基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀的製作方法
2023-09-22 19:03:20 1
專利名稱：基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及測量領域，特別是一種基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試 儀。
背景技術：
根據自動控制原理，伺服控制系統被控對象的模型作為控制器設計的重要依據， 其參數測量是否準確直接決定了控制器設計的好壞。對於光電跟蹤設備的來說，力矩電機 和跟蹤架直接耦合為伺服控制的控制對象。準確測定其參數，是伺服控制設計人員設計控 制器的基礎，最終影響設備的各項跟蹤性能指標。另外，由於跟蹤架的諧振頻率直接決定了 伺服系統帶寬的大小，帶寬的大小直接決定了設備的響應時間、跟蹤速度等，所以諧振頻率 也需要精確測量。在以往的光電跟蹤設備中，跟蹤架參數和諧振頻率的測定需要在是在跟蹤架和編 碼器安裝完成後，由伺服控制設計人員測定。編碼器作為反饋元件，其故障和測量誤差直接 影響測量結果，不利於迅速分析問題。而且該方法需要伺服控制設計人員直接參與。因此， 研製出一種新型的跟蹤架參數測試儀勢在必行。
發明內容
針對上述問題，為了解決現有技術的缺陷，本發明的目的就在於提供一種基於速 度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀，可以有效解決參數測量不精確、需要人工操作的 問題。本發明解決技術問題採用的技術方案是，基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數 測試儀，包括速度計和計算機，其特徵在於，該裝置還包括可調功率級、信號採集卡、PWM輸 出卡(PWM，Pulse wide modulation，脈寬調製)，所說的PWM輸出卡與計算機相連，計算機 將控制調寬信號傳遞給PWM輸出卡；所說的PWM輸出卡與可調功率級相連，可調功率級接收 到控制調寬信號後產生直流電；所說的可調功率級通過力矩電機與跟蹤架相連，力矩電機 驅動跟蹤架轉動；所說的速度計裝在跟蹤架上，速度計在跟蹤架轉動的過程中測量跟蹤架 的速度；所說的速度計與信號採集卡相連，速度計將測量到的速度信號傳遞給信號採集卡； 所說的信號採集卡與計算機相連，信號採集卡將採集到的速度信號傳遞給計算機，計算機 對傳遞來的速度信號進行綜合處理，並在計算機的顯示器上顯示出來。本發明運用現代計算機控制技術及信號處理技術，採用速度計為反饋元件，可對 通用設備進行跟蹤架各項參數測試和檢測，可將儀器用於各種跟蹤架過程檢驗中，有利於 提高跟蹤架生產質量。
圖1為本發明的基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀結構框圖。圖2為本發明的基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀電路圖。
圖3為本發明的PWM輸出卡結構框圖。圖4為本發明的信號採集卡結構框圖。圖5為本發明的可調功率級結構框圖。圖6為本發明計算機軟體的主程序流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作出詳細說明。由圖1所示，基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀，包括速度計和計算 機，其特徵在於，該裝置還包括可調功率級、信號採集卡、PWM輸出卡，所說的PWM輸出卡與 計算機相連，計算機將控制調寬信號傳遞給PWM輸出卡；所說的PWM輸出卡與可調功率級相 連，可調功率級接收到控制調寬信號後產生直流電；所說的可調功率級通過力矩電機與跟 蹤架相連，力矩電機驅動跟蹤架轉動；所說的速度計裝在跟蹤架上，速度計在跟蹤架轉動的 過程中測量跟蹤架的速度；所說的速度計與信號採集卡相連，速度計將測量到的速度信號 傳遞給信號採集卡；所說的信號採集卡與計算機相連，信號採集卡將採集到的速度信號傳 遞給計算機，計算機對傳遞來的速度信號進行綜合處理，並在計算機的顯示器上顯示出來。由圖2所示，所說的計算機的腳SA [2 9]接PWM輸出卡的腳SA [2:9],計算機的腳 SD
接PWM輸出卡的腳SD W:7]，計算機的腳IOR接PWM輸出卡的的腳I0R，計算機的 腳IOW接P麗輸出卡的腳IOW，PWM輸出卡的腳PWMl接可調功率級的腳Up，PWM輸出卡的 腳PWM2接可調功率級的腳Vp，PWM輸出卡的腳PWM3接可調功率級的腳Un，PWM輸出卡的 腳PWM4接可調功率級的腳Vn，可調功率級的腳Sl接力矩電機的腳Si，可調功率級的腳S2 接力矩電機的腳S2，速度計的腳AO接信號採集卡的腳Al，速度計的腳AGND接信號採集卡 的腳AGND，信號採集卡的腳TXD+接計算機的腳RXD+，信號採集卡的腳TXD-接計算機的腳 RXD-。由圖3所示，所說的PWM輸出卡包括可編程邏輯器、長線驅動模塊和插頭，所說的 可編程邏輯器與計算機相連，計算機將控制調寬信號傳遞給可編程邏輯器，可編程邏輯器 收到信號之後反饋給計算機；可編程邏輯器通過長線驅動模塊與插頭相連，可編程邏輯器 將處理後的信號通過長線驅動模塊傳遞給插頭；所說的計算機的腳SDW:7]接可編程邏輯器的腳SDW:7]，計算機的腳SA[2_9] 接可編程邏輯器的腳SA[2:9]，可編程邏輯器的腳PWM[1:7]通過長線驅動模塊接插頭的腳 PWM[1:7]。由圖4所示，所說的信號採集卡包括A/D轉換晶片、單片機和電平轉差分信號芯 片，所說的A/D轉換晶片和單片機相連，A/D轉換晶片接收速度計測量的速率信號並傳遞給 單片機；單片機與電平轉差分信號晶片相連，單片機將傳遞來的速率信號處理後反饋給A/ D轉換晶片，並傳遞給電平轉差分信號晶片。所說的A/D轉換晶片的腳VinA接速度計，A/D轉換晶片的腳P W: 11]接單片機的 腳DB W: 11]，A/D轉換晶片的控制總線接接單片機，單片機的TX接電平轉差分信號晶片的 DI腳。由圖5所示，所說的可調功率級包括接線埠、PWM輸出邏輯電路、隔離驅動電路、 功率驅動模塊、放大器和電源，所說的接線埠與PWM輸出邏輯電路相連，PWM輸出卡將傳遞來的信號通過接線埠傳遞給PWM輸出邏輯電路；PWM輸出邏輯電路通過隔離驅動電路 與功率驅動模塊相連，PWM輸出邏輯電路將傳遞來的信號通過隔離驅動電路傳遞給功率驅 動模塊；功率驅動模塊與放大器相連，功率驅動模塊將信號傳遞給放大器進行信號放大； 放大器與電源相連。本發明中的計算機採用臺灣凌華工控機，速度計採用測速陀螺，PWM輸出卡的可 編程邏輯器的型號為EPM3256-144，PWM輸出卡的長線驅動模塊的型號為7如140，信號採 集卡的A/D轉換晶片的型號為AD7864-1，信號採集卡的單片機型號為MP430F169，信號 採集卡的電平轉差分信號晶片的型號為MAX3490，可調功率級的功率驅動模塊的型號為 IPM30(^J060。本發明的工作過程計算機是整個儀器的信號採集和控制中心，計算機通過PWM 輸出卡輸出調寬波到可調壓電機功率級，功率級產生直流電驅動電機帶動跟蹤架轉動。放 置於跟蹤架上的速度計測量跟蹤架的轉動速度，由信號採集卡採集後送到計算機進行綜合 處理，運算後在屏幕上顯示跟蹤架的傳遞函數。本發明計算機軟體主程序流程圖如圖6所示，採用下列步驟1)電源打開，計算機開始工作；2)對計算機成硬體資源進行初始化設置；3)輸入測試參數；4)根據輸入測試參數的設置創建任務就緒表及任務優先級表；5)創建任務；6)採集速度計數據，對數據進行濾波處理；7)數據處理，計算跟蹤架參數；8)輸出跟蹤架測量結果；鍆程序退出。本發明運用現代計算機控制技術及信號處理技術，採用速度計為反饋元件，可對 通用設備進行跟蹤架各項參數測試和檢測，可將儀器用於各種跟蹤架過程檢驗中，有利於 提高跟蹤架生產質量。
權利要求
1.基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀，包括速度計和計算機，其特徵在於， 該裝置還包括可調功率級、信號採集卡、PWM輸出卡，所說的PWM輸出卡與計算機相連，計算 機將控制調寬信號傳遞給PWM輸出卡；所說的PWM輸出卡與可調功率級相連，可調功率級接 收到控制調寬信號後產生直流電；所說的可調功率級通過力矩電機與跟蹤架相連，力矩電 機驅動跟蹤架轉動；所說的速度計裝在跟蹤架上，速度計在跟蹤架轉動的過程中測量跟蹤 架的速度；所說的速度計與信號採集卡相連，速度計將測量到的速度信號傳遞給信號採集 卡；所說的信號採集卡與計算機相連，信號採集卡將採集到的速度信號傳遞給計算機，計算 機對傳遞來的速度信號進行綜合處理，並在計算機的顯示器上顯示出來。
2.根據權利要求1所述的基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀，其特徵在 於，所說的計算機的腳SA [2 幻接PWM輸出卡的腳SA [2 9]，計算機的腳SD W 7]接PWM輸 出卡的腳SDW:7]，計算機的腳IOR接PWM輸出卡的的腳I0R，計算機的腳IOW接PWM輸出 卡的腳IOW，PWM輸出卡的腳PWMl接可調功率級的腳Up，PWM輸出卡的腳PWM2接可調功率 級的腳Vp，PWM輸出卡的腳PWM3接可調功率級的腳Un，PWM輸出卡的腳PWM4接可調功率級 的腳Vn，可調功率級的腳Sl接力矩電機的腳Si，可調功率級的腳S2接力矩電機的腳S2，速 度計的腳AO接信號採集卡的腳Al，速度計的腳AGND接信號採集卡的腳AGND，信號採集卡 的腳T)(D+接計算機的腳RXD+，信號採集卡的腳T)(D-接計算機的腳RXD-。
3.根據權利要求1所述的基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀，其特徵在 於，所說的PWM輸出卡包括可編程邏輯器、長線驅動模塊和插頭，所說的可編程邏輯器與計 算機相連，計算機將控制調寬信號傳遞給可編程邏輯器，可編程邏輯器收到信號之後反饋 給計算機；可編程邏輯器通過長線驅動模塊與插頭相連，可編程邏輯器將處理後的信號通 過長線驅動模塊傳遞給插頭。
4.根據權利要求3所述的基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀，其特徵 在於，所說的計算機的腳SDW:7]接可編程邏輯器的腳SDW:7]，計算機的腳SA[2-9]接 可編程邏輯器的腳SA[2:9]，可編程邏輯器的腳PWM[1:7]通過長線驅動模塊接插頭的腳 PWM[1:7]。
5.根據權利要求1所述的基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀，其特徵在 於，所說的信號採集卡包括A/D轉換晶片、單片機和電平轉差分信號晶片，所說的A/D轉換 晶片和單片機相連，A/D轉換晶片接收速度計測量的速率信號並傳遞給單片機；單片機與 電平轉差分信號晶片相連，單片機將傳遞來的速率信號處理後反饋給A/D轉換晶片，並傳 遞給電平轉差分信號晶片。
6.根據權利要求5所述的基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀，其特徵在 於，所說的A/D轉換晶片的腳VinA接速度計，A/D轉換晶片的腳P W: 11]接單片機的腳 DBW: 11]，A/D轉換晶片的控制總線接接單片機，單片機的腳TX接電平轉差分信號晶片的 腳DI。
7.根據權利要求1所述的基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀，其特徵在 於，所說的可調功率級包括接線埠、PWM輸出邏輯電路、隔離驅動電路、功率驅動模塊、放 大器和電源，所說的接線埠與PWM輸出邏輯電路相連，PWM輸出卡將傳遞來的信號通過接 線埠傳遞給PWM輸出邏輯電路；PWM輸出邏輯電路通過隔離驅動電路與功率驅動模塊相 連，PWM輸出邏輯電路將傳遞來的信號通過隔離驅動電路傳遞給功率驅動模塊；功率驅動模塊與放大器相連，功率驅動模塊將信號傳遞給放大器進行信號放大；放大器與電源相連。
全文摘要
本發明涉及測量領域，特別是一種基於速度計的光電跟蹤系統跟蹤架參數測試儀。本發明包括速度計和計算機、可調功率級、信號採集卡和PWM輸出卡。本發明運用現代計算機控制技術及信號處理技術，採用速度計為反饋元件，可對通用設備進行跟蹤架各項參數測試和檢測，可將儀器用於各種跟蹤架過程檢驗中，有利於提高跟蹤架生產質量。
文檔編號G05B23/02GK102141809SQ20101061555
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者餘毅, 張淑梅, 葛兵 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所