CN113267204B - 一种能够多圈转动的转台旋转角度编码系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够多圈转动的转台旋转角度编码系统，包括与转台同轴测量转台转动角度的单圈绝对编码器和记录转台当前所处的转动圈数的状态开关。本发明的优点在于：通过单圈绝对编码器获得旋转角度，通过状态开关获得旋转圈数，实现多圈高精度编码，提高雷达方向的定位精度。

Description

一种能够多圈转动的转台旋转角度编码系统
技术领域
本发明涉及转台旋转角度标定技术领域，尤其涉及一种能够多圈转动的转台旋转角度编码系统。
背景技术
转台是雷达的重要组成部分，有些转台需要实现多圈连续回转功能，而有些转台则需要在有限角度范围内旋转，如公开号为CN110630862A的发明专利申请公开的一种转角范围0～±360°的转台机电限位机构；其转台能够在接近双圈的范围内旋转，在确定其旋转角度时，现有的转台一般采用基于双面齿轮的缩比方法实现转台角度绝对编码测量，但由于存在齿隙，精度一般在角分级别，无法满足高精度应用场合，且编码器精度位数至少需要提高1位。转台角度绝对编码对提高雷达的机动性具有重要作用，是雷达技术发展的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够实现转台双圈范围内转动角度精确编码的系统，以克服现有技术存在的编码精度低的问题。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种能够多圈转动的转台旋转角度编码系统，包括与转台同轴测量转台转动角度的单圈绝对编码器和记录转台当前所处的转动圈数的状态开关。
本发明通过单圈绝对编码器获得旋转角度，通过状态开关获得旋转圈数，实现多圈高精度编码，提高雷达方向的定位精度。
优选的，所述状态开关固定于一限位机构上，所述限位机构能够限制转台在接近两圈的范围内转动，转台处于第一圈和和第二圈时，所述状态开关分别输出低电平信号和高电平信号。
优选的，所述限位机构上设置有一能够在一定范围内转动的V型拨块，转台上固定有跟随转台转动的撞块，V型拨块具有两个呈一定夹角固定的限位杆，在所述V型拨块的转动范围内，撞块的转动路径与至少一侧的限位杆干涉，撞块转动过程中，能够进入或离开两个限位杆之间的空间。
优选的，所述V型拨块能够在两个限位杆分别指向转台轴心的范围内摆动。
优选的，所述状态开关靠近其中一个限位杆的运动范围设置，靠近状态开关的限位杆上设置有一传感器，状态开关根据与传感器的距离输出高电平或低电平。
优选的，所述撞块处于V型拨块中间时，所述转台的旋转角度为0，此时状态开关与传感器的距离为高电平和低电平的临界值。
优选的，所述状态开关为非接触式霍尔开关。
优选的，所述单圈绝对编码器为旋转变压器或绝对式圆钢栅尺。
优选的，两侧限位杆分别处于极限位置时，单圈绝对编码器的角度值分别为α和360°-α；定义转台旋转的第一圈角度为负数，状态开关输出低电平，第二圈角度为正数，状态开关输出高电平，转台旋转角度为0时，单圈绝对编码器的读数为0，转台驱动V型拨块从低电平状态转动到高电平状态的方向，单圈绝对编码器的读数增加；
则转台的旋转角度为
Figure BDA0003089622100000021
其中，θ为转台的旋转角度，
Figure BDA0003089622100000022
为单圈绝对编码器的角度读数。
本发明提供的能够多圈转动的转台旋转角度编码系统的优点在于：通过单圈绝对编码器获得旋转角度，通过状态开关获得旋转圈数，实现多圈高精度编码，提高雷达方向的定位精度。通过限位机构限制转台的旋转圈数，同时方便状态开关感应信号以输出对应的电平信号，通过撞块和V型拨块的配合实现转动范围的限制，通过传感器确定不同信号的临界值，获得准确的标定结果。
附图说明
图1为本发明的实施例1提供的能够多圈转动的转台旋转角度编码系统的逆时针极限状态的示意图；
图2为本发明的实施例1提供的能够多圈转动的转台旋转角度编码系统的临界状态示意图；
图3为本发明的实施例1提供的能够多圈转动的转台旋转角度编码系统的顺时针极限状态的示意图；
图4为本发明的实施例2提供的能够多圈转动的转台旋转角度编码系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种能够多圈转动的转台旋转角度编码系统，包括与转台(图未示)同轴的单圈绝对编码器3和限制转台在双圈范围内转内的限位机构1，所述限位机构1上设置有状态开关2，所述转台处于第一圈和第二圈时，所述状态开关2分别输出低电平信号和高电平信号。
本实施例通过单圈绝对编码器高精度的记录转台的旋转角度，通过状态开关2的输出信号确定转台所处的圈数，由此能够精确地确定转台的旋转角度，以满足转台的使用需求，方便对固定在转台上的雷达方向进行定位。
本实施例中，所述单圈绝对编码器3优选使用旋转变压器，旋转变压器具有无可比拟的可靠性，非常好的抗恶劣条件的能力，可以运行在高速条件下，且具有绝对值信号数值输出的优点，被广泛应用在雷达转台中，但是只能绝对读数单圈，无法直接用来进行双圈绝对编码，本实施例选择高精度的旋转变压器的情况下，借助状态开关2的电平信号实现对转台旋转圈数的标记，实现双圈精确编码，所述单圈绝对编码器3还可以选择绝对式圆钢栅尺等高精度的角度计量器件。
具体的，所述限位机构1上设置有一能够在一定范围内转动的V型拨块4，所述转台上固定有跟随转台转动的撞块5，所述V型拨块4具有两个呈一定夹角固定的限位杆41，在所述V型拨块4的转动范围内，撞块5的转动路径与至少一侧的限位杆41干涉，撞块5转动过程中，能够进入或离开两个限位杆41之间的空间。通过以上结构关系，能够使撞块5在转动过程中与V型拨块4接触并拨动V型撞块4。
参考图1，位置A为撞块5的起始位置，与撞块5接触的限位杆41所处的位置为期极限位置，此时V型拨块4仅能顺时针转动，撞块能够沿逆时针方向运动到位置B，在从位置A到位置B的过程中，撞块5与V型拨块4无接触，撞块5运动到位置B后，驱动图1中处于竖直状态的限位杆41运动，撞块5运动到图2所示的V型拨块4中间的位置C处，从而进入V型拨块4两个限位杆41之间的空间，转台可继续沿原方向转动离开V型拨块4，在此过程中，撞块5逐渐与图中左侧的限位杆41脱离配合；参考图3，撞块5继续逆时针转动到另一侧，与右侧的限位杆41接触，然后将右侧的限位杆41推动到其极限位置，最终撞块5运动到位置E。
本实施例中，所述转台能够从与远离其中一个限位杆41的极限位置大致转动2圈后运动到与另一侧的限位杆41抵接在极限位置，由此实现转台的双圈限位，所述V型拨块4的两个限位杆41的极限位置优选为指向转台轴心的位置。
所述限位机构1上适应性的设置有与两侧限位杆41抵接的限位块(图未示)，从而限制V型拨块4的运动范围，在V型拨块4被撞块5撞击时，在限位块和撞块5的作用下，能够防止V型拨块4在惯性作用下转动与撞块5脱离配合，也可以令V型拨块4的转轴与限位机构1过盈配合，以防止撞块5撞击到限位杆41时，V型拨块4在惯性作用下脱离撞块5进行转动。
本实施例中，状态开关2设置于靠近其中一个限位杆41的运动范围的位置，靠近状态开关2的限位杆41上设置有一传感器(图未示)，通过标定第一圈和第二圈之间的过渡位置对应的状态开关与传感器的间距，即可确定状态开关2输出高电平和低电平信号的临界距离。
本实施例中，所述状态开关2选择非接触式霍尔开关，所述传感器选择能够令霍尔开关感应出电信号的金属片；霍尔开关产生的感应信号的强度与金属片的距离呈正相关，由此能够基于电信号的强度确定临界值。
参考图2，图中右侧限位杆41上设置传感器，当撞块5处于V型拨块4中间时，所述转台的旋转角度为0，此时状态开关与传感器的距离为高电平和低电平信号的临界值。
定义转台旋转的第一圈角度为负数，状态开关2输出低电平，第二圈角度为正数，状态开关2输出高电平，转台旋转角度为0时，单圈绝对编码器3的读数为0，转台驱动V型拨块4从低电平状态转动到高电平状态的方向，单圈绝对编码器3的读数增加；撞块5处于图1中的位置A时，单圈绝对编码器3的角度为α，撞块5处于图3中的位置E时，单圈绝对编码器3的角度为360°-α，即转台的旋转范围存在角度为2α的盲区，转台从位置A转动到位置C为第一圈，从位置C转动到位置E为第二圈，单圈绝对编码器3逆时针转动时，角度增加；基于以上定义，转台的旋转角度为：
Figure BDA0003089622100000041
其中，θ为转台的旋转角度，
Figure BDA0003089622100000051
为单圈绝对编码器的角度读数。
所述状态开关2也可以选择集成在V型拨块4的转轴上，通过拨片或位置感应等方式，在V型拨块4转动经过临界位置时，切换输出的电信号。
实施例2
参考图4，本实施中，所述状态开关2为一拨片，状态开关2沿转台的径向设置且处于转台的0位置点，所述撞块5转动过程中能够波动状态开关2；在开始工作前，标定转台的起始位置和角度，然后令转台转动，撞块5波动状态开关2后记录次数和方向，结合单圈绝对编码器3的数值，即可确定转台所处的圈数以及旋转角度；所述状态开关2可以仅记录是否被拨动，也可以同时记录拨动是否发生以及拨动的方向，通过单圈绝对编码器3记录角度，状态开关2记录所处的圈数，实现多圈高精度编码。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种能够多圈转动的转台旋转角度编码系统，其特征在于：包括与转台同轴测量转台转动角度的单圈绝对编码器和记录转台当前所处的转动圈数的状态开关，所述状态开关固定于一限位机构上，所述限位机构能够限制转台在接近两圈的范围内转动，转台处于第一圈和和第二圈时，所述状态开关分别输出低电平信号和高电平信号；
所述限位机构上设置有一能够在一定范围内转动的V型拨块，转台上固定有跟随转台转动的撞块，V型拨块具有两个呈一定夹角固定的限位杆，在所述V型拨块的转动范围内，撞块的转动路径与至少一侧的限位杆干涉，撞块转动过程中，能够进入或离开两个限位杆之间的空间；
两侧限位杆分别处于极限位置时，单圈绝对编码器的角度值分别为α和360°-α；定义转台旋转的第一圈角度为负数，状态开关输出低电平，第二圈角度为正数，状态开关输出高电平，转台旋转角度为0时，单圈绝对编码器的读数为0，转台驱动V型拨块从低电平状态转动到高电平状态的方向，单圈绝对编码器的读数增加；
则转台的旋转角度为
Figure FDA0004173159910000011
其中，θ为转台的旋转角度，
Figure FDA0004173159910000012
为单圈绝对编码器的角度读数。
2.根据权利要求1所述的一种能够多圈转动的转台旋转角度编码系统，其特征在于：所述V型拨块能够在两个限位杆分别指向转台轴心的范围内摆动。
3.根据权利要求1所述的一种能够多圈转动的转台旋转角度编码系统，其特征在于：所述状态开关靠近其中一个限位杆的运动范围设置，靠近状态开关的限位杆上设置有一传感器，状态开关根据与传感器的距离输出高电平或低电平。
4.根据权利要求3所述的一种能够多圈转动的转台旋转角度编码系统，其特征在于：所述撞块处于V型拨块中间时，所述转台的旋转角度为0，此时状态开关与传感器的距离为高电平和低电平的临界值。
5.根据权利要求3所述的一种能够多圈转动的转台旋转角度编码系统，其特征在于：所述状态开关为非接触式霍尔开关。
6.根据权利要求1所述的一种能够多圈转动的转台旋转角度编码系统，其特征在于：所述单圈绝对编码器为旋转变压器或绝对式圆钢栅尺。
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