CN105371869B - 一种转台检定装置控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转台检定装置的控制系统，特征在于，控制系统包括信号预处理单元和主控单元，信号预处理单元接收圆光栅通过细分器提供的三对差分信号，并进行差分转单端处理将三对差分信号转换成了三路单端信号，三路单端信号中第一路单端信号为参考零位，第二路单元信号与第三路单端信号存在90度相移，主控单元将第二路单端信号与第三路单端信号异或得到系统最小分辨率，并根据系统最小分辨率确定转台旋转的角度或转速。本发明提供了一种能够自动测试转台角度和速度信息的控制系统，借助高精度的圆光栅等采集设备，实现对转台的高精度、全自动测试。

Description

一种转台检定装置控制系统

技术领域

本发明涉及惯性测试转台的检定装置，具体涉及一种能够自动接收圆光栅测量信息并完成检定工作的转台检定装置控制系统。

背景技术

惯性测试转台主要利用位置和速度功能为惯性导航系统提供运动激励，用于惯性导航系统如陀螺、加速度计等的检测以及标定。惯性测试转台的检定装置，是为了满足对转台的计量需求的产生的，它通过对转台的角位置精度、角速率精度的计量检定，保证惯性导航系统标定和测量准确性。

现有技术的检定装置如附图1所示。所述检定装置包括多面棱体和自准直仪，它的自准直仪相当于控制系统，具体的工作方式是：将多面棱体固定到转台上，并随转台转过固定的角度，期间，用自准直仪来测量多面棱体转过的角度，以此来检定转台的角度精度。其中自准直仪是根据光学自准直成像原理，通过LED发光元件以及线阵CCD成像技术设计，再由数据处理系统对CCD信号进行采集处理，完成角度测量。

图1，为现有技术中检定装置的结构示意图。现有的转台检定过程中，都是利用多面棱体和光电自准直仪等设备进行手动计量检定，该过程中安装难度大，调试过程复杂，人为造成的误差较大，测试过程有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够自动测试转台角度和速度信息的控制系统，借助高精度的圆光栅等采集设备，实现对转台的高精度、全自动测试。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种转台检定装置的控制系统，控制系统包括信号预处理单元和主控单元，信号预处理单元接收圆光栅通过细分器提供的三对差分信号，并进行差分转单端处理将三对差分信号转换成了三路单端信号，三路单端信号中第一路单端信号为参考零位，第二路单元信号与第三路单端信号存在90度相移，主控单元将第二路单端信号与第三路单端信号异或得到系统最小分辨率，并根据系统最小分辨率确定转台旋转的角度或转速。

可选的，控制系统还包括供电单元，供电单元包括电源模块和电源分配板，电源分配板对电源模块的输入电压信号以及需要输出的电压信号进行滤波变换，并分配到其他单元提供电压参考。

可选的，控制系统还包括机箱结构单元，信号预处理单元与机箱结构单元的后面板用26针抗干扰插座连接。

可选的，供电单元通过多个安装孔固定在机箱结构单元的底板上。

可选的，转台旋转角度为系统最小分辨率与转台旋转角度的乘积。

可选的，转速为转台旋转角度除以旋转时间。

可选的，对输入预处理单元的信号进行互采样处理，有效的消除信号的干扰和毛刺。

可选的，对输入预处理单元的信号进行野值筛选和求值平均，以增加计算的精确度。

本发明有益效果如下：现有的检定装置包括多面棱体与自准直仪，光信号在检定过程中容易受到干扰。本发明提供的检定装置包括圆光栅以及控制系统，依靠高精度的圆光栅完成光信号对电信号的转换，控制系统直接处理数字信号，完成角度的测量。该装置提高了检定的精度，即角度的测量精度；第二，控制系统直接处理数字信号，具有较高的抗干扰性；三是提高了检定的效率问题。因此，本发明提供了一种能够自动测试转台角度和速度信息的控制系统，借助高精度的圆光栅等采集设备，实现对转台的高精度、全自动测试。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为现有技术的检定装置结构示意图；

图2本发明实施例提供的为检定装置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的全自动转台检定装置控制系统的逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

图2为本发明实施例提供的检定装置的检定装置结构示意图。将圆光栅固定在转台上，根据圆光栅以及细分器提供的差分信号，在控制系统完成转台角度的测量。

依靠高精度的圆光栅完成光信号对电信号的转换，控制系统直接处理数字信号，完成角度的测量。该方法通过较传统的检定方法，一是提高的检定的精度，即角度的测量精度，因为控制系统直接处理数字信号，抗干扰；二是改进的原有的检定方法，避免了传统方法中，每次检定都要花很多时间校准自准直仪设备上，提高了检定的效率问题。

图3为本发明实施例提供的全自动转台检定装置控制系统的逻辑框图。如图所示，该全自动转台检定装置控制系统包括信号预处理单元1、主控单元2、显控单元3、供电单元4和机箱结构单元5。其中信号预处理单元1与主控单元2连接，显控单元3与主控单元2连接，供电单元4与信号预处理单元1、主控单元2和显控单元3连接，信号预处理单元1、主控单元2、显控单元3和供电单元4都固定安装在机箱结构单元5中。

信号预处理单元1直接接收来自圆光栅等提供的原始测量信号，信号形式为差分信号，共包括3对差分信号A+\A-、B+\B-、Z+\Z-，该差分信号经过差分转单端处理后，转换成了3路单端信号A、B、Z，并送交主控单元2进行处理。

主控单元2接收来自信号预处理单元1送来的预处理信号，通过信号A、B之间的异或操作，C属于参考零位，为可选参数。A、B为增量双通道，他们之间存在90°移相，而分辨率的定义为单通道正弦信号的1/4波长，所以，将A、B异或后，得到的周期信号波长即为圆光栅的最小分辨率N。根据圆光栅最小分辨率N对应的旋转角度λ，计算出转台旋转的角度a＝N×λ；同时，利用互采样技术，消除信号间的干扰，并根据互采样的结果，判断转台的旋转方向，转速的测量，在本发明中采用定角测时的方式，根据角度测试中得到的一定角度值，测出对应的采样时间，设定角度为a，转过a的时间t，转速为ω＝a/t。

互采样技术主要是在主控部分完成，主控部分是由单片机、FPGA以及外围电路组成的微系统，在FPGA逻辑电路中，会实现对信号完成互采样操作，通过互采样技术，消除信号间的干扰和信号的毛刺，并根据信号的高低电平，判断转台的旋转方向。同时，为了实现测量的准确性，增强测量过程的环境干扰，在单片机程序中，还增加了对测量信号的野值筛选和求值平均，为超过一定阈值的野值进行自动剔除，增加角度测量的精确性。

显控单元3包括按键和显示屏，能够传递按键参数到主控单元2，并将角度和转速等信息显示到显示屏上。

主控单元2还接收显控单元3传递过来的按键信号，实现对角度和转速测试的功能转换，同时，将实时测试的角度值或转速值显示到显示屏上。

信号预处理单元与机箱结构单元的后面板用26针抗干扰插座连接，同时具有为圆光栅测量系统供电的功能。该种方式连接能够增强差分信号的抗干扰能力，尤其在复杂的环境中，能够保证信号传输的完整性。

信号预处理单元通过4个3×10mm的螺钉固定在机箱机构单元中。

主控单元通过4个安装孔固定在机箱结构单元中，并通过供电单元提供电压参考。

显控单元的按键板和显示屏分别安装在机箱结构单元的前面板上，其中显示屏在前面板的左侧，按键在前面板的右侧，分别通过安装孔将进行固定。

供电单元包括电源模块和电源分配板，电源分配板统一对电源模块的输入电压信号以及需要输出的电压信号进行滤波变换，并分配到其他单元提供电压参考。

供电单元通过6个安装孔固定在机箱结构单元的底板上。

机箱结构单元为3U(高)×250mm(宽)×300mm(深)的铝合金机箱，前面带提手，同时有前后面板，前面板安装显控单元，后面板连接信号预处理单元。

上述组装方式，一是减少了强电信号对弱点信号的干扰，提供了测试测量的精度；二是内部结构紧凑，整个机箱控制系统小巧便携，同时能够抗震动，为现场计量提供了极大的方便。

综上所述，本发明实施例提供了一种能够自动测试转台角度和速度信息的控制系统，借助高精度的圆光栅等采集设备，实现对转台的高精度、全自动测试。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种转台检定装置的控制系统，特征在于，所述控制系统包括信号预处理单元和主控单元、供电单元、显控单元、机箱结构单元；所述信号预处理单元接收圆光栅通过细分器提供的三对差分信号，并进行差分转单端处理将所述三对差分信号转换成了三路单端信号，所述三路单端信号中第一路单端信号为参考零位，第二路单元信号与第三路单端信号存在90度相移，所述主控单元将所述第二路单端信号与所述第三路单端信号异或得到系统最小分辨率，并根据所述系统最小分辨率确定转台旋转的角度或转速，所述转台旋转角度为系统最小分辨率与圆光栅旋转角度的乘积，所述转速为所述转台旋转角度除以旋转时间；所述主控单元对由所述信号预处理单元输入的信号进行互采样处理及野值筛选和求平均值，以增加计算的精确度；所述供电单元通过多个安装孔固定在机箱结构单元的底板上，所述供电单元包括电源模块和电源分配板，电源分配板对所述电源模块的输入电压信号以及需要输出的电压信号进行滤波变换，并分配到其他单元提供电压参考；所述信号预处理单元与所述机箱结构单元的后面板用26针抗干扰插座连接；所述显控单元包括按键和显示屏，能够传递按键参数到主控单元，并将角度和转速信息显示到显示屏上；所述机箱结构单元为铝合金机箱，前面带提手，设置有前后面板，前面板安装显控单元，后面板连接信号预处理单元；主控单元还接收显控单元传递过来的按键信号，实现对角度和转速测试的功能转换，同时，将实时测试的角度值或转速值显示到显示屏上；所述主控单元通过4个安装孔固定在机箱结构单元中，并通过供电单元提供电压参考；所述显控单元的按键板和显示屏分别安装在机箱结构单元的前面板上，其中显示屏在前面板的左侧，按键在前面板的右侧，分别通过安装孔进行固定。