本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)模擬技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種弧形遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器。

背景技術(shù)：

目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器是用于模擬特定目標(biāo)，例如導(dǎo)彈、飛機(jī)等飛行器的運(yùn)動(dòng)的裝置，通常與飛行模擬器配合使用，主要用于測(cè)試導(dǎo)彈或雷達(dá)追蹤系統(tǒng)的追蹤性能。針對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特點(diǎn)，根據(jù)其與追蹤系統(tǒng)的遠(yuǎn)近，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器可以大致劃分為針對(duì)紅外目標(biāo)源的近距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器和針對(duì)射頻目標(biāo)的遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器。

對(duì)于遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器而言，射頻目標(biāo)源與追蹤系統(tǒng)相距大約5至15m，并且要求射頻目標(biāo)源在運(yùn)動(dòng)過程中始終指向追蹤系統(tǒng)。目前，遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器的結(jié)構(gòu)主要分為兩種，一種是在縱向和橫向兩個(gè)方向形成類似十字架形式的XY平臺(tái)，在其末端安裝指向機(jī)構(gòu)，以用于確保射頻目標(biāo)源在運(yùn)動(dòng)過程中始終指向追蹤系統(tǒng)；另一種是將縱向和橫向兩個(gè)方向形成圓弧形的XY平臺(tái)，以用于確保目標(biāo)源始終沿著球面運(yùn)動(dòng)，由此可以省略指向機(jī)構(gòu)。由于省略了指向機(jī)構(gòu)，圓弧形遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、負(fù)載輕等特點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)更高的指標(biāo)，但是現(xiàn)有技術(shù)的弧形導(dǎo)軌和弧形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)難以確保目標(biāo)源沿著球面精確、高速、高加速度、高頻響地運(yùn)動(dòng)。

因此，特別是在航空航天技術(shù)領(lǐng)域，需要改進(jìn)性能的弧形遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器，以滿足測(cè)試追蹤系統(tǒng)的追蹤性能的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種弧形遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器，其能夠高精度、高速、高加速度、高頻響地模擬目標(biāo)源沿著球面的運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該弧形遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器包括：縱向部件，所述縱向部件包括縱向圓弧形導(dǎo)軌和至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于使安裝有目標(biāo)源的滑塊沿著所述縱向圓弧形導(dǎo)軌作縱向圓弧運(yùn)動(dòng)；多個(gè)橫向部件，每個(gè)所述橫向部件包括橫向圓弧形導(dǎo)軌和直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)所述縱向部件沿著所述橫向圓弧形導(dǎo)軌作橫向圓弧運(yùn)動(dòng)；以及支承部件，所述支承部件包括金屬結(jié)構(gòu)墻體以及固定于所述金屬結(jié)構(gòu)墻體并且用于支撐所述橫向部件的懸臂。

根據(jù)實(shí)施例，所述縱向部件還包括用于安裝所述縱向圓弧形導(dǎo)軌和磁柵尺反饋裝置的導(dǎo)軌安裝板以及用于安裝所述導(dǎo)軌安裝板的支架，其中所述導(dǎo)軌安裝板可以被調(diào)整以確保所述縱向圓弧形導(dǎo)軌的平面度并且所述磁柵尺反饋裝置用于監(jiān)測(cè)所述滑塊的實(shí)時(shí)位置以實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)控制。根據(jù)實(shí)施例，所述縱向圓弧形導(dǎo)軌通過導(dǎo)軌安裝板與支架組裝在一起。根據(jù)實(shí)施例，支架可以例如由鋁矩形管材、鋁方管材及鋁板焊接制成；然而本發(fā)明不限于此，任何合適的金屬、形狀及加工方式均可以用于制造本發(fā)明的縱向部件的支架。

根據(jù)實(shí)施例，所述至少一個(gè)電機(jī)包括分別設(shè)置在所述導(dǎo)軌安裝板的兩端的上端驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及下端驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述上端和下端驅(qū)動(dòng)電機(jī)均設(shè)置有卷筒，其中固定于所述滑塊兩端的繩索經(jīng)由力矩傳感器分別纏繞在各自卷筒上，以在所述上端和下端驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下使所述滑塊作縱向圓弧形運(yùn)動(dòng)，其中所述力矩傳感器用于監(jiān)測(cè)繩索的漲緊力以實(shí)現(xiàn)力閉環(huán)控制。

根據(jù)實(shí)施例，所述導(dǎo)軌安裝板的兩端還安裝有滑輪，用于使驅(qū)動(dòng)所述滑塊的繩索變向。

根據(jù)實(shí)施例，所述縱向圓弧形導(dǎo)軌為雙沿滾輪式導(dǎo)軌。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，該雙沿滾輪式導(dǎo)軌由五段導(dǎo)軌拼接制成。然而，本發(fā)明不限于此，任意制式的導(dǎo)軌及加工方法均是可行的，只要能夠滿足目標(biāo)源沿著縱向圓弧形導(dǎo)軌精確、平滑地運(yùn)動(dòng)即可。

根據(jù)實(shí)施例，所述導(dǎo)軌安裝板的兩端安裝有緩沖器和接近開關(guān)，用于防止所述滑塊超出所述縱向圓弧形導(dǎo)軌的行程。根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，所述接近開關(guān)可以例如為光電式接近開關(guān)。然而，本發(fā)明不限于此，例如機(jī)電式接近開關(guān)也是可行的。

根據(jù)實(shí)施例，所述多個(gè)橫向部件包括由所述支承部件的懸臂分別固定于所述支承部件的上部和下部的兩個(gè)橫向部件。然而，本發(fā)明不限于此，例如分別固定于支撐部件的上中下部的三個(gè)橫向部件也是可行的。根據(jù)實(shí)施例，每個(gè)橫向部件還包括用于安裝橫向圓弧形導(dǎo)軌的底板，其中所述底板可以被調(diào)整以確保所述橫向圓弧形導(dǎo)軌的平面度。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所述底板由鑄鐵鑄造并且由五段拼接制成，從而減小加工應(yīng)力并保證加工精度。并且，可以通過分別調(diào)整五段底板來確保橫向圓弧形導(dǎo)軌安裝面的平面度。然而，本發(fā)明不限于此，任意合適的材料、形制及加工方法均可以用于制造本發(fā)明的橫向圓弧形導(dǎo)軌的底板，只要能夠確保底板的平面度即可。

根據(jù)實(shí)施例，所述橫向圓弧形導(dǎo)軌為單沿滾輪式導(dǎo)軌。根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，該單沿滾輪式導(dǎo)軌由九段導(dǎo)軌拼接制成。然而本發(fā)明不限于此，任意制式的導(dǎo)軌及加工方法均是可行的，只要能夠滿足目標(biāo)源沿著橫向圓弧形導(dǎo)軌精確、平滑地運(yùn)動(dòng)即可。

根據(jù)實(shí)施例，所述多個(gè)橫向部件的所述底板的兩端安裝有緩沖器和接近開關(guān)，用于防止所述滑塊超出所述橫向圓弧形導(dǎo)軌的行程。根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，所述接近開關(guān)可以例如為光電式接近開關(guān)；然而本發(fā)明不限于此，例如機(jī)電式接近開關(guān)也是可行的。

根據(jù)實(shí)施例，所述直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括直線電機(jī)永磁體模塊以及直線電機(jī)動(dòng)子組件，其中所述直線電機(jī)永磁體模塊設(shè)置在所述橫向部件的所述底板上，并且所述直線電機(jī)動(dòng)子組件包括直線電機(jī)動(dòng)子上端板以及設(shè)置在所述直線電機(jī)動(dòng)子上端板上并且與所述直線電機(jī)永磁體模塊相對(duì)的直線電機(jī)動(dòng)子線圈。

根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，所述直線電機(jī)動(dòng)子組件還包括設(shè)置在所述直線電機(jī)動(dòng)子上端板上并且用于與所述縱向部件的所述支架連接的縱向部件連接工裝；設(shè)置在所述直線電機(jī)動(dòng)子上端板上并且用于卷繞驅(qū)動(dòng)所述滑塊的繩索的縱向部件驅(qū)動(dòng)裝置；以及設(shè)置在所述直線電機(jī)動(dòng)子上端板上并且用于與所述橫向圓弧形導(dǎo)軌配合的滾輪軸承。

根據(jù)實(shí)施例，所述支承部件的所述金屬結(jié)構(gòu)墻體由H型金屬材料構(gòu)成。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，所述H型金屬材料可以為例如H型鋼。

附圖說明

構(gòu)成說明書一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，然而附圖中示出的實(shí)施例僅為示例性的，而不是限制性的。在附圖中使用相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的弧形遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的弧形遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的滑塊沿著縱向圓弧形導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的原理圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的縱向部件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的橫向部件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的直線電機(jī)動(dòng)子組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支承部件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的弧形遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器。

圖1和2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的弧形遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器的總體結(jié)構(gòu)示意圖以及分解結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的弧形遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器包括縱向部件202，所述縱向部件202包括縱向圓弧形導(dǎo)軌，用于使安裝有目標(biāo)源的滑塊204沿著所述縱向圓弧形導(dǎo)軌作縱向圓弧運(yùn)動(dòng)；多個(gè)橫向部件201，每個(gè)所述橫向部件包括橫向圓弧形導(dǎo)軌和直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)所述縱向部件沿著所述橫向圓弧形導(dǎo)軌作橫向圓弧運(yùn)動(dòng)；以及支承部件203，所述支承部件包括金屬結(jié)構(gòu)墻體以及固定于所述金屬結(jié)構(gòu)墻體并且用于支撐所述橫向部件的懸臂。如圖1和2所示，多個(gè)橫向部件包括由支承部件的懸臂分別固定于支承部件的上部和下部的兩個(gè)橫向部件。然而，本發(fā)明不限于此，例如分別固定于支撐部件的上中下部的三個(gè)橫向部件也是可行的。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的滑塊沿著縱向圓弧形導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的原理圖。如圖3所示，在本實(shí)施例中，縱向部件的至少一個(gè)電機(jī)包括上端驅(qū)動(dòng)電機(jī)301以及下端驅(qū)動(dòng)電機(jī)302，上端和下端驅(qū)動(dòng)電機(jī)均設(shè)置有卷筒，其中安裝有目標(biāo)源的滑塊303兩端經(jīng)由力矩傳感器(在圖5中示出)與繩索相連，并且滑塊303兩端的繩索305分別纏繞在各自的卷筒上，由上端和下端驅(qū)動(dòng)電機(jī)301、302帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)。當(dāng)置于上端的卷筒收繩、置于下端的卷筒放繩時(shí)，滑塊沿著圓弧形導(dǎo)軌304向上運(yùn)動(dòng)，反之則沿著圓弧形導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)。在實(shí)施例中，力矩傳感器用于監(jiān)測(cè)繩索的漲緊力以實(shí)現(xiàn)力閉環(huán)控制。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的縱向部件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，縱向部件包括例如雙沿滾輪式導(dǎo)軌的縱向圓弧形導(dǎo)軌403。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，該雙沿滾輪式導(dǎo)軌由五段導(dǎo)軌拼接制成。然而，本發(fā)明不限于此，任意制式的導(dǎo)軌及加工方法均是可行的，只要能夠滿足目標(biāo)源沿著縱向圓弧形導(dǎo)軌精確、平滑地運(yùn)動(dòng)即可。如圖4所示，縱向部件還包括用于安裝縱向圓弧形導(dǎo)軌403的導(dǎo)軌安裝板402以及用于安裝導(dǎo)軌安裝板402的支架401，其中所述導(dǎo)軌安裝板402可以被調(diào)整以確保所述縱向圓弧形導(dǎo)軌403的平面度。根據(jù)實(shí)施例，導(dǎo)軌安裝板402由七段拼接制成并且還安裝有磁柵尺反饋裝置(未圖示)。根據(jù)實(shí)施例，縱向圓弧形導(dǎo)軌通過導(dǎo)軌安裝板402與支架401組裝在一起。根據(jù)實(shí)施例，支架401可以例如由鋁矩形管材、鋁方管材及鋁板焊接制成；然而本發(fā)明不限于此，任何合適的金屬、形狀及加工方式均可以用于制造本發(fā)明的縱向部件的支架。

如圖4所示，導(dǎo)軌安裝板402的兩端安裝有緩沖器和接近開關(guān)404，用于防止滑塊超出縱向圓弧形導(dǎo)軌的行程。根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，接近開關(guān)可以例如為光電式接近開關(guān)。然而，本發(fā)明不限于此，例如機(jī)電式接近開關(guān)也是可行的。

如圖4所示，導(dǎo)軌安裝板402的兩端還安裝有滑輪405，用于使驅(qū)動(dòng)滑塊的繩索變向。

圖5示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，在滑塊的安裝板501上設(shè)置有多個(gè)，例如八個(gè)滾輪軸承502，用于與縱向圓弧形導(dǎo)軌配合?；瑝K的安裝板501上安裝有限位塊504和接近開關(guān)感應(yīng)板505，用于與導(dǎo)軌安裝板402兩端的緩沖器和接近開關(guān)404配合以防止滑塊超出導(dǎo)軌行程。附加地，滑塊的安裝板501上還設(shè)置有力傳感器及繩索固定工裝503，用于固定纏繞導(dǎo)軌安裝板402的兩端的滑輪405的繩索。如上所述，力矩傳感器用于監(jiān)測(cè)繩索的漲緊力以實(shí)現(xiàn)力閉環(huán)控制。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的橫向部件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，橫向部件包括用于安裝橫向圓弧形導(dǎo)軌602、603的底板601，其中所述底板601可以被調(diào)整以確保橫向圓弧形導(dǎo)軌的平面度。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，底板由鑄鐵鑄造并且由五段拼接制成，從而減小加工應(yīng)力并保證加工精度。并且，可以通過例如增減墊片的方式分別調(diào)整五段底板來確保橫向圓弧形導(dǎo)軌安裝面的平面度。然而，本發(fā)明不限于此，任意合適的材料、形制及加工方法均可以用于制造本發(fā)明的橫向圓弧形導(dǎo)軌的底板，只要能夠確保底板的平面度即可。

如圖6所示，在本實(shí)施例中，橫向圓弧形導(dǎo)軌602、603包括外單沿滾輪圓弧形導(dǎo)軌602以及內(nèi)單沿滾輪圓弧導(dǎo)軌603。根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，該單沿滾輪圓弧形導(dǎo)軌由九段導(dǎo)軌拼接制成。然而本發(fā)明不限于此，任意制式的導(dǎo)軌及加工方法均是可行的，只要能夠滿足目標(biāo)源沿著橫向圓弧形導(dǎo)軌精確、平滑地運(yùn)動(dòng)即可。

如圖6所示，橫向部件的底板601的兩端安裝有緩沖器605和接近開關(guān)606，用于防止滑塊超出橫向圓弧形導(dǎo)軌的行程。根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，接近開關(guān)606可以例如為光電式接近開關(guān)；然而本發(fā)明不限于此，例如機(jī)電式接近開關(guān)也是可行的。

如圖6所示，在本實(shí)施例中，橫向部件的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括直線電機(jī)永磁體模塊604以及直線電機(jī)動(dòng)子組件607，其中直線電機(jī)永磁體模塊604設(shè)置在橫向部件的底板601上。

以下參照?qǐng)D7更詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的直線電機(jī)動(dòng)子組件的結(jié)構(gòu)。圖7示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的直線電機(jī)動(dòng)子組件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，直線電機(jī)動(dòng)子組件包括直線電機(jī)動(dòng)子上端板701以及設(shè)置在直線電機(jī)動(dòng)子上端板701上并且與直線電機(jī)永磁體模塊604相對(duì)的直線電機(jī)動(dòng)子線圈704。如圖7所示，直線電機(jī)動(dòng)子組件還包括設(shè)置在直線電機(jī)動(dòng)子上端板701上并且用于與縱向部件的支架401連接的縱向部件連接工裝702，其中通過螺釘過孔上下調(diào)整縱向部件，保證圓心位置在可接受范圍內(nèi)；設(shè)置在701直線電機(jī)動(dòng)子上端板上并且用于卷繞驅(qū)動(dòng)滑塊的繩索的縱向部件驅(qū)動(dòng)裝置703；以及設(shè)置在直線電機(jī)動(dòng)子上端板701上并且用于與橫向圓弧形導(dǎo)軌602、603配合的滾輪軸承705。

圖8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的支承部件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，在本實(shí)施例中，支承部件包括金屬結(jié)構(gòu)墻體803以及固定于金屬結(jié)構(gòu)墻體803并且用于支撐橫向部件的懸臂801、802。根據(jù)實(shí)施例，支承部件的金屬結(jié)構(gòu)墻體803由H型鋼構(gòu)成，并且其下部由鋼筋混凝土澆筑在地基內(nèi)部。如圖所示的，在本實(shí)施例中，懸臂包括上懸臂801和下懸臂802，上下懸臂801、802中的每一個(gè)可以包括例如11根懸臂。懸臂可上下調(diào)整，通過螺釘過孔和墊墊片的形式將每層的懸臂安裝面調(diào)整到一個(gè)水平面上。

如上所述，本發(fā)明提出一種由雙旋轉(zhuǎn)電機(jī)繩索傳動(dòng)及直線電機(jī)混合驅(qū)動(dòng)并以鋼結(jié)構(gòu)支撐的弧形遠(yuǎn)距離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬器，其能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高速、高加速度、高頻響地模擬目標(biāo)源沿著球面的運(yùn)動(dòng)。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。