CN103760914A - 一种三轴转台多维摇摆系统 - Google Patents

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朱晶晶
刘义
陈光辉
薛庆增
徐阳
郝小健
梅林�
郭建都
李晓聪
孙瑜
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Abstract

本发明属于多轴转台多维驱动的改造技术领域，具体涉及一种步进电机驱动的三轴转台多维摇摆系统。本发明技术方案采用步进电机驱动转台摇摆的方式，使得转台的摇摆幅度与频率通过控制步进电机的步长来实现，首次独立控制三个轴向的摇摆，并建立全方位的摇摆环境。转台的控制方法简单，易操作，精度高，较好的实现了对惯性稳定平台工作环境的模拟。该方案设计合理，能精确控制转台，方便实用。

Description

一种三轴转台多维摇摆系统
技术领域
本发明属于多轴转台多维驱动的改造技术领域，具体涉及一种步进电机驱动的三轴转台多维摇摆系统。
背景技术
转台是检测惯性稳定平台及产品稳定精度与抗扰性能的重要设备，通过对转台的精确控制使转台围绕转轴按所要求的频率和幅度进行摇摆以实现对产品工作环境的模拟。随着惯性稳定平台性能指标的提高，以及产品抗扰性能指标的提高，对转台模拟摇摆环境的逼真度也越来越高。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种三轴转台的多维摇摆系统，使用步进电机与驱动电路，实现三轴转台的俯仰、倾斜与水平摇摆。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种三轴转台多维摇摆系统，所述三轴转台多维摇摆系统包括：绕Z轴旋转的底盘11、绕X轴摇摆的倾斜支架12以及绕Y轴摇摆的俯仰支架13；上述底盘11、倾斜支架12及俯仰支架13构成三轴转台机械部分1，所述三轴转台机械部分1作为转台主体；
所述三轴转台机械部分1的三个轴分别朝向X轴、Y轴、Z轴互相垂直，具体包括：X转轴17、Y转轴18、Z转轴；在转台的所述三个轴上分别安装有用于驱动三个轴的步进电机2，步进电机2具体包括：X轴电机21、Y轴电机22、Z轴电机23，上述三个步进电机分别连接转台的三个传动齿轮；所述三个传动齿轮分别为：X轴传动齿轮14，其分别连接X轴电机21与倾斜支架12；Y轴传动齿轮15，其分别连接Y轴电机22与俯仰支架13；Z轴传动齿轮16，其分别连接Z轴电机23与底盘11；
所述三轴转台多维摇摆系统还包括用于控制步进电机的控制箱3，所述控制箱3包括：面板4、控制箱输出接口43及控制箱电源插座44；所述面板4上设有LED显示屏41、输入键盘42；所述控制箱3内包括步进电机驱动器31，单片机控制电路32。
其中，所述控制箱输出接口43分别连接所述三个步进电机。
其中，所述控制箱电源插座44连接220V电源。
（三）有益效果
本发明技术方案采用步进电机驱动转台摇摆的方式，使得转台的摇摆幅度与频率通过控制步进电机的步长来实现，首次独立控制三个轴向的摇摆，并建立全方位的摇摆环境。转台的控制方法简单，易操作，精度高，较好的实现了对惯性稳定平台工作环境的模拟。该方案设计合理，能精确控制转台，方便实用。
附图说明
图1为本发明技术方案的原理图。
图2为本发明技术方案中控制箱的面板示意图。
图3为本发明技术方案中三轴转台平面图。
图4为本发明技术方案中三轴转台侧视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种三轴转台多维摇摆系统，如图1、图2、图3、图4所示，所述三轴转台多维摇摆系统包括：绕Z轴旋转的底盘11、绕X轴摇摆的倾斜支架12以及绕Y轴摇摆的俯仰支架13；上述底盘11、倾斜支架12及俯仰支架13构成三轴转台机械部分1，所述三轴转台机械部分1作为转台主体；
所述三轴转台机械部分1的三个轴分别朝向X轴、Y轴、Z轴互相垂直，具体包括：X转轴17、Y转轴18、Z转轴；在转台的所述三个轴上分别安装有用于驱动三个轴的步进电机2，步进电机2具体包括：X轴电机21、Y轴电机22、Z轴电机23，上述三个步进电机分别连接转台的三个传动齿轮；所述三个传动齿轮分别为：X轴传动齿轮14，其分别连接X轴电机21与倾斜支架12；Y轴传动齿轮15，其分别连接Y轴电机22与俯仰支架13；Z轴传动齿轮16，其分别连接Z轴电机23与底盘11；
所述三轴转台多维摇摆系统还包括用于控制步进电机的控制箱3，所述控制箱3包括：面板4、控制箱输出接口43及控制箱电源插座44；所述面板4上设有LED显示屏41、输入键盘42；所述控制箱3内包括步进电机驱动器31，单片机控制电路32。
其中，所述控制箱输出接口43分别连接所述三个步进电机。
其中，所述控制箱电源插座44连接220V电源。
上述三轴转台通过步进电机带动传动齿轮驱动转台转动。
上述三轴转台通过控制箱面板的输入键盘输入指令可以对驱动器分别进行驱动控制。
上述驱动箱单片机控制电路通过数字编程，接收输入键盘的控制指令，经过运算与数据处理实现对驱动器的指令控制，从而实现步进电机对三轴转台的多维摇摆控制。
如图2所示，本发明的工作原理如下：插座44连接220V交流电给转台电机2与控制箱3供电；控制箱面板上的显示屏41显示电机状态；本发明利用面板上的输入键盘42对控制箱3内部的单片机控制电路32进行指令控制；通过控制电路的运算将驱动信号传输给步进电机驱动器31；步进电机驱动器分别对三个步进电机2进行步进控制；通过传动齿轮的作用，将步进电机2作用于三轴转台机械部分1。
本发明提供了一种多维摇摆系统，可以根据需要对转台建立全方位的摇摆环境，摇摆幅度与方向、方位可随意设置，并且具有较高的可靠性与准确度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种三轴转台多维摇摆系统，其特征在于，所述三轴转台多维摇摆系统包括：绕Z轴旋转的底盘（11）、绕X轴摇摆的倾斜支架（12）以及绕Y轴摇摆的俯仰支架（13）；上述底盘（11）、倾斜支架（12）及俯仰支架（13）构成三轴转台机械部分（1），所述三轴转台机械部分（1）作为转台主体；
所述三轴转台机械部分（1）的三个轴分别朝向X轴、Y轴、Z轴互相垂直，具体包括：X转轴（17）、Y转轴（18）、Z转轴；在转台的所述三个轴上分别安装有用于驱动三个轴的步进电机（2），步进电机（2）具体包括：X轴电机（21）、Y轴电机（22）、Z轴电机（23），上述三个步进电机分别连接转台的三个传动齿轮；所述三个传动齿轮分别为：X轴传动齿轮（14），其分别连接X轴电机（21）与倾斜支架（12）；Y轴传动齿轮（15），其分别连接Y轴电机（22）与俯仰支架（13）；Z轴传动齿轮（16），其分别连接Z轴电机（23）与底盘（11）。
2.如权利要求1所述的三轴转台多维摇摆系统，其特征在于，
所述三轴转台多维摇摆系统还包括用于控制步进电机的控制箱（3），所述控制箱（3）包括：面板（4）、控制箱输出接口（43）及控制箱电源插座（44）；所述面板（4）上设有LED显示屏（41）、输入键盘（42）；所述控制箱（3）内包括步进电机驱动器（31），单片机控制电路（32）。
3.如权利要求2所述的三轴转台多维摇摆系统，其特征在于，所述控制箱输出接口（43）分别连接所述三个步进电机。
4.如权利要求1所述的三轴转台多维摇摆系统，其特征在于，所述控制箱电源插座（44）连接220V电源。
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