CN106288957B - 一种远距离目标运动模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种远距离目标运动模拟器，包括：纵向部件，所述纵向部件包括纵向圆弧形导轨和至少一个驱动电机，所述至少一个驱动电机用于驱动安装有目标源的滑块沿着所述纵向圆弧形导轨作纵向圆弧运动；多个横向部件，每个所述横向部件包括横向圆弧形导轨和直线电机驱动系统，所述直线电机驱动系统用于驱动所述纵向部件沿着所述横向圆弧形导轨作横向圆弧运动；以及支承部件，所述支承部件包括由钢筋混凝土构成的墙体以及固定于所述墙体并且用于支撑所述横向部件的悬臂。

Description

一种远距离目标运动模拟器

技术领域

本发明涉及运动模拟技术领域，更具体地涉及一种远距离目标运动模拟器。

背景技术

目标运动模拟器是用于模拟特定目标，例如导弹、飞机等飞行器的运动的装置，通常与飞行模拟器配合使用，主要用于测试导弹或雷达追踪系统的追踪性能。针对运动目标的特点，根据其与追踪系统的远近，目标运动模拟器可以大致划分为针对红外目标源的近距离目标运动模拟器和针对射频目标的远距离目标运动模拟器。

对于远距离目标运动模拟器而言，射频目标源与追踪系统相距大约5至15m，并且要求射频目标源在运动过程中始终指向追踪系统。目前，远距离目标运动模拟器的结构主要分为两种，一种是在纵向和横向两个方向形成类似十字架形式的XY平台，在其末端安装指向机构，以用于确保射频目标源在运动过程中始终指向追踪系统；另一种是将纵向和横向两个方向形成圆弧形的XY平台，以用于确保目标源始终沿着球面运动，由此可以省略指向机构。由于省略了指向机构，圆弧形远距离目标运动模拟器具有结构简单、负载轻等特点，容易实现更高的指标，但是现有技术的弧形导轨和弧形驱动机构的设计难以确保目标源沿着球面精确、高速、高加速度、高频响地运动。

因此，特别是在航空航天技术领域，需要改进性能的远距离目标运动模拟器，以满足测试追踪系统的追踪性能的需要。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种远距离目标运动模拟器，其能够高精度、高速、高加速度、高频响地模拟目标源沿着球面的运动。

根据本发明的实施例，该远距离目标运动模拟器包括：纵向部件，所述纵向部件包括纵向圆弧形导轨和至少一个电机，所述至少一个电机用于使安装有目标源的滑块沿着所述纵向圆弧形导轨作纵向圆弧运动；多个横向部件，每个所述横向部件包括横向圆弧形导轨和直线电机驱动系统，所述直线电机驱动系统用于驱动所述纵向部件沿着所述横向圆弧形导轨作横向圆弧运动；以及支承部件，所述支承部件包括由钢筋混凝土构成的墙体以及固定于所述墙体并且用于支撑所述横向部件的悬臂。

根据实施例，所述纵向部件还包括用于安装所述纵向圆弧形导轨和磁栅尺反馈装置的导轨安装板以及用于安装所述导轨安装板的支架，其中所述导轨安装板可以被调整以确保所述纵向圆弧形导轨的平面度并且所述磁栅尺反馈装置用于监测所述滑块的实时位置以实现位置闭环控制。根据实施例，所述纵向圆弧形导轨通过导轨安装板与支架组装在一起。根据实施例，支架可以例如由铝矩形管材、铝方管材及铝板焊接制成；然而本发明不限于此，任何合适的金属、形状及加工方式均可以用于制造本发明的纵向部件的支架。

根据实施例，所述至少一个电机包括分别设置在所述导轨安装板的两端的上端驱动电机以及下端驱动电机，所述上端和下端驱动电机均设置有卷筒，其中固定于所述滑块两端的绳索经由力矩传感器分别缠绕在各自卷筒上，以在所述上端和下端驱动电机的驱动下使所述滑块作纵向圆弧形运动，其中所述力矩传感器用于监测绳索的涨紧力以实现力闭环控制。

根据实施例，所述导轨安装板的两端还安装有滑轮，用于使驱动所述滑块的绳索变向。

根据实施例，所述纵向圆弧形导轨为双沿滚轮式导轨。根据进一步的实施例，该双沿滚轮式导轨由五段导轨拼接制成。然而，本发明不限于此，任意制式的导轨及加工方法均是可行的，只要能够满足目标源沿着纵向圆弧形导轨精确、平滑地运动即可。

根据实施例，所述导轨安装板的两端安装有缓冲器和接近开关，用于防止所述滑块超出所述纵向圆弧形导轨的行程。根据进一步实施例，所述接近开关可以例如为光电式接近开关。然而，本发明不限于此，例如机电式接近开关也是可行的。

根据实施例，所述多个横向部件包括由所述支承部件的悬臂分别固定于所述支承部件的上部和下部的两个横向部件。然而，本发明不限于此，例如分别固定于支撑部件的上中下部的三个横向部件也是可行的。根据实施例，每个横向部件还包括用于安装横向圆弧形导轨的底板，其中所述底板可以被调整以确保所述横向圆弧形导轨的平面度。根据进一步的实施例，所述底板由铸铁铸造并且由五段拼接制成，从而减小加工应力并保证加工精度。并且，可以通过分别调整五段底板来确保横向圆弧形导轨安装面的平面度。然而，本发明不限于此，任意合适的材料、形制及加工方法均可以用于制造本发明的横向圆弧形导轨的底板，只要能够确保底板的平面度即可。

根据实施例，所述横向圆弧形导轨为单沿滚轮式导轨。根据进一步实施例，该单沿滚轮式导轨由九段导轨拼接制成。然而本发明不限于此，任意制式的导轨及加工方法均是可行的，只要能够满足目标源沿着横向圆弧形导轨精确、平滑地运动即可。

根据实施例，所述多个横向部件的所述底板的两端安装有缓冲器和接近开关，用于防止所述滑块超出所述横向圆弧形导轨的行程。根据进一步实施例，所述接近开关可以例如为光电式接近开关；然而本发明不限于此，例如机电式接近开关也是可行的。

根据实施例，所述直线电机驱动系统包括直线电机永磁体模块以及直线电机动子组件，其中所述直线电机永磁体模块设置在所述横向部件的所述底板上，并且所述直线电机动子组件包括直线电机动子上端板以及设置在所述直线电机动子上端板上并且与所述直线电机永磁体模块相对的直线电机动子线圈。

根据进一步实施例，所述直线电机动子组件还包括设置在所述直线电机动子上端板上并且用于与所述纵向部件的所述支架连接的纵向部件连接工装；设置在所述直线电机动子上端板上并且用于卷绕驱动所述滑块的绳索的纵向部件驱动装置；以及设置在所述直线电机动子上端板上并且用于与所述横向圆弧形导轨配合的滚轮轴承。

根据实施例，所述支承部件的墙体中设置有金属板以用作所述悬臂的安装面，并且所述悬臂支撑所述横向部件的所述底板。根据进一步的实施例，所述金属板可以为例如钢板。

附图说明

构成说明书一部分的附图示出本发明的实施例，然而附图中示出的实施例仅为示例性的，而不是限制性的。在附图中使用相似的附图标记表示相似的元件。

图1是根据本发明实施例的远距离目标运动模拟器的总体结构示意图。

图2是根据本发明实施例的远距离目标运动模拟器的分解结构示意图。

图3是示出根据本发明实施例的滑块沿着纵向圆弧形导轨运动的原理图。

图4是根据本发明实施例的纵向部件的结构示意图。

图5是根据本发明实施例的滑块的结构示意图。

图6是根据本发明实施例的横向部件的结构示意图。

图7是根据本发明实施例的直线电机动子组件的结构示意图。

图8是根据本发明实施例的支承部件的结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明根据本发明实施例的远距离目标运动模拟器。

图1和2示出根据本发明实施例的远距离目标运动模拟器的总体结构示意图以及分解结构示意图。如图1和2所示，根据本发明实施例的远距离目标运动模拟器包括纵向部件202，所述纵向部件202包括纵向圆弧形导轨和至少一个电机，所述至少一个电机用于使安装有目标源的滑块204沿着所述纵向圆弧形导轨作纵向圆弧运动；多个横向部件201，每个所述横向部件201包括横向圆弧形导轨和直线电机驱动系统，所述直线电机驱动系统用于驱动所述纵向部件沿着所述横向圆弧形导轨作横向圆弧运动；以及支承部件203，所述支承部件包括由钢筋混凝土构成的墙体以及固定于所述墙体并且用于支撑所述横向部件的悬臂。如图1和2所示，多个横向部件包括由支承部件的悬臂分别固定于支承部件的上部和下部的两个横向部件。然而，本发明不限于此，例如分别固定于支撑部件的上中下部的三个横向部件也是可行的。

图3示出根据本发明实施例的滑块沿着纵向圆弧形导轨运动的原理图。如图3所示，在本实施例中，纵向部件的至少一个电机包括上端驱动电机301以及下端驱动电机302，上端和下端驱动电机均设置有卷筒，其中安装有目标源的滑块303两端经由力矩传感器(在图5中示出)与绳索相连，并且滑块303两端的绳索305分别缠绕在各自的卷筒上，由上端和下端驱动电机301、302带动卷筒旋转。当置于上端的卷筒收绳、置于下端的卷筒放绳时，滑块沿着圆弧形导轨304向上运动，反之则沿着圆弧形导轨向下运动。在实施例中，力矩传感器用于监测绳索的涨紧力以实现力闭环控制。

图4示出根据本发明实施例的纵向部件的结构示意图。如图4所示，纵向部件包括例如双沿滚轮式导轨的纵向圆弧形导轨403。根据进一步的实施例，该双沿滚轮式导轨由五段导轨拼接制成。然而，本发明不限于此，任意制式的导轨及加工方法均是可行的，只要能够满足目标源沿着纵向圆弧形导轨精确、平滑地运动即可。如图4所示，纵向部件还包括用于安装纵向圆弧形导轨403的导轨安装板402以及用于安装导轨安装板402的支架401，其中所述导轨安装板402可以被调整以确保所述纵向圆弧形导轨403的平面度。根据实施例，导轨安装板402由七段拼接制成并且还安装有磁栅尺反馈装置(未图示)。根据实施例，纵向圆弧形导轨通过导轨安装板402与支架401组装在一起。根据实施例，支架401可以例如由铝矩形管材、铝方管材及铝板焊接制成；然而本发明不限于此，任何合适的金属、形状及加工方式均可以用于制造本发明的纵向部件的支架。

如图4所示，导轨安装板402的两端安装有缓冲器和接近开关404，用于防止滑块超出纵向圆弧形导轨的行程。根据进一步实施例，接近开关可以例如为光电式接近开关。然而，本发明不限于此，例如机电式接近开关也是可行的。

如图4所示，导轨安装板402的两端还安装有滑轮405，用于使驱动滑块的绳索变向。

图5示出根据本发明实施例的滑块的结构示意图。如图5所示，在滑块的安装板501上设置有多个，例如八个滚轮轴承502，用于与纵向圆弧形导轨配合。滑块的安装板501上安装有限位块504和接近开关感应板505，用于与导轨安装板402两端的缓冲器和接近开关404配合以防止滑块超出导轨行程。附加地，滑块的安装板501上还设置有力传感器及绳索固定工装503，用于固定缠绕导轨安装板402的两端的滑轮405的绳索。如上所述，力矩传感器用于监测绳索的涨紧力以实现力闭环控制。

图6示出根据本发明实施例的横向部件的结构示意图。如图5所示，横向部件包括用于安装横向圆弧形导轨602、603的底板601，其中所述底板601可以被调整以确保横向圆弧形导轨的平面度。根据进一步的实施例，底板由铸铁铸造并且由五段拼接制成，从而减小加工应力并保证加工精度。并且，可以通过例如增减垫片的方式分别调整五段底板来确保横向圆弧形导轨安装面的平面度。然而，本发明不限于此，任意合适的材料、形制及加工方法均可以用于制造本发明的横向圆弧形导轨的底板，只要能够确保底板的平面度即可。

如图6所示，在本实施例中，横向圆弧形导轨602、603包括外单沿滚轮圆弧形导轨602以及内单沿滚轮圆弧导轨603。根据进一步实施例，该单沿滚轮圆弧形导轨由九段导轨拼接制成。然而本发明不限于此，任意制式的导轨及加工方法均是可行的，只要能够满足目标源沿着横向圆弧形导轨精确、平滑地运动即可。

如图6所示，横向部件的底板601的两端安装有缓冲器605和接近开关606，用于防止滑块超出横向圆弧形导轨的行程。根据进一步实施例，接近开关606可以例如为光电式接近开关；然而本发明不限于此，例如机电式接近开关也是可行的。

如图6所示，在本实施例中，横向部件的直线电机驱动系统包括直线电机永磁体模块604以及直线电机动子组件607，其中直线电机永磁体模块604设置在横向部件的底板601上。

以下参照图7更详细地说明根据本发明实施例的直线电机动子组件的结构。图7示出根据本发明实施例的直线电机动子组件的结构示意图。如图7所示，直线电机动子组件包括直线电机动子上端板701以及设置在直线电机动子上端板701上并且与直线电机永磁体模块604相对的直线电机动子线圈704。如图7所示，直线电机动子组件还包括设置在直线电机动子上端板701上并且用于与纵向部件的支架401连接的纵向部件连接工装702，其中通过螺钉过孔上下调整纵向部件，保证圆心位置在可接受范围内；设置在701直线电机动子上端板上并且用于卷绕驱动滑块的绳索的纵向部件驱动装置703；以及设置在直线电机动子上端板701上并且用于与横向圆弧形导轨602、603配合的滚轮轴承705。

图8示出根据本发明实施例的支承部件的结构示意图。如图8所示，在本实施例中，支承部件包括钢筋混凝土构成的墙体801以及固定于墙体801并且用于支撑横向部件的悬臂802、803。根据实施例，支承部件的墙体801中设置有金属板以用作悬臂802、803的安装面，并且悬臂802、803支撑横向部件201的底板601。根据进一步的实施例，金属板可以为例如钢板，其中钢板表面经精加工处理，保证表面光洁度，并钻有螺纹孔用于安装悬臂。如图所示的，在本实施例中，悬臂包括上悬臂802和下悬臂803，上下悬臂802、803中的每一个可以包括例如11根悬臂。悬臂可上下调整，通过螺钉过孔和垫垫片的形式将每层的悬臂安装面调整到一个水平面上。

如上所述，本发明提出一种由双旋转电机绳索传动及直线电机混合驱动并以承重墙支撑的远距离目标运动模拟器，其能够实现高精度、高速、高加速度、高频响地模拟目标源沿着球面的运动。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种远距离目标运动模拟器，包括：

纵向部件，所述纵向部件包括纵向圆弧形导轨和至少一个驱动电机，所述至少一个驱动电机用于驱动安装有目标源的滑块沿着所述纵向圆弧形导轨作纵向圆弧运动；

多个横向部件，每个所述横向部件包括横向圆弧形导轨和直线电机驱动系统，所述直线电机驱动系统用于驱动所述纵向部件沿着所述横向圆弧形导轨作横向圆弧运动；以及

支承部件，所述支承部件包括由钢筋混凝土构成的墙体以及固定于所述墙体并且用于支撑所述横向部件的悬臂；所述纵向部件还包括用于安装所述纵向圆弧形导轨和磁栅尺反馈装置的导轨安装板以及用于安装所述导轨安装板的支架，其中所述导轨安装板能够被调整以确保所述纵向圆弧形导轨的平面度并且所述磁栅尺反馈装置用于监测所述滑块的实时位置以实现位置闭环控制。

2.如权利要求1所述的远距离目标运动模拟器，其中，所述至少一个驱动电机包括分别设置在所述导轨安装板的两端的上端驱动电机以及下端驱动电机，所述上端驱动电机和所述下端驱动电机均设置有卷筒，其中固定于所述滑块两端的绳索经由力矩传感器分别缠绕在各自卷筒上，以在所述上端驱动电机和所述下端驱动电机的驱动下使所述滑块作纵向圆弧形运动，其中所述力矩传感器用于监测绳索的张紧力以实现力闭环控制。

3.如权利要求2所述的远距离目标运动模拟器，其中，所述导轨安装板的两端还安装有滑轮，用于使驱动所述滑块的绳索变向。

4.如权利要求1所述的远距离目标运动模拟器，其中，所述导轨安装板的两端安装有缓冲器和接近开关，用于防止所述滑块超出所述纵向圆弧形导轨的行程。

5.如权利要求1所述的远距离目标运动模拟器，其中，所述多个横向部件包括由所述支承部件的悬臂分别固定于所述支承部件的上部和下部的两个横向部件，并且每个所述横向部件还包括用于安装所述横向圆弧形导轨的底板，其中所述底板能够被调整以确保所述横向圆弧形导轨的平面度。

6.如权利要求5所述的远距离目标运动模拟器，其中，所述多个横向部件的所述底板的两端安装有缓冲器和接近开关，用于防止所述滑块超出所述横向圆弧形导轨的行程。

7.如权利要求5所述的远距离目标运动模拟器，其中，所述直线电机驱动系统包括直线电机永磁体模块以及直线电机动子组件，其中所述直线电机永磁体模块设置在所述横向部件的所述底板上，并且所述直线电机动子组件包括直线电机动子上端板以及设置在所述直线电机动子上端板上并且与所述直线电机永磁体模块相对的直线电机动子线圈；设置在所述直线电机动子上端板上并且用于与所述纵向部件的所述支架连接的纵向部件连接工装；设置在所述直线电机动子上端板上并且用于卷绕驱动所述滑块的绳索的纵向部件驱动装置；以及设置在所述直线电机动子上端板上并且用于与所述横向圆弧形导轨配合的滚轮轴承。

8.如权利要求1所述的远距离目标运动模拟器，其中，所述纵向圆弧形导轨为双沿滚轮式导轨并且所述横向圆弧形导轨为单沿滚轮式导轨。

9.如权利要求5所述的远距离目标运动模拟器，其中，所述支承部件的所述墙体中设置有金属板以用作所述悬臂的安装面，并且所述悬臂支撑所述横向部件的所述底板。