CN206353763U - 一种浮动式后投射屏伺服控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种浮动式后投射屏伺服控制系统，包括测控计算机、六轴运动控制器、交流伺服驱动器、交流伺服电机、电源控制系统和投影仪；所述测控计算机通过RS485总线分别向六轴运动控制器和投影仪发送控制信号；所述六轴运动控制器根据测控计算机的指令信号，将指令信号送到交流伺服驱动器；所述交流伺服电机和交流伺服驱动器为被控制对象提供动力，所述投影仪通过RS485总线与测控计算机连接；所述电源控制系统为交流伺服驱动器提供电源。本实用新型结构简单、功能集成、智能化水平较高，实现对飞行模拟器下视场视景显示系统光学结构的精确控制，为飞行员提供飞行模拟器左右两侧的下视场视景显示环境，实现了长线传输，减小了干扰，提高了精度。

Description

一种浮动式后投射屏伺服控制系统

技术领域

本实用新型涉及投射屏伺服控制技术领域，尤其涉及一种浮动式后投射屏伺服控制系统。

背景技术

伺服运动控制系统为运动控制领域一个分支，主要是通过伺服驱动装置将给定指令变成期望的机构运动，并通过反馈信号构成闭环系统。它一般功率较小，并有定位要求和频繁起制动的特点，在导航系统、雷达天线、数控机床、加工中心、机器人、打印机、复印机、磁记录仪、磁盘驱动器、自动洗衣机等领域得到广泛应用。

在现有技术中，伺服运动控制系统性能越来越强，精度越来越高，而且可以和数字控制技术相结合，如何把伺服运动控制系统应用到浮动式后投射屏视景显示系统的开发过程中去，必须考虑到浮动式后投射屏工作方式及应用的特殊性。但是浮动式后投射屏与测控计算机之间距离较远，需要很长的控制脉冲传输线路，并且由于伺服驱动器的伺服精度的影响，所以如何避免长线传输和如何减小干扰所带来的影响和提高控制的精度，同时实现对飞行模拟器下视场视景显示系统光学结构的精确控制和为飞行员提供飞行模拟器左右两侧的下视场视景显示环境，是本领域技术人员迫切解决的一个技术问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种浮动式后投射屏伺服控制系统。包括：

测控计算机、六轴运动控制器、交流伺服驱动器、交流伺服电机、电源控制系统和投影仪；

所述测控计算机用于系统软件管理和人机界面交互，是整个系统的控制核心，所述测控计算机通过LAN总线接收飞行模拟器软件的飞行高度信号后，通过RS485总线分别向六轴运动控制器和投影仪发送相应的控制信号；

所述六轴运动控制器通过自身的CPU结构与测控计算机构成双CPU系统，实现与测控计算机的数据交换和通讯，完成飞行运动轨迹规划，实现电机运动形式，所述六轴运动控制器根据测控计算机的指令信号，将分析和计算所得出的指令信号以数字脉冲信号或模拟量的形式送到交流伺服驱动器；

所述交流伺服电机和交流伺服驱动器为被控制对象提供动力，所述交流伺服电机含位置反馈装置，所述交流伺服驱动器为交流伺服电机提供电机动力信号，同时接收交流伺服电机上的位置反馈装置的反馈信号，形成自闭环的位置反馈回路，有效保证交流伺服电机的控制精度；

所述投影仪通过RS485总线与所述测控计算机连接；

所述电源控制系统通过大功率电磁继电器为交流伺服驱动器提供独立的220V/50Hz的程控交流电源。

基于上述浮动式后投射屏伺服控制系统的另一个实施例中，所述交流伺服驱动器设置6个，分别为：左通道后伺服驱动器、左通道前伺服驱动器、右通道前伺服驱动器、右通道后伺服驱动器、左通道后投射屏伺服驱动器和右通道后投射屏伺服驱动器。

基于上述浮动式后投射屏伺服控制系统的另一个实施例中，所述交流伺服电机设置6个，分别为：左通道后投影仪电机、左通道前投影仪电机、右通道前投影仪电机、右通道后投影仪电机、左通道后投射屏电机和右通道后投射屏电机；

所述左通道后伺服驱动器、左通道前伺服驱动器、右通道前伺服驱动器、右通道后伺服驱动器、左通道后投射屏伺服驱动器和右通道后投射屏伺服驱动器分别与左通道后投影仪电机、左通道前投影仪电机、右通道前投影仪电机、右通道后投影仪电机、左通道后投射屏电机和右通道后投射屏电机连接。

基于上述浮动式后投射屏伺服控制系统的另一个实施例中，还包括限位开关，所述限位开关位于所述交流伺服电机的运行轨道两端，分别为正限位开关和负限位开关，所述限位开关将限位信号反馈给六轴运动控制器，当交流伺服电机运行到限位开关位置，限位开关闭合，六轴运动控制器接收到限位信号后，立即暂停该交流伺服电机的运行状态，保证交流伺服电机及后投射屏结构的安全性。

基于上述浮动式后投射屏伺服控制系统的另一个实施例中，所述限位开关为12个。

基于上述浮动式后投射屏伺服控制系统的另一个实施例中，所述投影仪为4台，分别为：左通道前投影仪、左通道后投影仪、右通道前投影仪、右通道后投影仪。

基于上述浮动式后投射屏伺服控制系统的另一个实施例中，所述位置反馈装置为光电编码器。

基于上述浮动式后投射屏伺服控制系统的另一个实施例中，所述测控计算机包括1个串行RS232端口和4个USB端口，所述串行RS232端口通过RS232/RS485转换器、RS485/RS232转换器的信号转换与六轴运动控制器连接，所述USB端口通过USB/RS485转换器、RS485/RS232转换器的信号转换与投影仪连接，所述RS232/RS485转换器与RS485/RS232转换器之间的RS485总线、USB/RS485转换器与RS485/RS232转换器之间的RS485总线用于延长信号传输距离。

与现有技术相比，本实用新型包括以下优点：

本实用新型结构简单、功能集成、智能化水平较高，通过限位开关精确控制交流伺服电机的运行轨道，六轴运动控制器完成对交流伺服驱动器的控制，并精确规划交流伺服电机的运动轨迹，实现对飞行模拟器下视场视景显示系统光学结构的精确控制，通过左通道后投射屏和右通道后投射屏，两个通道的后投射屏机械结构和电气结构完全对称，分别为飞行员提供飞行模拟器左右两侧的下视场视景显示环境，测控计算机与六轴运动控制器和投影仪通过中间连接RS485总线的方式，实现了长线传输，减小了干扰，提高了精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所使用的附图做一简单地介绍。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的测控计算机接线结构示意图。

图中：1测控计算机、2六轴运动控制器、3交流伺服驱动器、31左通道后伺服驱动器、32左通道前伺服驱动器、33右通道前伺服驱动器、34右通道后伺服驱动器、35左通道后投射屏伺服驱动器、36右通道后投射屏伺服驱动器、4交流伺服电机、41左通道后投影仪电机、42左通道前投影仪电机、43右通道前投影仪电机、44右通道后投影仪电机、45左通道后投射屏电机、46右通道后投射屏电机、5电源控制系统、6投影仪、61左通道前投影仪、62左通道后投影仪、63右通道前投影仪、64右通道后投影仪、7限位开关。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型的结构示意图，如图1所示，所述浮动式后投射屏伺服控制系统包括：

测控计算机1、六轴运动控制器2、交流伺服驱动器3、交流伺服电机4、电源控制系统5和投影仪6；

所述测控计算机1用于系统软件管理和人机界面交互，是整个系统的控制核心，所述测控计算机1通过LAN总线接收飞行模拟器软件的飞行高度信号后，通过RS485总线分别向六轴运动控制器2和投影仪6发送相应的控制信号；

所述六轴运动控制器2通过自身的CPU结构与测控计算机1构成双CPU系统，实现与测控计算机1的数据交换和通讯，完成飞行运动轨迹规划，实现电机运动形式，所述六轴运动控制器2根据测控计算机1的指令信号，将分析和计算所得出的指令信号以数字脉冲信号或模拟量的形式送到交流伺服驱动器3；

所述交流伺服电机3和交流伺服驱动器4为被控制对象提供动力，所述交流伺服电机4含位置反馈装置，所述交流伺服驱动器3为交流伺服电机4提供电机动力信号，同时接收交流伺服电机4上的位置反馈装置的反馈信号，形成自闭环的位置反馈回路，有效保证交流伺服电机4的控制精度；

所述投影仪6通过RS485总线与所述测控计算机1连接；

所述电源控制系统5通过大功率电磁继电器为交流伺服驱动器3提供独立的220V/50Hz的程控交流电源。

所述交流伺服驱动器3设置6个，分别为：左通道后伺服驱动器31、左通道前伺服驱动器32、右通道前伺服驱动器33、右通道后伺服驱动器34、左通道后投射屏伺服驱动器35和右通道后投射屏伺服驱动器36；交流伺服驱动器3的功能是进行功率变换，它接收六轴运动控制器2的电压信号，作为交流伺服电机4的功率驱动装置，为交流伺服电机4提供电机动力信号驱动交流伺服电机根据运动控制器的控制指令转动。同时，交流伺服驱动器3在接收安装在交流伺服电机4上的编码器反馈信号，形成自闭环的位置反馈回路，可以有效保证伺服电机的控制精度；

所述交流伺服电机4设置6个，分别为：左通道后投影仪电机41、左通道前投影仪电机42、右通道前投影仪电机43、右通道后投影仪电机44、左通道后投射屏电机45和右通道后投射屏电机46；交流伺服电机4主要将电能转换为机械能，并提供足够的转矩来使机械部件到达期望的目标位置，同时电机的末端装有增量式编码器，交流伺服电机4的控制一般有位置控制、速度控制和转矩控制三种控制方式，当系统处于位置控制模式时，六轴运动控制器2给交流伺服驱动器3的信号是脉冲信号和方向信号。

所述左通道后伺服驱动器31、左通道前伺服驱动器32、右通道前伺服驱动器33、右通道后伺服驱动器34、左通道后投射屏伺服驱动器35和右通道后投射屏伺服驱动器36分别与左通道后投影仪电机41、左通道前投影仪电机42、右通道前投影仪电机43、右通道后投影仪电机44、左通道后投射屏电机45和右通道后投射屏电机46连接。

本实用新型的浮动式后投射屏伺服控制系统还包括限位开关7，所述限位开关7位于所述交流伺服电机4的运行轨道两端，分别为正限位开关和负限位开关，所述限位开关7将限位信号反馈给六轴运动控制器2，当交流伺服电机4运行到限位开关位置，限位开关7闭合，六轴运动控制器2接收到限位信号后，立即暂停该交流伺服电机4的运行状态，保证交流伺服电机4及后投射屏结构的安全性。

所述限位开关为12个，分别为6个交流伺服电机4提供正限位和负限位保护。

所述投影仪6为4台，分别为：左通道前投影仪61、左通道后投影仪62、右通道前投影仪63、右通道后投影仪64。

所述位置反馈装置为光电编码器，作为交流伺服电机4的位置和速度反馈元件，它以高精度计量圆光栅为检测元件，通过光电转换，将输入的角位置信息转换成相应的数字代码，并与测控计算机1等控制器及显示装置相连接，实现数字测量、数字控制与数字显示。

图2是本实用新型的测控计算机接线结构示意图，如图2所示，所述测控计算机1包括1个串行RS232端口和4个USB端口，所述串行RS232端口通过RS232/RS485转换器、RS485/RS232转换器的信号转换与六轴运动控制器2连接，所述USB端口通过USB/RS485转换器、RS485/RS232转换器的信号转换与投影仪6连接，所述RS232/RS485转换器与RS485/RS232转换器之间的RS485总线、USB/RS485转换器与RS485/RS232转换器之间的RS485总线用于延长信号传输距离。

所述测控计算机首先需要通过LAN总线接收飞行模拟器软件平台的飞行高度信号，然后利用RS485串行总线向六轴运动控制2发送控制指令，控制后投射屏电机前后运动的以调节视景显示系统视距大小，并控制各投影仪6偏转动作；同时，利用RS485串行总线分别向4台投影仪6发送控制指令，调节投影仪6梯形校正参数值以实现相邻投影图像的无缝拼接；

本设计选择RS485串行总线通信协议原因如下：

①基于现场总线RS485串行通信总线的伺服运动控制系统以其高可靠性、快速性和稳定性成为伺服运动控制系统的发展趋势；

②测控计算机1至六轴运动控制器2和投影仪6的距离需要30米以上，RS232传输距离较短，最大15m，速率较小，最大20Kbps，而RS485串行总线通信方式最大传输距离约为1219m，最大传输速率为10M Kbps；

③RS485是双向、半双工通信协议，可以级联，同时比RS232稳定性更强，适合飞行模拟训练的复杂电磁环境；

④信号电缆架构采用双绞屏蔽线，可大大增强噪声抑制能力，保证信号传输效率和自动控制系统可靠性；

⑤在RS232端口上增加RS232/485转换器即可实现RS485功能，同时USB端口上增加USB/RS485转换器也可实现RS485功能，操作方便。

以上对本实用新型所提供的一种浮动式后投射屏伺服控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种浮动式后投射屏伺服控制系统，其特征在于，包括：测控计算机、六轴运动控制器、交流伺服驱动器、交流伺服电机、电源控制系统和投影仪；

所述测控计算机用于系统软件管理和人机界面交互，是整个系统的控制核心，所述测控计算机通过LAN总线接收飞行模拟器软件的飞行高度信号后，通过RS485总线分别向六轴运动控制器和投影仪发送相应的控制信号；

所述六轴运动控制器通过自身的CPU结构与测控计算机构成双CPU系统，实现与测控计算机的数据交换和通讯，完成飞行运动轨迹规划，实现电机运动形式，所述六轴运动控制器根据测控计算机的指令信号，将分析和计算所得出的指令信号以数字脉冲信号或模拟量的形式送到交流伺服驱动器；

所述交流伺服电机和交流伺服驱动器为被控制对象提供动力，所述交流伺服电机含位置反馈装置，所述交流伺服驱动器为交流伺服电机提供电机动力信号，同时接收交流伺服电机上的位置反馈装置的反馈信号，形成自闭环的位置反馈回路，有效保证交流伺服电机的控制精度；

所述投影仪通过RS485总线与所述测控计算机连接；

所述电源控制系统通过大功率电磁继电器为交流伺服驱动器提供独立的220V/50Hz的程控交流电源。

2.根据权利要求1所述的浮动式后投射屏伺服控制系统，其特征在于，所述交流伺服驱动器设置6个，分别为：左通道后伺服驱动器、左通道前伺服驱动器、右通道前伺服驱动器、右通道后伺服驱动器、左通道后投射屏伺服驱动器和右通道后投射屏伺服驱动器。

3.根据权利要求1所述的浮动式后投射屏伺服控制系统，其特征在于，所述交流伺服电机设置6个，分别为：左通道后投影仪电机、左通道前投影仪电机、右通道前投影仪电机、右通道后投影仪电机、左通道后投射屏电机和右通道后投射屏电机；

所述左通道后伺服驱动器、左通道前伺服驱动器、右通道前伺服驱动器、右通道后伺服驱动器、左通道后投射屏伺服驱动器和右通道后投射屏伺服驱动器分别与左通道后投影仪电机、左通道前投影仪电机、右通道前投影仪电机、右通道后投影仪电机、左通道后投射屏电机和右通道后投射屏电机连接。

4.根据权利要求1所述的浮动式后投射屏伺服控制系统，其特征在于，还包括限位开关，所述限位开关位于所述交流伺服电机的运行轨道两端，分别为正限位开关和负限位开关，所述限位开关将限位信号反馈给六轴运动控制器，当交流伺服电机运行到限位开关位置，限位开关闭合，六轴运动控制器接收到限位信号后，立即暂停该交流伺服电机的运行状态，保证交流伺服电机及后投射屏结构的安全性。

5.根据权利要求4所述的浮动式后投射屏伺服控制系统，其特征在于，所述限位开关为12个。

6.根据权利要求1所述的浮动式后投射屏伺服控制系统，其特征在于，所述投影仪为4台，分别为：左通道前投影仪、左通道后投影仪、右通道前投影仪、右通道后投影仪。

7.根据权利要求1所述的浮动式后投射屏伺服控制系统，其特征在于，所述位置反馈装置为光电编码器。

8.根据权利要求1、2、3或6所述的浮动式后投射屏伺服控制系统，其特征在于，所述测控计算机包括1个串行RS232端口和4个USB端口，所述串行RS232端口通过RS232/RS485转换器、RS485/RS232转换器的信号转换与六轴运动控制器连接，所述USB端口通过USB/RS485转换器、RS485/RS232转换器的信号转换与投影仪连接，所述RS232/RS485转换器与RS485/RS232转换器之间的RS485总线、USB/RS485转换器与RS485/RS232转换器之间的RS485总线用于延长信号传输距离。