CN106053109A - 一种可编程控制的目标轨迹模拟装置 - Google Patents
一种可编程控制的目标轨迹模拟装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106053109A CN106053109A CN201610369974.6A CN201610369974A CN106053109A CN 106053109 A CN106053109 A CN 106053109A CN 201610369974 A CN201610369974 A CN 201610369974A CN 106053109 A CN106053109 A CN 106053109A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- target
- motion
- module
- actuator
- table top
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 24
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 14
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 21
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004899 motility Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- G01M99/008—Subject matter not provided for in other groups of this subclass by doing functionality tests
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
本发明涉及一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，针对传统的目标轨迹模拟装置动靶标动态范围小、灵活性低、成本高等问题，已经无法满足当前复杂动态目标特性的模拟和跟踪测试需求，提出并设计通过控制程序实现不同目标特性的轨迹模拟，可实现不同速度、加速度的目标轨迹，大大提高了轨迹模拟的灵活性。并且该装置控制器通过位置反馈信号对执行机构模块进行闭环控制，控制精度较高，其模拟出的轨迹更接近真实目标运动特性，提高轨迹模拟仿真的真实性。除此之外，该装置所模拟的目标轨迹高度不依靠于外部硬件，且其体积小、重量轻，携带性好，从而可方便的带到外场进行跟踪测试，更适用于工程化应用。
Description
技术领域
本发明属于目标轨迹模拟仿真领域，具体的涉及一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，主要用于模拟目标运动轨迹，为光电跟踪设备提供实验验证测试平台。
背景技术
光电跟踪设备在研发过程中，需要对设备的跟踪性能进行反复多次的测试，以保证***在正式试验过程中稳定可靠的运行。由于在前期的测试过程中设备一般在调试车间或实验室，这种测试环境条件往往不具备有进行真实目标跟踪的条件，并且就算是在真实跟踪实验外场，也依然不具备多次测试跟踪条件，比如在对飞机等目标的跟踪实验中，由于其成本代价极其昂贵，基本上不可能提供真实测试环境，从而需保证每次试验中光电跟踪设备都进行有效跟踪而不是测试。因此在这种情况下，光电跟踪设备在前期的测试过程中就需要一个目标轨迹特性模拟的装置，以便在调试车间或实验室就能进行基本的跟踪性能模拟测试。
当前使用广泛的轨迹模拟装置为动靶标，其结构如附图1所示，由一个支架、一个直流电机、一个旋转臂和一个LED灯构成，LED灯点亮时用来模拟目标，直流电机带动旋转臂旋转，从而带动LED灯旋转，实现目标轨迹的动态模拟。但是该装置存在许多明显的缺点和不足：首先，该装置能模拟的轨迹形状非常有限，由于电机旋转臂长度固定，从而目标在平面内只能做圆周运动，动态范围小，灵活性差；其次，由于其结构的限制，当动靶标高度较低时，所能测试的光电跟踪设备的方位俯仰范围有限，当动靶标高度提升、旋转臂加长时，其自身的体积和重量又会相应增加，从而增加制造成本；最后，由于其体积和重量的限制，动靶标携带性差，无法带到外场进行跟踪测试。综上所述，传统的目标轨迹模拟装置动靶标已经无法满足当前复杂动态目标特性的模拟和跟踪测试需求，急需要设计和制造一种新型的目标轨迹模拟装置。
发明内容
针对传统的目标轨迹模拟装置动靶标已经无法满足当前复杂动态目标特性的模拟和跟踪测试需求等问题，本发明提出了一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，该装置通过控制程序实现不同目标特性的轨迹模拟，可实现不同速度、加速度的目标轨迹，大大提高了轨迹模拟的灵活性；由于该装置控制器通过位置反馈信号对执行机构模块进行闭环控制，控制精度较高，其模拟出的轨迹更接近真实目标运动特性，提高轨迹模拟仿真的真实性；同时该装置所模拟的目标轨迹高度不依靠于外部硬件，从而在提高靶标高度时无需再增加成本，且其体积小、重量轻，携带性好，从而可方便的带到外场进行跟踪测试，提高轨迹模拟装置的实用性。
本发明解决技术问题所采用的技术方案：一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，其包括控制器模块、驱动模块、执行机构模块；控制器模块通过中断以指定频率采集安装在执行机构模块上的位置传感器信号，然后通过控制程序计算和修正输出的驱动信号，从而修正执行机构模块两个轴向的偏转角度，驱动模块把控制器模块输出的弱电控制驱动信号转化为强电驱动信号，从而驱动执行机构模块上的电机，执行机构模块上的电机收到驱动模块上的驱动信号产生运动，从而带动运动台面运动，进而带动执行机构模块上的成像设备运动，最后实现靶点的运动，这样利用靶点实现目标的轨迹模拟。
控制器模块的硬件平台可由工控机、嵌入式板卡、单片机或PowerPC构成。
执行机构模块主要包含九个部分：基座、底座、位置传感器、电机、柔性支柱、运动台面、成像设备、固定槽和靶面；基座用来固定竖着安装的两轴运动控制台，两轴运动台由一个柔性支柱所支撑的运动台面、四个电机和四个位置传感器构成；成像设备垂直安装在两轴运动台的运动台面上，当电机驱动运动台面运动时，成像设备跟着运动，这样成像设备所投射出的光束也跟着运动，从而在靶面形成的靶点也跟着运动台面的运动而运动，靶点的运动就是模拟目标的运动。执行机构模块中两轴运动台上的四个电机包括但不限于音圈电机或压电陶瓷设计构成。执行机构模块中两轴运动台上的四个位置传感器包括但不限于电涡流位置传感器或者电位器位移传感器构成。执行机构模块中成像设备包括但不限于激光笔或小型光纤激光器构成。
本发明的原理在于：
如附图2所示，共有三个单元组成：控制器模块、驱动模块、执行机构模块。
各单元连接关系：控制器模块以指定频率采集执行机构模块上的位置传感器信号，通过控制程序输出驱动信号，驱动模块接收控制器模块的驱动信号然后直接驱动执行机构模块中的电机，从而实现整个装置的正常工作。
具体结构如下：
控制器模块：该模块是整个装置的核心，它协调、控制整个装置的逻辑时序、工作方式。控制器模块通过中断以指定频率采集安装在执行机构模块上的位置传感器信号，然后通过控制程序计算和修正输出的驱动信号，从而反过来修正和控制执行机构两个轴向的偏转角度。由于执行机构的运动频率和幅度的改变直接表现为模拟目标轨迹的速度和加速度的变化，而其运动频率和幅度的改变直接由控制器模块控制信号的频率和幅值决定，因此可以通过改变控制信号的频率和幅值来模拟不同速度、加速度的目标轨迹，以此来实现各种不同运动特性的目标轨迹。
驱动模块：把控制器模块输出的弱电控制信号转化为强电驱动信号，从而驱动执行机构模块上的电机。
执行机构模块：该模块实现控制信号向目标轨迹信号的转换，其主要包含三部分：一个基座、一个两轴运动控制台和一个成像设备。基座为一“L”型小台子，用来固定竖着安装的两轴运动控制台，以保证运动台在动态工作时基座的稳固性。两轴运动台由一个柔性支柱所支撑的运动台面、四个电机和四个位置传感器构成，其两轴是针对支撑台面所运动的轴线而言，具体称为X轴和Y轴，在两个轴线上各安装有两个电机，两电机一推一拉而带动运动台面绕一个轴旋转运动，因此当两个轴同时运动时便可带动运动台面绕任何轴运动。四个位置传感器安装于电机的对称轴线上，用于测量台面的运动量，该信号由控制器模块采集，用于闭环控制台面的运动。成像设备为电能转化为光能的装置，垂直安装在两轴运动台的台面上，能投射出一束聚光的光束，该光束在靶面汇聚成一高亮靶点，用来模拟目标。当电机驱动运动台面运动时，成像设备跟着运动，这样成像设备所投射出的光束也跟着运动，从而在靶面形成的靶点也跟着运动台面的运动而运动，靶点的运动就是模拟目标的运动。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)与传统的轨迹模拟装置动靶标相比，该装置通过控制程序实现不同目标特性的轨迹模拟，可实现不同速度、加速度的目标轨迹，大大提高了轨迹模拟的灵活性；
(2)该装置控制器通过位置反馈信号对执行机构模块进行闭环控制，控制精度较高，其模拟出的轨迹更接近真实目标运动特性，提高轨迹模拟仿真的真实性；
(3)该装置所模拟的目标轨迹高度不依靠于外部硬件，从而在提高靶标高度时无需再增加成本，且其体积小、重量轻，携带性好，从而可方便的带到外场进行跟踪测试，提高轨迹模拟装置的实用性。
附图说明
图1是传统的轨迹模拟装置动靶标的结构示意图，其中，A为LED灯，B为旋转臂，C为直流电机，D为支架。
图2是本发明的一种可编程控制的目标轨迹模拟装置设计结构图。
图3是本发明的执行机构模块设计结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
如附图2所示，一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，包括控制器模块(1)、驱动模块(2)、执行机构模块(3)。控制器模块(1)通过中断以指定频率采集安装在执行机构模块(3)上的位置传感器信号，然后通过控制程序计算和修正输出的驱动信号，从而反过来修正和控制执行机构两个轴向的偏转角度。驱动模块(2)把控制器模块(1)输出的弱电控制驱动信号转化为强电驱动信号，从而驱动执行机构模块(3)上的电机。执行机构上的电机收到驱动模块(2)上的驱动信号产生运动，从而带动运动台面运动，进而带动执行机构上的成像设备运动，最后实现靶点的运动，这样来实现目标的轨迹模拟。
如附图3所示，一种可编程控制的目标轨迹模拟装置的执行机构模块的详细设计结构示意图，主要包含九个部分：基座①、底座②、位置传感器③、电机④、柔性支柱⑤、运动台面⑥、成像设备⑦、固定槽⑧、靶面⑨。基座为一“L”型小台子，用来固定竖着安装的两轴运动控制台，底座固定在基座上以保证运动台在动态工作时基座的稳固性。两轴运动台由一个柔性支柱所支撑的台面、四个电机和四个位置传感器构成，其两轴是针对支撑台面所运动的轴线而言，具体称为X轴和Y轴，在两个轴线上各安装有两个电机，两电机一推一拉而带动运动台面绕一个轴旋转运动，因此当两个轴同时运动时便可带动运动台面绕任何轴运动。四个位置传感器安装于电机的对称轴线上，用于测量台面的运动量，该信号由控制器模块采集，用于闭环控制台面的运动。成像设备为电能转化为光能的装置，垂直安装在两轴运动台的台面上，能投射出一束聚光的光束，该光束在靶面汇聚成一高亮靶点，用来模拟目标。当电机驱动运动台面运动时，成像设备跟着运动，这样成像设备所投射出的光束也跟着运动，从而在靶面形成的靶点也跟着运动台面的运动而运动，靶点的运动就是模拟目标的运动。成像设备在整个结构中由一个固定槽固定，可拆卸可更换，这主要是保证当成像设备中的电池电量不足需要更换电池，或者需要更换更大功率的成像设备的时候能简单的完成。最后，在整个装置中靶面可由平整的墙面替代，无需再添加外部设备。
Claims (6)
1.一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，包括控制器模块(1)、驱动模块(2)、执行机构模块(3)；其特征在于：控制器模块(1)通过中断以指定频率采集安装在执行机构模块(3)上的位置传感器信号，然后通过控制程序计算和修正输出的驱动信号，从而修正和执行机构模块(3)两个轴向的偏转角度，驱动模块(2)把控制器模块输出的弱电控制驱动信号转化为强电驱动信号，从而驱动执行机构模块(3)上的电机，执行机构模块(3)上的电机收到驱动模块(2)上的驱动信号产生运动，从而带动运动台面运动，进而带动执行机构模块(3)上的成像设备运动，最后实现靶点的运动，这样来实现目标的轨迹模拟。
2.根据权利要求1所述的一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，其特征在于：控制器模块(1)的硬件平台可由工控机、嵌入式板卡、单片机或PowerPC构成。
3.根据权利要求1所述的一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，其特征在于：执行机构模块(3)主要包含九个部分：基座(①)、底座(②)、位置传感器(③)、电机(④)、柔性支柱(⑤)、运动台面(⑥)、成像设备(⑦)、固定槽(⑧)和靶面(⑨)；基座(①)用来固定竖着安装的两轴运动控制台，两轴运动台由一个柔性支柱(⑤)所支撑的运动台面(⑥)、四个电机(④)和四个位置传感器(③)构成；成像设备(⑦)垂直安装在两轴运动台的运动台面(⑥)上，当电机(④)驱动运动台面(⑥)运动时，成像设备(⑦)跟着运动，这样成像设备(⑦)所投射出的光束也跟着运动，从而在靶面(⑨)形成的靶点也跟着运动台面的运动而运动，靶点的运动就是模拟目标的运动。
4.根据权利要求3所述的一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，其特征在于：执行机构模块(3)中两轴运动台上的四个电机(④)包括但不限于音圈电机或压电陶瓷设计构成。
5.根据权利要求3所述的一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，其特征在于：执行机构模块(3)中两轴运动台上的四个位置传感器(③)包括但不限于电涡流位置传感器或者电位器位移传感器构成。
6.根据权利要求3所述的一种可编程控制的目标轨迹模拟装置，其特征在于：执行机构模块(3)中成像设备包括但不限于激光笔或小型光纤激光器构成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610369974.6A CN106053109A (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种可编程控制的目标轨迹模拟装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610369974.6A CN106053109A (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种可编程控制的目标轨迹模拟装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106053109A true CN106053109A (zh) | 2016-10-26 |
Family
ID=57171981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610369974.6A Pending CN106053109A (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种可编程控制的目标轨迹模拟装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106053109A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106679936A (zh) * | 2017-01-26 | 2017-05-17 | 中国科学院光电研究院 | 一种激光跟踪仪跟踪能力测试装置及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102263893A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-11-30 | 华中科技大学 | 一种多轴直线电机驱动的仿生视觉平台 |
| CN102621998A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-01 | 深圳市元创兴科技有限公司 | 光电跟踪***及方法 |
| CN103925938A (zh) * | 2014-03-27 | 2014-07-16 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 用于光电测量设备性能指标检测的倒摆式模拟目标源 |
| CN105509577A (zh) * | 2014-09-23 | 2016-04-20 | 上海机电工程研究所 | 一种基于机械臂的目标运动模拟装置 |
| CN105573328A (zh) * | 2014-11-05 | 2016-05-11 | 北京航天计量测试技术研究所 | 光学跟踪/瞄准***的动态参数校准装置及其使用方法 |
-
2016
- 2016-05-30 CN CN201610369974.6A patent/CN106053109A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102263893A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-11-30 | 华中科技大学 | 一种多轴直线电机驱动的仿生视觉平台 |
| CN102621998A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-01 | 深圳市元创兴科技有限公司 | 光电跟踪***及方法 |
| CN103925938A (zh) * | 2014-03-27 | 2014-07-16 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 用于光电测量设备性能指标检测的倒摆式模拟目标源 |
| CN105509577A (zh) * | 2014-09-23 | 2016-04-20 | 上海机电工程研究所 | 一种基于机械臂的目标运动模拟装置 |
| CN105573328A (zh) * | 2014-11-05 | 2016-05-11 | 北京航天计量测试技术研究所 | 光学跟踪/瞄准***的动态参数校准装置及其使用方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 张朝晖 等: "《检测技术及应用》", 30 November 2015, 中国质检出版社 * |
| 张键 等: "《机械故障诊断技术》", 31 May 2014, 机械工业出版社 * |
| 田福庆 等: "《舰载激光器跟踪与瞄准控制》", 31 May 2015, 国防工业出版社 * |
| 袁正光 等: "《现代科学技术知识辞典 试行本》", 31 July 1994, 科学出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106679936A (zh) * | 2017-01-26 | 2017-05-17 | 中国科学院光电研究院 | 一种激光跟踪仪跟踪能力测试装置及方法 |
| CN106679936B (zh) * | 2017-01-26 | 2023-08-15 | 中国科学院光电研究院 | 一种激光跟踪仪跟踪能力测试装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102279093B (zh) | 红外动态三角形目标模拟器 | |
| CN101192002B (zh) | 磁遥控驱动微结构的制备方法 | |
| CN105573328A (zh) | 光学跟踪/瞄准***的动态参数校准装置及其使用方法 | |
| CN103925938B (zh) | 用于光电测量设备性能指标检测的倒摆式模拟目标源 | |
| CN210787971U (zh) | 一种位姿自纠偏式自动涂胶机器人 | |
| CN105242570A (zh) | 飞行器对日关系地面仿真模拟装置 | |
| CN203178569U (zh) | 一种两自由度高速并联扫描平台 | |
| CN106041895A (zh) | 一种三自由度平面柔性并联平台装置及控制方法 | |
| CN107202992A (zh) | 一种检测方法 | |
| CN112526488A (zh) | 一种基于环境的激光雷达标定测试***及其标定方法 | |
| CN106053109A (zh) | 一种可编程控制的目标轨迹模拟装置 | |
| CN107305111A (zh) | 一种红外点源目标模拟装置 | |
| CN111089608A (zh) | 一种导引头性能测试*** | |
| CN109917343A (zh) | 一种目标仿真*** | |
| CN107102313A (zh) | 一种检测装置 | |
| CN110293536A (zh) | 一种微纳机器人控制*** | |
| CN106218232A (zh) | 一种可变焦激光打标光学*** | |
| CN105319984A (zh) | 一种机械多框架射频红外复合干扰半实物仿真*** | |
| CN203203604U (zh) | 一种飞行器姿态测量的半实物仿真实验装置 | |
| CN103176270B (zh) | 两自由度高速并联扫描平台及其垂直度误差的校准方法 | |
| CN103197416B (zh) | 一种两自由度高速并联扫描平台及垂直度误差校准方法 | |
| CN103309240B (zh) | 一种基于压电陶瓷驱动的高频振动目标模拟装置 | |
| CN110161879A (zh) | 一种卫星在轨运行的半物理实验仿真平台 | |
| CN207516543U (zh) | 一种光学动态靶标*** | |
| RU180371U1 (ru) | Двухцелевой плоский узел цели с двухстепенными имитаторами цели |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161026 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |