高精度超低速双轴伺服测试用的测试转台

摘要

高精度超低速双轴伺服测试用的测试转台属于运动伺服技术领域，其特征在于：它以多传感器与高精密减速器配合实现系统的高精度超低速控制，即利用成对使用的高精度角位移传感器构成互补式测量组件，实现了系统的高精度实时运动参数及系统变形量的测量；利用位于各力矩电机和内外框架之间的减速器实现微位移和小位移的转换、大转动惯量和小转动惯量的转换，以利用较小的力灵活地驱动测试转台。当选择角位置传感器分辨率为1″时，系统跟踪速度低于1(″/时秒)；系统角跟踪和测量精度为±1.5。

说明书

技术领域

本发明属于运动伺服技术领域，特别涉及惯性导航类产品高精度位置测量的和伺服跟踪的测试转台制造领域。

背景技术

高精度运动伺服尤其是超低速伺服系统是高新技术课题，它涉及电子、机械、材料、光学、制造、测量、模拟和数字控制等不同领域的先进技术，由于高精度超低速运动伺服在各高技术领域，尤其是导航领域的不可或缺的作用，备受重视。目前国内外在这方面作了很多研究工作，但大惯性、超低速度、高精度的矛盾一直未能得到很好地解决。针对现有专利以及实际的惯导测试转台均采用的直驱、单检测传感器的特点，本发明采用了间接驱动、多传感器检测的新思路来解决大惯性、超低速度和高精度的矛盾，实现系统的高精度超低速控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度超低速双轴伺服测试用的测试转台。

本发明的特征在于：它含有：

内框架结构组件，它包含：

内框架41，

轴5_y1、5_y2，它沿内框架41的y方向分别和内框架41固定连接，

减速器3_y，它与轴5_y1同轴转动连接，

力矩电机2_y，它与减速器3_y、轴5_y1同轴转动连接，

角位置测量传感器1_y1、1_y2，其中，所述传感器1_y1与力矩电机2_y、减速器3_y、轴5_y1同轴转动连接，所述传感器1_y2与轴5_y2同轴转动连接；

外框架结构组件，它包含：

外框架42，它分别与轴5_y1、5_y2沿y方向转动连接，

轴5_x1、5_x2，分别沿x方向与外框架42固定连接，

减速器3_x，它与轴5_x1同轴转动连接，

力矩电机2_x，它与减速器3_x、轴5_x1同轴转动连接，

角位置测量传感器1_x1、1_x2，其中，所述传感器1_x1与力矩电机2_x、减速器3_x、轴5_x1同轴转动连接，所述的传感器1_x2，它与轴5_x2同轴转动连接；

支座6，它的两侧分别在x方向上的外框架42与角位置测量传感器1_x2之间、x方向上的外框架42与减速器3x之间的两个位置上与轴5_x2、轴5_x1同轴转动连接。

实验证明：当角位置传感器分辨率为1″时，其系统跟踪速度小于1(″/时秒)，系统角跟踪和测量输出精度为±1.5″。

附图说明

图1.本发明所述测试转台的俯视图

图2.它是图1的纵剖视图。

具体实施方式

本发明提供一种高精度超低速双轴伺服测试转台，如图1.2所示，主要由支座、内外框架、传动系统、动力系统、位置测量系统组成。其特征在于：高精度角位置测量传感器系统1_y1和1_x1、力矩电机2_x和2_y、高精密小模数减速器3_y和3_x分别通过中间轴5_y1和轴5_x1同内框架41及外框架42相连；角位置测量传感器系统1_y2和1_x2利用中间的轴5_y2和5_x2分别同内框架41和外框架42相连，根据情况在轴5_y2上可加配重进行系统平衡；外框架经轴5_x1和轴5_x2及相应轴承与支座6相连。

所述检测角位置测量传感器1_y1、1_y2、1_x1和1_x2可通过电控接口与控制系统相连，用于对其反馈的数据信息进行实时分析处理，实现对内框架41和外框架42的实时位置控制。

控制指令经相配的控制系统驱动内外环电机2_y和2_x，该电机经减速器将运动传递给内框架41和外框架42。内框架41和外框架42的运动信息分别经相应角位置测量传感器副1_y1、1_y2、1_x1和1_x2传送到控制系统，从而实现系统的实时闭环伺服控制。

本发明空间结构布局紧凑、合理，采用了精密间接驱动的动力传动方式，实现了微位移和小位移的转换、大转动惯量和小转动惯量的转换、大转矩和小转矩转换，实现了以较小的动力灵活驱动本系统；利用成对使用的高精度角位移传感器构成互补式测量系统，实现了系统的高精度实时运动参数及系统变形量的测量，为高精度闭环速度及位置反馈控制与补偿控制和运动解耦创造条件；多传感器与高精密减速器配合实现系统的高精度超低速控制。

检测角位置测量传感器1_y1和1_x2、1_y2和1_x1配对工作，实现对结构位置与变形的精确测量，为进行位置精确控制及位置补偿提供基础

所述角位置测量传感器检测系统中，角位置测量传感器1_y1经轴5_y1，角位置测量传感器1_y2经轴5_y2联接至内框架41，角位置测量传感器1_x1经轴5_x1、角位置测量传感器1_x2经轴5_x2联接至外框架42，从而检测内框架41和外框架42的运动参数及内框架结构组件和外框架结构组件的变形，并为实现内框架41和外框架42高精度闭环速度及位置反馈控制奠定基础。

所述电机2_y和内框架41之间装有减速器3_y，电机2_x和外框架42之间装有减速器3_x，实现了以电机2_y和电机2_x的微小驱动力矩驱动大转动惯量的内框架41以及外框架42，实现微位移到小位移的转换，为解决超低速情况下精确控制问题奠定基础

以下是本发明所述测试转台的结构参数和试验数据：

1)机械结构

轴系类型：高精度滚珠轴承

负载重量：15kg

内框空间：250×250×250mm³

两轴正交性：＜5″

回转精度：内框：0.4″

          外框：1.12″

台体外形尺寸：φ600mm×600mm×800mm

台体重量：＜200kg

2)控制跟踪速度与精度

当选择角位置传感器分辨率为1″时：

系统跟踪速度可达：＜1(″/时秒)

系统角跟踪和测量输出精度：±1.5″

位置控制范围：内框架：可任意角度旋转

外框架：＜±270°

国内某转台专业生产厂家其双轴伺服转台：

采用角位置分辨率0.36″传感器时，角位置伺服精度±2″，跟踪速度3.6(″/时秒)～360000(″/时秒)

本发明所述测试转台采用的角位置测量传感器为感应同步器，也可用光栅传感器或其它高精度角位移测量传感器。