得定位齒盤102與精密回轉(zhuǎn)軸202緊密套在一起，定位齒盤102通過螺絲固定在基座104的上面，環(huán)形的升降齒盤106位于定位齒盤102的下面內(nèi)側(cè)，升降齒盤106設(shè)有內(nèi)圈齒301和外圈齒302，升降齒盤106的內(nèi)圈齒301和分度齒盤203配合，升降齒盤106的外圈齒302和定位齒盤102配合，形成雙嚙合；空心杯直流電機(jī)103、蝸輪蝸桿減速器107和偏心軸108安裝在基座104內(nèi)的升降齒盤106的左側(cè)，蝸輪蝸桿減速器107的動(dòng)力輸入由空心杯流電機(jī)103提供，蝸輪蝸桿減速器107驅(qū)動(dòng)偏心軸108旋轉(zhuǎn)，偏心軸108的軸端嵌入升降齒盤106相對(duì)應(yīng)的內(nèi)孔303，利用偏心軸108的高點(diǎn)與低點(diǎn)實(shí)現(xiàn)升降齒盤106升降；密珠軸系105安裝于法蘭座109與升降齒盤106之間，采用微量過盈配合保證升降齒盤106的平穩(wěn)升降。