CN114842089B - 一种电传操纵计算机电位计自动调制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及航空机载电子设备调制测试领域，具体是一种电传操纵计算机电位计自动调制方法，其具体步骤如下：A；设置工作空间坐标系和设置机械臂坐标系；B；电位计调整旋钮面板图样采集；C；图像处理电位计圆心坐标获取；D；机械臂引导；E；电位计矩形调整槽图像采集；F；槽的中心点和角度运算；G；两坐标系转换；H；机械臂控制调整螺刀插入到调整槽；I；设置机械臂转动进行试调整；J；试调整测试并判断是否可调；与手动调制检测相比，检测精度由十毫伏级提升至毫伏级、调制检测时间由5小时缩减至3小时、由多人协调操纵提升至单人即可完成，解决了人工操作效率低、误差大、一致性无法保证的问题。

Description

一种电传操纵计算机电位计自动调制方法
技术领域
本发明涉及航空机载电子设备调制测试领域，具体是一种电传操纵计算机电位计自动调制方法。
背景技术
电传操纵计算机的功能是将驾驶员操纵指令转化为电信号，通过电缆直接传输到舵机的一种设备，可在兼顾飞机稳定性和操作性的同时，提高飞机的机动性。目前电传操纵计算机在调整检测时，存在人工操作复杂，投入人力较多，时间要求紧迫等现象。
随着航空机载设备的发展，飞机的操纵方式由传统的机械杆系演变为现在的电传操纵。对于电传操纵计算机，内部电路为模拟式电路，在其装机之前需要进行零位和传动比的调整。目前采用人工调整的方法进行参数调整、检测，该方法存在调整、检测效率低、误差大、无法行程流程记录等问题。
如中国专利号为201922250478.0中公布了一种电位器自动调试工装，工装包括基板、夹持机构、移动板、支架、升降气缸、升降板和转动杆，夹持机构设置在基板上，且用于夹持待测试的电位器，移动板设置在基板上，且能相对基板纵向移动，支架设置在移动板上，且能相对基板横向移动，升降气缸竖直固定在支架上，升降气缸的活塞杆与升降板固定，转动杆通过转动组件设置在升降板上。与所属发明专利应用领域不同。
如中国专利号为201922066430.4中公布了一种基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置，将电位计置于舵机上，电位计的旋转输出轴和标定用的增量式编码器旋转轴用联轴器同轴连接，给电位计加上固定的基准电压源，获取相应的电位计输出端的电压，通过转动电位计至不同角度时，对应的电位计电压输出值，得到电位计输出端电压和电位计旋转角度的线性关系系数，计算出电位计的满量程电行程角度，装置能够实现电位计的自动测试，但不具备自动调试的功能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种电传操纵计算机电位计自动调制方法。
一种电传操纵计算机电位计自动调制方法，其具体步骤如下：
A：设置工作空间坐标系W(xw、yw、zw)和设置机械臂坐标系Q(xq、yq、zq)：利用视觉模块一获取标定点工作空间坐标系坐标、利用视觉模块二获取标定点机械臂的坐标系坐标，建立两坐标系之间转换关系如下：
其中R为两坐标系之间的旋转矩阵；T为两坐标系间的平移矩阵；
B：电位计调整旋钮面板图样采集：视觉模块一对电位计调整旋钮面板进行整体图像采样；
C：图像处理电位计圆心坐标获取：通过线性化处理和运算获取圆形调整电位计的圆心坐标
D：机械臂引导：由控制计算机引导机械臂以及安装在机械臂上的视觉模块二移动到目标电位计圆心上方位置OWi(xoi、yoi、zoi+Δz0)，Δz0为通过工程经验确定的高度值；
E：电位计矩形调整槽图像采集：由视觉模块二采集目标电位计方形调整槽图像；
F：槽的中心点和角度运算：通过线性化处理和坐标点运算确定目标电位计调整槽的CQi(xqi、yqi、zqi)、角度θqi；
G：两坐标系转换：具体为利用步骤A中的坐标转换关系将机械坐标系调整槽中心点CQi(xqi、yqi、zqi)、角度θqi转换为工作空间坐标系坐标CWi(xwi、ywi、zwi)和角度θwi；
H：机械臂控制调整螺刀插入到调整槽：通过机械臂控制系统按步骤G中坐标参数和角度移动和旋转机械臂前段调整螺刀，由机械臂控制调整螺刀完成插入电位计调整槽动作；
I：设置机械臂转动进行试调整，由控制计算机采集调整输出电压并判断；
J：试调整测试并判断是否可调：变化不符合要求返回到步骤D重新进行调整槽坐标获取，三次不成功返回到步骤C电位计圆心坐标获取，变化符合预期，按电传操纵计算机控制律要求调整到目标值，并进行下一个待调整电位计的调试。
所述的步骤F进一步包括：
F1：通过图像运算处理在机械臂坐标系下得出调整槽四个点的空间坐标AQi(xai、yai、zai)、BQi(xbi、ybi、zbi)、CQi(xci、yci、zci)、DQi(xdi、ydi、zdi)；
F2：通过公式：
计算出方形调整槽中心点CQi(xqi、yqi、zqi)；
F3：通过公式分别计算点A、B、C、D在(xi、yi、zqi)平面内的极坐标角度，通过均值运算得到电位计调整槽的角度θqi；
所述的步骤H进一步包括：
H1：按坐标CWi(xwi、ywi、zwi+Δz0)微调机械臂位置；
H2：按角度θwi调整螺刀角度；
H3：Z轴方向移动-Δz0完成插入动作并通过调整螺刀后的力矩传感器受力值对Δz0值进行微调。
在定位后由电位计旋转机械臂沿Z轴方向的上下运动，其下的滚轮与拨轮按压接触，设计按压力为10N，直线模组下的旋转电机通过皮带带动滚轮完成电位器的旋转动作，电机的力矩通过运动控制器控制，旋转扭力设计为20mN/m，通过电机驱动器力矩限制设定来限制电机的力矩以保证即使误操作也不会损坏电位器。
控制计算机通过相应驱动程序发送指令给机械执行机构，机械执行机构在指令控制下执行定位、旋转类动作，机械执行机构将执行后的结果反馈给测控箱。
控制计算机通过相应驱动程序发送指令给视觉控制系统，视觉控制系统在指令控制下执行拍照、指定对比范围、图片对比类动作，视觉控制系统执行后的结果反馈到上位机。
通过安装在机械执行机构上的扭力传感器及角度传感器测量开关的扭力及角度。
针对电传操纵计算机的电位计调整旋钮面板，系统通过机械执行机构来模拟人手动作，通过功能板卡检测相应的输出信号是否正确。
针对电传操纵计算机的电位计调整旋钮面板上的刻度，采用视觉处理系统进行拍照，并与既存图片进行自动对比，从而给出结果。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，提供了一种电传操纵计算机电位计自动调制检测方法，实现了飞机电传操纵计算机的自动调制，并对当前电位计状态进行保存和确认；与手动调制检测相比，检测精度由十毫伏级提升至毫伏级、调制检测时间由5小时缩减至3小时、由多人协调操纵提升至单人即可完成，解决了人工操作效率低、误差大、一致性无法保证的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的电传操纵计算机电位计自动调制框图；
图2为本发明的传操纵计算机电位计自动调制装置结构示意图；
图3为电传操纵计算机电位计自动调制方法流程图；
附图标记：1、视觉模块一；2、视觉模块二；3、机械臂；4、电位计调整旋钮面板；5、控制计算机；6、扭力传感器；7、图像采集系统。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图3所示，一种电传操纵计算机电位计自动调制方法，其具体步骤如下：
A：设置工作空间坐标系W(xw、yw、zw)和设置机械臂坐标系Q(xq、yq、zq)：利用视觉模块一1获取标定点工作空间坐标系坐标、利用视觉模块二2获取标定点机械臂3的坐标系坐标，建立两坐标系之间转换关系如下：
其中R为两坐标系之间的旋转矩阵；T为两坐标系间的平移矩阵；
B：电位计调整旋钮面板4图样采集：视觉模块一1对电位计调整旋钮面板4进行整体图像采样；
C：图像处理电位计圆心坐标获取：通过线性化处理和运算获取圆形调整电位计的圆心坐标
D：机械臂3引导：由控制计算机5引导机械臂3以及安装在机械臂3上的视觉模块二(2)移动到目标电位计圆心上方位置OWi(xoi、yoi、zoi+Δz0)，Δz0为通过工程经验确定的高度值；
E：电位计矩形调整槽图像采集：由视觉模块二2采集目标电位计方形调整槽图像；
F：槽的中心点和角度运算：通过线性化处理和坐标点运算确定目标电位计调整槽的CQi(xqi、yqi、zqi)、角度θqi；
G：两坐标系转换：具体为利用步骤A中的坐标转换关系将机械坐标系调整槽中心点CQi(xqi、yqi、zqi)、角度θqi转换为工作空间坐标系坐标CWi(xwi、ywi、zwi)和角度θwi；
H：机械臂3控制调整螺刀插入到调整槽：通过机械臂3控制系统按步骤G中坐标参数和角度移动和旋转机械臂前段调整螺刀，由机械臂3控制调整螺刀完成插入电位计调整槽动作；
I：设置机械臂3转动进行试调整，由控制计算机5采集调整输出电压并判断；
J：试调整测试并判断是否可调：变化不符合要求返回到步骤D重新进行调整槽坐标获取，三次不成功返回到步骤C电位计圆心坐标获取，变化符合预期，按电传操纵计算机控制律要求调整到目标值，并进行下一个待调整电位计的调试。
所述的步骤F进一步包括：
F1：通过图像运算处理在机械臂坐标系下得出调整槽四个点的空间坐标AQi(xai、yai、zai)、BQi(xbi、ybi、zbi)、CQi(xci、yci、zci)、DQi(xdi、ydi、zdi)；
F2：通过公式：
计算出方形调整槽中心点CQi(xqi、yqi、zqi)；
F3：通过公式分别计算点A、B、C、D在(xi、yi、zqi)平面内的极坐标角度，通过均值运算得到电位计调整槽的角度θqi；
所述的步骤H进一步包括：
H1：按坐标CWi(xwi、ywi、zwi+Δz0)微调机械臂位置；
H2：按角度θwi调整螺刀角度；
H3：Z轴方向移动-Δz0完成插入动作并通过调整螺刀后的力矩传感器受力值对Δz0值进行微调。
针对电位计调整旋钮面板4上的电位计，通过上位机、机械臂3、扭力传感器6及图像采集系统7，实现电传操纵计算机电位计的自动调整，通过功能板卡检测相应的输出信号是否正确并对当前电位计状态进行保存和确认。
机械运动平台完成被测对象面板上各开关、电位器类器件的机械定位，在定位后由电位计旋转机械臂3沿Z轴方向的上下运动，其下的滚轮与拨轮按压接触，设计按压力为10N，直线模组下的旋转电机通过皮带带动滚轮完成电位器的旋转动作，电机的力矩通过运动控制器控制，旋转扭力设计为20mN/m，通过电机驱动器力矩限制设定来限制电机的力矩以保证即使误操作也不会损坏电位器。
与现有技术相比，提供了一种电传操纵计算机电位计自动调制检测方法，实现了飞机电传操纵计算机的自动调制，并对当前电位计状态进行保存和确认；与手动调制检测相比，检测精度由十毫伏级提升至毫伏级、调制检测时间由5小时缩减至3小时、由多人协调操纵提升至单人即可完成，解决了人工操作效率低、误差大、一致性无法保证的问题。
控制计算机5通过相应驱动程序发送指令给机械执行机构，机械执行机构在指令控制下执行定位、旋转类动作，机械执行机构将执行后的结果反馈给测控箱。
控制计算机5通过相应驱动程序发送指令给视觉控制系统，视觉控制系统在指令控制下执行拍照、指定对比范围、图片对比类动作，视觉控制系统执行后的结果反馈到上位机。
所述的视觉模块一1和视觉模块二2将采集来的图像传输至控制计算机5内进行数据分析。
通过安装在机械执行机构上的扭力传感器6及角度传感器测量开关的扭力及角度。
针对电传操纵计算机的电位计调整旋钮面板4，系统通过机械执行机构来模拟人手动作，通过功能板卡检测相应的输出信号是否正确。
针对电传操纵计算机的电位计调整旋钮面板4上的刻度，采用视觉处理系统进行拍照，并与既存图片进行自动对比，从而给出结果。
所述的电位计调整旋钮面板4为控制计算机5提供反馈电压。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种电传操纵计算机电位计自动调制方法，其特征在于：其具体步骤如下：
A：设置工作空间坐标系W(xw、yw、zw)和设置机械臂坐标系Q(xq、yq、zq)：利用视觉模块一(1)获取标定点工作空间坐标系坐标、利用视觉模块二(2)获取标定点机械臂(3)的坐标系坐标，建立两坐标系之间转换关系如下：
其中R为两坐标系之间的旋转矩阵；T为两坐标系间的平移矩阵；
B：电位计调整旋钮面板(4)图样采集：视觉模块一(1)对电位计调整旋钮面板(4)进行整体图像采样；
C：图像处理电位计圆心坐标获取：通过线性化处理和运算获取圆形调整电位计的圆心坐标
D：机械臂(3)引导：由控制计算机(5)引导机械臂(3)以及安装在机械臂(3)上的视觉模块二(2)移动到目标电位计圆心上方位置OWi(xoi、yoi、zoi+Δz0)，Δz0为通过工程经验确定的高度值；
E：电位计矩形调整槽图像采集：由视觉模块二(2)采集目标电位计方形调整槽图像；
F：槽的中心点和角度运算：通过线性化处理和坐标点运算确定目标电位计调整槽的CQi(xqi、yqi、zqi)、角度θqi；
G：两坐标系转换：具体为利用步骤A中的坐标转换关系将机械坐标系调整槽中心点CQi(xqi、yqi、zqi)、角度θqi转换为工作空间坐标系坐标CWi(xwi、ywi、zwi)和角度θwi；
H：机械臂控制调整螺刀插入到调整槽：通过机械臂(3)控制系统按步骤G中坐标参数和角度移动和旋转机械臂(3)前段调整螺刀，由机械臂(3)控制调整螺刀完成插入电位计调整槽动作；
I：设置机械臂转动进行试调整，由控制计算机(5)采集调整输出电压并判断；
J：试调整测试并判断是否可调：变化不符合要求返回到步骤D重新进行调整槽坐标获取，三次不成功返回到步骤C电位计圆心坐标获取，变化符合预期，按电传操纵计算机控制律要求调整到目标值，并进行下一个待调整电位计的调试。
2.根据权利要求1所述的一种电传操纵计算机电位计自动调制方法，其特征在于：所述的步骤F进一步包括：
F1：通过图像运算处理在机械臂坐标系下得出调整槽四个点的空间坐标AQi(xai、yai、zai)、BQi(xbi、ybi、zbi)、CQi(xci、yci、zci)、DQi(xdi、ydi、zdi)；
F2：通过公式：
计算出方形调整槽中心点CQi(xqi、yqi、zqi)；
F3：通过公式分别计算点A、B、C、D在(xi、yi、zqi)平面内的极坐标角度，通过均值运算得到电位计调整槽的角度θqi。
3.根据权利要求1所述的一种电传操纵计算机电位计自动调制方法，其特征在于：所述的步骤H进一步包括：
H1：按坐标CWi(xwi、ywi、zwi+Δz0)微调机械臂位置；
H2：按角度θwi调整螺刀角度；
H3：Z轴方向移动-Δz0完成插入动作并通过调整螺刀后的力矩传感器受力值对Δz0值进行微调。
4.根据权利要求1所述的一种电传操纵计算机电位计自动调制方法，其特征在于：在定位后由电位计旋转机械臂(3)沿Z轴方向的上下运动，其下的滚轮与拨轮按压接触，设计按压力为10N，直线模组下的旋转电机通过皮带带动滚轮完成电位器的旋转动作，电机的力矩通过运动控制器控制，旋转扭力设计为20mN/m。
5.根据权利要求1所述的一种电传操纵计算机电位计自动调制方法，其特征在于：控制计算机(5)通过相应驱动程序发送指令给机械执行机构，机械执行机构在指令控制下执行定位、旋转类动作，机械执行机构将执行后的结果反馈给测控箱。
6.根据权利要求1所述的一种电传操纵计算机电位计自动调制方法，其特征在于：控制计算机(5)通过相应驱动程序发送指令给视觉控制系统，视觉控制系统在指令控制下执行拍照、指定对比范围、图片对比类动作，视觉控制系统执行后的结果反馈到上位机。
7.根据权利要求1所述的一种电传操纵计算机电位计自动调制方法，其特征在于：通过安装在机械执行机构上的扭力传感器(6)及角度传感器测量开关的扭力及角度。
8.根据权利要求1所述的一种电传操纵计算机电位计自动调制方法，其特征在于：针对电传操纵计算机的电位计调整旋钮面板(4)，系统通过机械执行机构来模拟人手动作，通过功能板卡检测相应的输出信号是否正确。
9.根据权利要求1所述的一种电传操纵计算机电位计自动调制方法，其特征在于：针对电传操纵计算机的电位计调整旋钮面板(4)上的刻度，采用视觉处理系统进行拍照，并与既存图片进行自动对比，从而给出结果。
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