EP2645045A2 - Vorrichtung zum Testen und/oder Betreiben einer Wirkeinheit - Google Patents

Vorrichtung zum Testen und/oder Betreiben einer Wirkeinheit Download PDF

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EP2645045A2
EP2645045A2 EP13001461.6A EP13001461A EP2645045A2 EP 2645045 A2 EP2645045 A2 EP 2645045A2 EP 13001461 A EP13001461 A EP 13001461A EP 2645045 A2 EP2645045 A2 EP 2645045A2
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EP
European Patent Office
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unit
target
control unit
program
active
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Franz Geidek
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MBDA Deutschland GmbH
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    • F41H13/00—Means of attack or defence not otherwise provided for
    • F41H13/0043—Directed energy weapons, i.e. devices that direct a beam of high energy content toward a target for incapacitating or destroying the target
    • F41H13/005—Directed energy weapons, i.e. devices that direct a beam of high energy content toward a target for incapacitating or destroying the target the high-energy beam being a laser beam

Definitions

  • the invention relates to a device for operating and in particular also for testing an active unit.
  • the invention relates to a device for damping, preferably also for simulating, movements of a support platform on which the active unit can be mounted under real conditions.
  • Laser weapon systems are often used to ward off threats from flying weapons, such as grenades or missiles.
  • a laser weapon system can act on a target by directing a high-energy laser beam at the target. The absorption of the laser beam through the target heats it up, which eventually leads to the defense of the target.
  • This comprises an apparatus for operating, and preferably also for testing, an active unit for acting on a target, wherein the apparatus comprises an actuating unit and a control unit.
  • the active unit is mounted on the setting unit so that the setting unit can move the active unit.
  • the control unit is connected to the setting unit and serves to control the setting unit by specifying movements.
  • the control unit is set up to dampen accelerations and resulting speeds and movements of a real carrier platform by means of the setting unit.
  • the device may be used as a support platform mounted carrier system for the active unit under use conditions. Due to the damping effect, the active unit is protected against large accelerations that are generated by the carrier platform. It is therefore possible according to the invention to use an active unit which has, for example, a high-precision mechanism for aligning with the target to be hit, which would otherwise be adversely affected by the accelerations transmitted by the carrier platform.
  • control unit is preferably set up to simulate accelerations of a carrier platform by means of the setting unit. Since the active unit can be mounted on a carrier platform under real conditions, the active unit is always exposed to the interfering accelerations of the carrier platform under real conditions. With the device according to the invention, these accelerations can be simulated by the actuator. Thus, it is no longer necessary to mount the active unit on a real platform, just to test new regulatory approaches. This significantly reduces the time and financial effort required to test active units. Nevertheless, it is possible to test the active unit under conditions which correspond to the real conditions or at least come very close.
  • the device has a recognition unit with which a target to be hit can be detected.
  • the recognition unit is also connected to the control unit, so that the control unit can direct the active unit to the detected target via the setting unit in order to act on it.
  • the recognition unit may be a camera by means of which flying targets can be detected and detected.
  • the active unit it is preferably possible for the active unit to be set up in such a way that the effect, in particular high-frequency, is tracked of the movements of the target in accordance with the specifications of the control unit.
  • the setting unit has at least three rotational and / or at least three translatory degrees of freedom.
  • the setting unit can move the active unit in any spatial direction and in any position. It is thus possible to generate a detailed simulation of carrier platform movements, so that an active unit can be tested under real and approximately real conditions.
  • control unit is set up such that it controls the setting unit in such a way that the operating unit is directed to a target to be hit.
  • control unit is furthermore preferably set up in such a way that, after the active unit has been directed to the destination, the active unit is automatically tracked to the destination so that it continues to be aimed at the destination. Only then is it possible to effectively influence the goal.
  • control unit is set up to compensate real movements, and preferably also simulated movements, of the carrier platform via the setting unit.
  • influences of the carrier platform on the accuracy of target tracking and / or targeting can be minimized.
  • the active unit By balancing the movements of the carrier platform, the active unit ideally remains stationary in one place and therefore can be used at any time to act on a recognized target.
  • the active unit comprises a laser.
  • a laser has proved to be useful primarily for acting on flying targets, since, for example, no lead angle has to be taken into account.
  • the setting unit comprises an industrial robot.
  • a six-axis industrial robot is used, which is therefore able to maneuver the operating unit into all possible spatial positions or positions within its working space.
  • industrial robots are cheaper than special constructions or real support platforms that would be needed to move the active unit.
  • the invention further relates to a method for operating, and preferably also for testing, an active unit for acting on a target by means of the aforementioned device.
  • three or four different programs are operated on the control unit, each having different tasks.
  • a first program on the control unit is used to simulate movements of the support platform
  • a second program on the control unit for damping and / or balancing these simulated movements of the support platform. If the device according to the invention is used for operating the active unit, then only the second program is used which compensates and / or dampens movements of a real carrier platform.
  • the device according to the invention does not have to be mounted on a real carrier platform, but rather can be mounted on a simple foundation, for example. Nevertheless, it is possible to create conditions that correspond to or at least are very similar to the real conditions.
  • the active unit is operated under real conditions. Should shock loads threaten that from the carrier platform to the Actuator can be transmitted so dampens the actuator that load and / or compensates movements of the support platform.
  • the method according to the invention is carried out by successively carrying out the following steps: First, a first variant of the first, second, third and / or fourth program is operated on the control unit.
  • the first variant serves as a comparison variant to test new programs.
  • a target is acted upon and the energetic effect of the impact is measured.
  • this first action may also serve as a comparison to check the efficiency of new programs for the control unit. Therefore, in a third step, the first variant of the first, second, third and / or fourth program on the control unit is replaced by a second variant. Subsequently, a second action is performed on the target, again measuring the energetic effect of the impact.
  • the measurement results of the first action and the measurement results of the second action are now opposite. Therefore, in a third step, the measurement of the first action is compared with the measurement of the second action. In this way it is possible to draw clear conclusions as to whether the second variant of a program achieves a better effect than the first variant. It can also be seen that this method can be used to test a large number of programs without the need for costly and time-consuming tests on real carrier platforms.
  • the method according to the invention is carried out by the action unit acting on a target whose movement is simulated by a target simulator.
  • a target simulator means that no time-consuming shooting attempts with real flying objects have to be carried out.
  • the efficiency of the test of active units is further increased.
  • the target simulator can simulate characteristic movements that occur during the flight of a real shell, so that no real flight attempt has to be made to test the action unit.
  • Fig. 1 1 shows a device 1 for testing and / or operating an active unit 2.
  • the active unit is a laser weapon system which emits a laser beam 3.
  • the laser beam 3 serves to combat a target, which may also be simulated or real.
  • On the active unit is also a recognition unit 4, are recognized with the possible goals.
  • the recognition unit 4 is used to detect the trajectory of the target and for tracking the active unit 2, so that the laser beam 3 is always directed to the detected target.
  • the alignment and tracking of the active unit is done via an actuator 5, which in this example comprises a industrial robot with six axes. Therefore, it is possible for the setting unit 5 to maneuver the operating unit 2 into any spatial position and spatial position within a working range of the setting unit 5.
  • the actuating unit 5 is mounted on a foundation 7 and connected to a control unit 6.
  • the control unit 6 serves to initiate a movement of the actuator 5 and coordinates the detection of a target via the recognition device 4 and the alignment of the active unit 2 to a recognized destination. Since the foundation 7 is a solid and immovable surface, the control unit 6 is further adapted to simulate movements that would occur when the Processing unit 2 is mounted on a real carrier platform. In this way, it can be tested how the laser weapon system reacts under conditions of use to disturbances that are initiated by movements of the carrier platform.
  • the foundation 7 may also be a real carrier platform, for example a vehicle. In this case, the control unit need not be adapted to simulate accelerations and / or movements of the carrier platform, but merely to dampen and / or compensate.
  • the logical structure of the control unit 6 in the simulation mode is in Fig. 2 shown.
  • the first program 101 serves to simulate movements of a support platform on which the activity unit 2 would be mounted under real conditions.
  • the output of the first program 101 are therefore control commands to the actuator 5, which correspond to the simulated movements.
  • a second program 102 serves to equalize the simulated movements of the carrier platform.
  • different control approaches can be tested, which are to be used for the real operation of the active unit 2.
  • the second program 102 also issues commands to the setting unit 5, so that they oppose the control commands of the first program 101 in order to compensate for the simulated movements.
  • a third program 103 is for detecting and tracking a destination.
  • the third program therefore exchanges data with the recognition unit 4 and calculates, for example, the distance, the trajectory and the direction to a recognized destination.
  • This data is exchanged with a fourth program 104, which is responsible for aligning the action unit 2 with the recognized destination.
  • the fourth program again outputs control commands to the setting unit 5. Due to the constant data exchange between the third program 103 and the fourth program 104, the active unit 2 can track the trajectory of the detected destination.
  • the first program 101 corresponds to a simulation model
  • the second program 102, the third program 103, and the fourth program 104 correspond to the real system, so that these programs, or at least components thereof, are used for the real system.
  • the invention is suitable Device 1 ideal for testing these software components under simulated conditions of use.
  • the control unit 6 comprises three programs. This is in FIG. 3 shown.
  • the first program 101 is not used, so that the control unit 6 includes the second program 102, the third program 103, and the fourth program 104. Therefore, the control unit 6 controls the setting unit 5 in such a way that on the one hand the movements and / or accelerations of the carrier platform are compensated or at least damped, on the other hand the active unit is aligned with the target.

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Abstract

Vorrichtung (1) zum Testen und/oder Ausrichten einer Wirkeinheit (2) zum Einwirken auf ein Ziel, umfassend eine Stelleinheit (5) zum Bewegen der Wirkeinheit (2), eine Steuereinheit (6) zum Ansteuern der Stelleinheit (5), wobei die Steuereinheit (6) eingerichtet ist, mittels der Stelleinheit (5) Beschleunigungen einer Trägerplattform zu simulieren und/oder zu dämpfen, auf die die Vorrichtung (1) unter realen Bedingungen montierbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben und insbesondere auch zum Testen einer Wirkeinheit. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Dämpfen, bevorzugt auch zum Simulieren, von Bewegungen einer Trägerplattform, auf die die Wirkeinheit unter realen Bedingungen montierbar ist.
  • Zur Abwehr von Bedrohungen aus fliegenden Waffen, wie beispielsweise Granaten oder Raketen, werden häufig Laserwaffensysteme eingesetzt. Ein Laserwaffensystem kann auf ein Ziel einwirken, indem es einen hochenergetischen Laserstrahl auf das Ziel richtet. Durch die Absorption des Laserstrahls durch das Ziel wird dieses aufgeheizt, was schließlich zur Abwehr des Ziels führt.
  • Im Betrieb sind solche Laserwaffensysteme meist auf eine größere Trägerplattform, wie beispielsweise ein Fahrzeug, ein Schiff oder in Flugzeug, montiert. Dies stellt jedoch einige Herausforderungen an den Betrieb des Laserwaffensystems: Zum einen müssen Störungen ausgeglichen werden, die auf einer Bewegung der Trägerplattform, wie beispielsweise das Schwanken eines Schiffs bei hohem Seegang, beruhen, andererseits muss das Laserwaffensystem auf ein zu bekämpfendes Ziel gerichtet werden und dessen Bewegung folgen. Es ist offensichtlich, dass hierfür komplexe Regelungstechnik benötigt wird, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb des Laserwaffensystems sicherzustellen.
  • Bisher wurden neue Regelungsansätze sowie neue Verfahren zum Erfassen und Verfolgen eines zu treffenden Ziels, beispielsweise unter Verwendung von optischer Bildverarbeitung, direkt auf einem realen System auf einer realen Plattform getestet. Diese Versuche sind jedoch zeit- und kostenintensiv, was einen erheblichen Nachteil bei der Entwicklung von Laserwaffensystemen darstellt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die bei kostengünstiger und aufwandsarmer Fertigung einen sicheren und wartungsarmen Betrieb von Wirksystemen ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1. Dieser umfasst eine Vorrichtung zum Betreiben, und bevorzugt auch zum Testen, einer Wirkeinheit zum Einwirken auf ein Ziel, wobei die Vorrichtung eine Stelleinheit und eine Steuereinheit umfasst. Die Wirkeinheit ist dabei auf der Stelleinheit montiert, so dass die Stelleinheit die Wirkeinheit bewegen kann. Die Steuereinheit ist mit der Stelleinheit verbunden und dient zum Ansteuern der Stelleinheit durch Vorgabe von Bewegungen.
  • Die Steuereinheit ist einerseits eingerichtet, mittels der Stelleinheit Beschleunigungen und daraus resultierende Geschwindigkeiten und Bewegungen einer realen Trägerplattform zu dämpfen. Somit kann die Vorrichtung als auf die Trägerplattform montiertes Trägersystem für die Wirkeinheit unter Einsatzbedingungen verwendet werden. Durch die dämpfende Wirkung wird die Wirkeinheit vor großen Beschleunigungen geschützt, die von der Trägerplattform erzeugt werden. Es ist daher erfindungsgemäß möglich, eine Wirkeinheit zu verwenden, die beispielsweise eine hochpräzise Mechanik zur Ausrichtung auf das zu treffendes Ziel aufweist, die ansonsten durch die von der Trägerplattform übertragenen Beschleunigungen beeinträchtigt werden würde.
  • Andererseits ist die Steuereinheit bevorzugt eingerichtet, mittels der Stelleinheit Beschleunigungen einer Trägerplattform zu simulieren. Da die Wirkeinheit unter realen Bedingungen auf eine Trägerplattform montierbar ist, ist die Wirkeinheit unter realen Bedingungen stets den störenden Beschleunigungen der Trägerplattform ausgesetzt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können diese Beschleunigungen durch die Stelleinheit simuliert werden. Somit ist es nicht mehr nötig, die Wirkeinheit auf einer realen Plattform zu montieren, nur um neue Regelungsansätze zu testen. Dadurch wird der zeitliche und finanzielle Aufwand zum Testen von Wirkeinheiten deutlich gesenkt. Dennoch ist es möglich, die Wirkeinheit unter Bedingungen zu testen, die den realen Bedingungen entsprechen oder zumindest sehr nahe kommen.
  • Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
  • Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Erkennungseinheit auf, mit der ein zu treffendes Ziel erfasst werden kann. Die Erkennungseinheit ist ebenfalls mit der Steuereinheit verbunden, so dass die Steuereinheit über die Stelleinheit die Wirkeinheit auf das erfasste Ziel richten kann, um auf dieses einzuwirken. Beispielsweise kann es sich bei der Erkennungseinheit um eine Kamera handeln, mittels der fliegende Ziele erkannt und erfasst werden können. Zusätzlich ist, es bevorzugt möglich, dass die Wirkeinheit derart eingerichtet ist, dass die Wirkung, insbesondere hochfrequent, den Bewegungen des Ziels gemäß den Vorgaben der Steuereinheit nachgeführt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Stelleinheit zumindest drei rotatorische und/oder zumindest drei translatorische Freiheitsgrade auf. Insbesondere kann die Stelleinheit die Wirkeinheit in jede beliebige Raumrichtung und in jede beliebige Lage bewegen. Es ist somit möglich, eine detailgetreue Simulation von Trägerplattformbewegungen zu erzeugen, so dass eine Wirkeinheit unter realen und annähernd realen Bedingungen getestet werden kann.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Steuereinheit eingerichtet ist, dass diese die Stelleinheit derart ansteuert, so dass die Wirkeinheit auf ein zu treffendes Ziel gerichtet wird. Dabei ist die Steuereinheit weiterhin bevorzugt derart eingerichtet, dass nachdem die Wirkeinheit auf das Ziel gerichtet wurde, die Wirkeinheit automatisch dem Ziel nachgeführt wird, so dass diese weiterhin auf das Ziel gerichtet bleibt. Nur so ist es möglich, wirkungsvoll auf das Ziel einzuwirken.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, über die Stelleinheit reale Bewegungen, und bevorzugt auch simulierte Bewegungen, der Trägerplattform auszugleichen. Somit können Einflüsse der Trägerplattform auf die Genauigkeit der Zielverfolgung und/oder der Zielbekämpfung minimiert werden. Durch das Ausgleichen der Bewegungen der Trägerplattform bleibt die Wirkeinheit idealerweise unbewegt an einer Stelle und kann daher jederzeit dazu verwendet werden, auf ein erkanntes Ziel einzuwirken.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Wirkeinheit einen Laser. Ein Laser hat sich vorwiegend zur Einwirkung auf fliegende Ziele als nützlich erwiesen, da beispielsweise kein Vorhaltewinkel beachtet werden muss.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Stelleinheit einen Industrieroboter. Insbesondere wird ein Industrieroboter mit sechs Achsen verwendet, der daher in der Lage ist, die Wirkeinheit in sämtliche mögliche Raumpositionen oder Lagen innerhalb seines Arbeitsraumes zu manövrieren. Zusätzlich sind Industrieroboter günstiger als Spezialkonstruktionen oder reale Trägerplattformen, die zum Bewegen der Wirkeinheit vonnöten wären.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben, und bevorzugt auch zum Testen, einer Wirkeinheit zum Einwirken auf ein Ziel mittels der zuvor genannten Vorrichtung. Dafür werden auf der Steuereinheit je nach Anwendungsfall drei oder vier verschiedene Programme betrieben, die jeweils unterschiedliche Aufgaben aufweisen. Im Falle des Simulationsbetriebs dient ein erstes Programm auf der Steuereinheit zum Simulieren von Bewegungen der Trägerplattform, ein zweites Programm auf der Steuereinheit zum Dämpfen und/oder Ausgleichen dieser simulierten Bewegungen der Trägerplattform. Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben der Wirkeinheit verwendet, so wird lediglich das zweite Programm verwendet, das Bewegungen einer realen Trägerplattform ausgleicht und/oder dämpft. In beiden Fällen dient ein drittes Programm zum Erfassen und Verfolgen des Ziels und ein viertes Programm zum Ausrichten der Wirkeinheit auf das erfasste Ziel. Mit ersterem, in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehenen Anwendungsfall des Verfahrens ist es beispielsweise möglich, neue Regler zu testen, die die Bewegung der Trägerplattform ausgleichen sollen. Ebenso können neue Verfahren zum Erfassen und Verfolgen des Ziels erprobt werden. Zum Durchführen dieser Tests muss die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch nicht auf einer realen Trägerplattform montiert sein, sondern kann beispielsweise auf einem einfachen Fundament angebracht sein. Dennoch ist es möglich, Bedingungen zu erzeugen, die den realen Bedingungen entsprechen oder diesen zumindest sehr ähnlich sind. Mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen zweiten Anwendungsfall des Verfahrens wird die Wirkeinheit unter realen Bedingungen betrieben. Sollten Stoßbelastungen drohen, die von der Trägerplattform auf die Wirkeinheit übertragen werden können, so dämpft die Stelleinheit diese Belastung und/oder gleicht Bewegungen der Trägerplattform aus.
  • In einer vorteilhaften Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt, indem nacheinander die folgenden Schritte ausgeführt werden: Zunächst wird eine erste Variante des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Programms auf der Steuereinheit betrieben. Die erste Variante dient beispielsweise als Vergleichsvariante, um neue Programme zu testen. Anschließend wird auf ein Ziel eingewirkt und die energetische Wirkung des Einwirkens gemessen. Diese erste Einwirkung kann beispielsweise ebenfalls als Vergleichswert dienen, um die Effizienz von neuen Programmen für die Steuereinheit zu überprüfen. Daher wird in einem dritten Schritt die erste Variante des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Programms auf der Steuereinheit gegen eine zweite Variante ausgetauscht. Anschließend wird ein zweites Einwirken auf das Ziel durchgeführt, wobei wiederum die energetische Wirkung des Einwirkens gemessen wird. Somit stehen sich nun die Messergebnisse der ersten Einwirkung und die Messergebnisse der zweiten Einwirkung gegenüber. Daher wird in einem dritten Schritt die Messung der ersten Einwirkung mit der Messung der zweiten Einwirkung verglichen. Auf diese Weise ist es möglich, eindeutige Rückschlüsse daraus zu ziehen, ob die zweite Variante eines Programms eine bessere Wirkung als die erste Variante erzielt. Es ist außerdem ersichtlich, dass mit diesem Verfahren eine Vielzahl an Programmen getestet werden kann, ohne dass kosten- und zeitintensive Versuche auf realen Trägerplattformen durchgeführt werden müssen.
  • In einer bevorzugten Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren dadurch ausgeführt, indem die Wirkeinheit auf ein Ziel einwirkt, dessen Bewegung durch einen Zielsimulator simuliert wird. Die Verwendung eines Zielsimulators bedeutet, dass keine aufwändigen Schießversuche mit realen Flugobjekten durchgeführt werden müssen. Somit wird die Effizienz des Tests von Wirkeinheiten weiter gesteigert. Der Zielsimulator kann beispielsweise charakteristische Bewegungen, die beim Flug einer realen Granate auftreten, simulieren, so dass kein realer Flugversuch durchgeführt werden muss, um die Wirkeinheit zu testen.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Berücksichtigung der angehängten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Testen einer Wirkeinheit gemäß aller bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, und
    Fig. 2
    eine schematische Ansicht des Aufbaus der Steuereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
    Fig. 3
    eine schematische Ansicht des Aufbaus der Steuereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Testen und/oder Betreiben einer Wirkeinheit 2. Die Wirkeinheit ist dabei ein Laserwaffensystem, das einen Laserstrahl 3 aussendet. Der Laserstrahl 3 dient zum Bekämpfen eines Zieles, das ebenfalls simuliert oder real sein kann. An der Wirkeinheit befindet sich außerdem eine Erkennungseinheit 4, mit der mögliche Ziele erkannt werden. Weiterhin dient die Erkennungseinheit 4 zum Erfassen der Flugbahn des Ziels und zum Nachführen der Wirkeinheit 2, so dass der Laserstrahl 3 stets auf das erfasste Ziel gerichtet bleibt. Das Ausrichten und Nachführen der Wirkeinheit geschieht über eine Stelleinheit 5, die in diesem Beispiel einen Industrieroboter mit sechs Achsen umfasst. Daher ist es der Stelleinheit 5 möglich, die Wirkeinheit 2 in jede beliebige räumliche Lage und in jede beliebige räumliche Position innerhalb eines Arbeitsbereichs der Stelleinheit 5 zu manövrieren.
  • Die Stelleinheit 5 ist auf einem Fundament 7 montiert und mit einer Steuereinheit 6 verbunden. Die Steuereinheit 6 dient zum Initiieren einer Bewegung der Stelleinheit 5 und koordiniert das Erfassen eines Ziels über die Erkennungsvorrichtung 4 und das Ausrichten der Wirkeinheit 2 auf ein erkanntes Ziel. Da es sich bei dem Fundament 7 um einen festen und unbeweglichen Untergrund handelt, ist die Steuereinheit 6 weiterhin dazu eingerichtet, Bewegungen zu simulieren, die auftreten würden, wenn die Wirkeinheit 2 auf einer realen Trägerplattform montiert ist. Auf diese Weise kann getestet werden, wie das Laserwaffensystem unter Einsatzbedingungen auf Störungen reagiert, die durch Bewegungen der Trägerplattform initiiert werden. Alternativ kann es sich bei dem Fundament 7 auch um eine reale Trägerplattform, beispielsweise ein Fahrzeug handeln. In diesem Fall muss die Steuereinheit nicht dazu eingerichtet sein, Beschleunigungen und/oder Bewegungen der Trägerplattform zu simulieren, sondern lediglich zu dämpfen und/oder auszugleichen.
  • Die logische Struktur der Steuereinheit 6 im Simulationsbetrieb ist in Fig. 2 dargestellt. Es werden hier vier Programme auf der Steuereinheit betrieben, die jeweils unterschiedliche Aufgaben aufweisen. Das erste Programm 101 dient zum Simulieren von Bewegungen einer Trägerplattform, auf die die Wirkeinheit 2 unter realen Bedingungen montiert wäre. Die Ausgabe des ersten Programms 101 sind daher Steuerbefehle an die Stelleinheit 5, die zu den simulierten Bewegungen korrespondieren. Ein zweites Programm 102 dient zum Ausgleichen der simulierten Bewegungen der Trägerplattform. Hier können beispielsweise verschiedene Regelansätze getestet werden, die für den realen Betrieb der Wirkeinheit 2 verwendet werden sollen. Auch das zweite Programm 102 gibt daher Befehle an die Stelleinheit 5 aus, so dass diese den Steuerbefehlen des ersten Programms 101 entgegenstehen, um die simulierten Bewegungen auszugleichen. Ein drittes Programm 103 dient zum Erfassen und Verfolgen eines Ziels. Das dritte Programm tauscht daher Daten mit der Erkennungseinheit 4 aus und berechnet beispielsweise die Entfernung, die Flugbahn und die Richtung zu einem erkannten Ziel. Diese Daten werden mit einem vierten Programm 104 ausgetauscht, das dafür verantwortlich ist, die Wirkeinheit 2 auf das erkannte Ziel auszurichten. Somit gibt das vierte Programm wiederum Steuerbefehle an die Stelleinheit 5 aus. Durch den ständigen Datenaustausch zwischen dem dritten Programm 103 und dem vierten Programm 104 kann die Wirkeinheit 2 der Flugbahn des erkannten Ziels nachgeführt werden.
  • Somit entspricht das erste Programm 101 einem Simulationsmodell, während das zweite Programm 102, das dritte Programm 103 und das vierte Programm 104 dem realen System entsprechen, so dass diese Programme oder zumindest Komponenten davon für das reale System eingesetzt werden. Somit eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ideal zum Testen dieser Softwarekomponenten unter simulierten Einsatzbedingungen.
  • Im Anwendungsfall der Vorrichtung 1 umfasst die Steuereinheit 6 drei Programme. Dies ist in Figur 3 dargestellt. Im Gegensatz zu Figur 2 wird das erste Programm 101 nicht verwendet, so dass die Steuereinheit 6 das zweite Programm 102, das dritte Programm 103 und das vierte Programm 104 enthält. Daher kann die Steuereinheit 6 die Stelleinheit 5 derart ansteuert, dass zum einen die Bewegungen und/oder Beschleunigungen der Trägerplattform ausgeglichen oder zumindest gedämpft werden, zum anderen die Wirkeinheit auf das Ziel ausgerichtet wird.
    • Bezugszeichenliste
  • 1 Vorrichtung zum Testen und/oder Betreiben einer Wirkeinheit
    2 Wirkeinheit
    3 Laserstrahl
    4 Erkennungseinheit
    5 Stelleinheit
    6 Steuereinheit
    7 Fundament
    101 erstes Programm der Steuereinheit
    102 zweites Programm der Steuereinheit
    103 drittes Programm der Steuereinheit
    104 viertes Programm der Steuereinheit

Claims (10)

  1. Vorrichtung (1) zum Ausrichten, und bevorzugt auch zum Testen, einer Wirkeinheit (2) zum Einwirken auf ein Ziel, umfassend
    eine Stelleinheit (5) zum Bewegen der Wirkeinheit (2),
    eine Steuereinheit (6) zum Ansteuern der Stelleinheit (5),
    wobei die Steuereinheit (6) eingerichtet ist, mittels der Stelleinheit (5) Beschleunigungen und daraus resultierende Geschwindigkeiten und Bewegungen einer Trägerplattform zu dämpfen, und insbesondere auch zu simulieren, auf die die Vorrichtung (1) unter realen Bedingungen montierbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend eine Erkennungseinheit (4) zum Erfassen des Ziels.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stelleinheit (5) zumindest drei rotatorischen und/oder zumindest drei translatorischen Freiheitsgrade aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (6) eingerichtet ist, die Wirkeinheit (2) über die Stelleinheit (5) auf das Ziel zu richten.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (6) eingerichtet ist, die realen oder simulierten Bewegungen der Trägerplattform über die Stelleinheit (5) auszugleichen.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wirkeinheit (2) ein Laserwaffensystem ist, das einen Laserstrahl (3) aussendet.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stelleinheit (5) ein Industrieroboter ist.
  8. Verfahren zum Betreiben, und bevorzugt auch zum Testen, einer Wirkeinheit (2) zum Einwirken auf ein Ziel mittels einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend:
    Bevorzugt Betreiben eines ersten Programms (101) auf der Steuereinheit (6) zum Simulieren von Bewegungen der Trägerplattform,
    Betreiben eines zweiten Programms (102) auf der Steuereinheit (6) zum Ausgleichen von Bewegungen der Trägerplattform,
    Betreiben eines dritten Programms (103) auf der Steuereinheit (6) zum Erfassen und Verfolgen des Ziels, und
    Betreiben eines vierten Programms (104) auf der Steuereinheit (6) zum Ausrichten der Wirkeinheit (2) auf das Ziel.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, umfassend die Schritte:
    Betreiben einer ersten Variante des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Programms (101, 102, 103, 104) auf der Steuereinheit (6),
    Ausführen eines ersten Einwirkens auf das Ziel und Messen der energetischen Wirkung der ersten Einwirkung,
    Austauschen der ersten Variante des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Programms (101, 102, 103, 104) auf der Steuereinheit (6) gegen eine zweite Variante,
    Ausführung eines zweiten Einwirkens auf das Ziels und Messen der energetischen Wirkung der zweiten Einwirkung,
    Vergleichen der Messung der ersten Einwirkung mit der Messung der zweiten Einwirkung.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei eine Bewegung des Ziels durch einen Zielsimulator simuliert wird.
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