CN203550967U

CN203550967U - 一种用于光纤陀螺输出延迟时间自动测量的程控撞击装置

Info

Publication number: CN203550967U
Application number: CN201320612757.7U
Authority: CN
Inventors: 王映宇; 周一览; 杨建华; 陈杏藩; 刘承
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2013-09-29
Filing date: 2013-09-29
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2023-09-29

Abstract

本实用新型公开了一种用于光纤陀螺输出延迟时间自动测量的程控撞击装置，程控撞击装置基座下侧安装电机，电机轴从下到上依次安装有推杆、扭簧和摆臂撞针，使得推杆可以与电机轴一起转动，摆臂撞针可绕电机轴自由；电机轴的另一端安装有转角传感器；限位簧片通过扭簧安装在基座上，使得限位簧片在扭簧作用下紧贴败笔撞针末端；控制单元分别连接转角传感器与电机，通过实时监测转角，控制电机转动以带动推杆转动，进而推动撞针归位、触发限位簧片释放撞针。本实用新型涉及的程控撞击装置采用反馈控制技术，控制精准，工作稳定，无需大电流启动，无电磁干扰引入。应用该装置可以实现光纤陀螺输出延迟时间的全自动测量。

Description

一种用于光纤陀螺输出延迟时间自动测量的程控撞击装置

技术领域

本实用新型涉及程控撞击装置，尤其涉及一种用于基于瞬时撞击的光纤陀螺输出延迟时间测定的自动撞击装置。

背景技术

光纤陀螺输出延迟时间是光纤陀螺仪信号输出相对于信号输入的延迟时间中与输入频率无关的部分，是反应光纤陀螺仪动态性能的一个指标。光纤陀螺输出延迟时间反应了光纤陀螺对角速度输入的跟踪精度。输出延迟时间越短，光纤陀螺反映角速度输入越迅速。

光纤陀螺在国防军事领域广泛应用，现代飞航武器飞行速度高，飞行轨迹变化快，在振动、急转弯等高动态环境条件下，光纤陀螺的输出延迟时间长短成为了光纤陀螺动态性能评测的一个重要因素。因此，光纤陀螺输出延迟时间的准确测量对光纤陀螺的使用及相关领域十分重要。

现有的测定光纤陀螺输出延迟时间的系统，其基本测量原理是测量瞬时角速度输入时刻与光纤陀螺输出时刻之间的时间差。而瞬时角速度输入都是基于瞬时撞击实现，即利用撞针对装载有光纤陀螺的载物台的撞击，使载物台及光纤陀螺瞬间获得大的角动量，从而实现对光纤陀螺瞬时角速度的输入。但是现有系统测量过程要完成中撞击动作，都需要人工操作完成，使得系统测量效率低、一致性差。为此，本实用新型提供了程控撞击装置，该装置可以根据预置程序精确控制撞击动作执行。将改装置应用于光纤陀螺输出延迟时间测量系统，可以实现光纤陀螺输出延迟时间的全自动测量，无需人工介入测量过程，提高测试效率和测试一致性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于光纤陀螺输出延迟时间自动测量的程控撞击装置。应用该装置可以实现光纤陀螺输出延迟时间的全自动测量。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于光纤陀螺输出延迟时间自动测量的程控撞击装置，它包括：基座、限位杆、推杆、摆臂撞针、限位簧片、电机、转角传感器、摆臂撞针扭转弹簧、限位簧片扭转弹簧和控制单元；其中，所述基座上固定限位杆和限位簧片安装轴，电机安装于基座下侧，电机的电机轴与基座上的电机轴安装孔同心，穿过电机轴安装孔并延伸到基座上侧；基座上侧的电机轴上从下往上依次同轴安装推杆和摆臂撞针；推杆与电机轴固定连接；摆臂撞针与电机轴通过滚珠轴承安装；电机轴与摆臂撞针之间安装扭转弹簧；电机轴的另一端安装转角传感器；限位簧片安装轴上安装限位簧片，限位簧片转动中心孔与限位簧片安装轴同心安装；限位簧片与限位簧片安装轴之间安装扭转弹簧，载物台安装在基座上。

进一步地，所述控制单元包括：微控制器、电机驱动电路、转角采集电路和RS通信接口；其中，所述微控制器分别与电机驱动电路、转角采集电路和RS通信接口连接，电机驱动电路与电机相连，转角采集电路与转角传感器相连。

本实用新型具有的有益效果是：本实用新型程控撞击装置能够根据输入指令完成撞击动作。该装置采用多传感器融合技术及反馈控制技术，控制精准，工作可靠，无需大电流启动，无电磁干扰及其他干扰引入，降低了测量过程的系统误差。应用该装置可以实现光纤陀螺输出延迟时间的全自动测量，减少测量系统测量过程中的人工干预，进一步提高测试精度、测试效率以及测试一致性。

附图说明

图1程控撞击装置结构框图；

图2程控撞击装置控制系统组成框图；

图3程控撞击装置工作过程推杆转角

Figure 2013206127577100002DEST_PATH_IMAGE001

位置示意图；

图4程控撞击装置工作过程推杆转角

位置示意图；

图5程控撞击装置工作过程推杆转角

Figure 2013206127577100002DEST_PATH_IMAGE003

位置示意图；

图6程控撞击装置控制系统控制软件流程图；

图中：基座1、限位杆2、限位簧片安装轴3、推杆4、摆臂撞针5、限位簧片6、电机7、电机轴8、转角传感器9、摆臂撞针扭转弹簧10、限位簧片扭转弹簧11、限位卡槽12、控制单元13、载物台14、微控制器15、电机驱动电路16、转角采集电路17、RS232通信接口电路18。

具体实施方式

测量光纤陀输出延迟时间的基本原理是测量瞬时角速度输入时刻与光纤陀螺输出时刻之间的时间差。而瞬时角速度输入是利用瞬时撞击实现，即利用高速运动的撞针对装载有光纤陀螺仪的载物台进行撞击，使载物台及光纤陀螺瞬间获得大的角动量，从而实现对光纤陀螺瞬时角速度的输入。因此，要实现光纤陀螺输出延迟时间的自动测量，就需要设计出能够自动完成撞击动作的装置。

本实用新型一种用于光纤陀螺输出延迟时间自动测量的程控撞击装置以微处理器作为控制核心，在电机的驱动下可自动完成扭转弹簧压缩及扭转弹簧压缩形变保持，并根据外部指令，自动实现扭转弹簧压缩形变的瞬间释放，利用扭转弹簧释放的能量驱动撞针，完成与转台的撞击。

如图1所示，本实用新型用于光纤陀螺输出延迟时间自动测量的程控撞击装置包括：基座1，限位杆2，推杆4，摆臂撞针5，限位簧片6，电机7，转角传感器9，摆臂撞针扭转弹簧10，限位簧片扭转弹簧11，控制单元13和载物台14。基座1上固定有限位杆2和限位簧片安装轴3。基座1是所有零件的安装基准。电机7安装于基座1下侧，电机7的电机轴8与基座1上的电机轴安装孔同心，穿过电机轴安装孔并延伸到基座1上侧，保证电机7转动时，电机轴8可自由转动。基座1上侧的电机轴8上从下往上依次同轴安装有推杆4和摆臂撞针5。推杆4与电机轴8锁死使得推杆4可以与电机轴8一起转动；摆臂撞针5与电机轴8通过滚珠轴承安装，使得摆臂撞针5可绕电机轴8自由转动。此外，电机轴8与摆臂撞针5之间设有扭转弹簧10，使摆臂撞针5受到趋向限位杆2转动的扭矩作用，且所受扭矩大小随离限位杆2的距离增大而增大。电机轴8的另一端安装有转角传感器9。限位簧片安装轴3用于安装限位簧片6，限位簧片6转动中心孔与限位簧片安装轴3同心安装，使限位簧片6可以以限位簧片安装轴3为轴自由转动。限位簧片6与限位簧片安装轴3之间还装有扭转弹簧11，使得限位簧片6在扭转弹簧11回复扭矩作用下其限位工作端始终与摆臂撞针5末端接触。载物台14安装在基座上，可以自由转动。

如图3-图5所示，推杆4有两个工作端，一个是可与摆臂撞针5接触的撞针端；另一个是可与限位簧片6接触的限位簧片触发端。推杆4撞针端设计有向上突起的圆柱型结构。突起的圆柱型结构可与摆臂撞针5一侧接触，并且在电机7带动下可推动摆臂撞针5压缩扭转弹簧10，做远离限位杆2的归位转动。摆臂撞针5的末端设计有限位卡槽12，当推杆4推动摆臂撞针5远离限位杆2的归位过程运动到特定角度

时，限位簧片6工作端在其扭转弹簧11的作用下卡入摆臂撞针5末端的限位卡槽12中。限位簧片6工作端卡入摆臂撞针5末端限位卡槽12后，限位簧片6便可抵消摆臂撞针扭转弹簧10产生的扭矩，抑制摆臂撞针8向限位杆2的转动，从而实现摆臂撞针扭转弹簧压10缩形变的保持。当限位簧片6工作端卡入摆臂撞针5末端限位卡槽12后，电机7带动推杆4撞针端远离摆臂撞针5时，推杆4限位簧片触发端逐渐接近限位簧片6，但摆臂撞针5在限位簧片6作用下位置保持不变。当推杆4转动到角度

时，推杆4的限位簧片触发端刚刚与限位簧片6触发端接触。当电机7带动推杆4撞针端继续离开摆臂撞针5时，推杆4限位簧片触发端开始推动限位簧片6克服扭转弹簧11的扭矩。当推杆4转角达到

时，推杆4限位簧片触发端克服限位簧片扭转弹簧11的扭矩完全推开限位簧片6，瞬间释放摆臂撞针5，在扭转弹簧10的驱动下完成摆臂撞针5撞击动作。在摆臂撞针5向限位杆2的回复运动过程中即可实现撞击载物台14。

如图2所示，控制单元13包括：微控制器15、电机驱动电路16、转角采集电路17和RS232通信接口18。微控制器15通过导线分别与电机驱动电路16、转角采集电路17和RS232通信接口18连接，电机驱动电路16与电机7相连，转角采集电路17与转角传感器9相连。整个控制单元13的工作过程如下，微控制器15通过转角采集电路17实时获取转角传感器9转角值，并据此计算推杆4的位置，进而判断装置工作状态；再通过RS232通信接口18反馈工作状态后获得的指令；通过电机驱动电路16控制电机7转动，电机7再带动推杆4做相应运动，完成摆臂撞针5归位、保持与释放。

微控制器15可以采用单片机、DSP等来实现，其工作流程如图6所示: 微控制器15完成初始化工作后，开始等待获取外部指令；若获得的指令为归位指令，微控制器15则发出控制信号，控制电机顺时针转动，同时采集转角，直到转角为

后，再发出控制信号，控制电机逆时针转动，同时采集转角，直到转角为

后，再发出控制信号，控制电机停止运动，再通过RS232通信引脚发送撞针归位完成状态码，并重新等待外部指令；若获得的指令为释放指令，微控制器15则发出控制信号，控制电机逆时针转动，同时采集转角，直到转角为后，再发出控制信号，控制电机停止运动，再通过RS232通信引脚发送撞针释放状态码，并重新等待外部指令。

根据获得的RS232指令，程控撞击装置完整工作过程如下：

1.RS232撞针归位指令：摆臂撞针5归位过程。在通过RS232通信接口18收到归位指令后，微控制器15利用电机驱动电路16控制电机7顺时针转动。推杆4在电机7的带动下，其撞针端推动摆臂撞针5压缩扭转弹簧10，远离限位杆2；转角传感器9实时反馈推杆4所处的角度，当微控制器15通过转角采集电路17采集到推杆4转动到角度

Figure 2013206127577100002DEST_PATH_IMAGE007

时，限位簧片6工作端在限位簧片扭转弹簧11的作用下自动卡入摆臂撞针5末端限位卡槽12，摆臂撞针5归位过程完成。

2.摆臂撞针5位置保持过程。微控制器15通过转角采集电路17采集到推杆4转角到达

后，利用电机驱动电路16控制电机7带动推杆4逆时针转动。此时摆臂撞针5在限位簧片6作用下位置保持不变，同时推杆4限位簧片触发端逐渐接近限位簧片6。当微控制器15通过转角采集电路17采集到推杆4转动到角度

时，推杆4的限位簧片触发端刚刚与限位簧片6触发端接触，等待触发限位簧片6。同时，微控制器15通过RS232通信接口18发送摆臂撞针5归位完成状态码。

3.RS232撞针释放指令：摆臂撞针5释放过程。在通过RS232通信接口18收到释放指令后，微控制器15利用电机驱动电路16控制电机7继续逆时针转动。推杆4限位簧片触发端开始推动限位簧片6克服扭转弹簧11扭矩。当微控制器15通过转角采集电路17采集到推杆4转动到角度

时，推杆4限位簧片触发端克服限位簧片扭转弹簧11的扭矩完全推开限位簧片6，瞬间释放摆臂撞针5，完成摆臂撞针5撞击动作。同时，微控制器15通过RS232通信接口18发送摆臂撞针5释放状态码。

Claims

1.一种用于光纤陀螺输出延迟时间自动测量的程控撞击装置，其特征在于，它包括：基座（1）、限位杆（2）、推杆（4）、摆臂撞针（5）、限位簧片（6）、电机（7）、转角传感器（9）、摆臂撞针扭转弹簧（10）、限位簧片扭转弹簧（11）和控制单元（13）；其中，所述基座（1）上固定限位杆（2）和限位簧片安装轴（3），电机（7）安装于基座（1）下侧，电机（7）的电机轴（8）与基座（1）上的电机轴安装孔同心，穿过电机轴安装孔并延伸到基座（1）上侧；基座（1）上侧的电机轴（8）上从下往上依次同轴安装推杆（4）和摆臂撞针（5）；推杆（4）与电机轴（8）固定连接；摆臂撞针（5）与电机轴（8）通过滚珠轴承安装；电机轴（8）与摆臂撞针（5）之间安装扭转弹簧（10）；电机轴（8）的另一端安装转角传感器（9）；限位簧片安装轴（3）上安装限位簧片（6），限位簧片（6）转动中心孔与限位簧片安装轴（3）同心安装；限位簧片（6）与限位簧片安装轴（3）之间安装扭转弹簧（11），载物台（14）安装在基座上。

2.根据权利要求1所述用于光纤陀螺输出延迟时间自动测量的程控撞击装置，其特征在于，所述控制单元（13）包括：微控制器（15）、电机驱动电路（16）、转角采集电路（17）和RS232通信接口（18）；其中，所述微控制器（15）分别与电机驱动电路（16）、转角采集电路（17）和RS232通信接口（18）连接，电机驱动电路（16）与电机（7）相连，转角采集电路（17）与转角传感器（9）相连。