單兵定位多維運動姿態檢測裝置整機校驗系統及校驗方法與流程

2024-03-06 21:27:15

本發明涉及校驗系統，尤其涉及一種單兵定位多維運動姿態檢測裝置整機校驗系統及校驗方法，屬於檢測裝置模擬校驗
技術領域：
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背景技術：
：單兵定位多維運動姿態檢測裝置是一種由多個傳感器構成的檢測裝置，用於檢測單兵動作的各個方向和幅度，然而，對於該檢測裝置的準確程度的情況的檢測，現有技術還是採對單個傳感器逐個進行監測的方式，所以檢測過程比較繁瑣，檢測難度較大。因此，如何對單兵定位多維運動姿態檢測裝置的檢測準確度情況進行整體式校驗，是本領域急需解決的技術難題。技術實現要素：本發明的目的是提供一種單兵定位多維運動姿態檢測裝置整機校驗系統，能夠模擬單兵的各個自由度的動作，並對檢測裝置進行整體式校驗，並自動調節動作幅度，並自動記錄全方位的校驗結果。本發明採取以下技術方案：一種單兵定位多維運動姿態檢測裝置整機校驗系統，包括執行系統、控制系統；所述執行系統包括升降平臺組件、迴轉平臺組件、俯仰平臺組件、傾斜平臺組件；所述升降平臺組件包括升降氣缸、升降平臺，升降氣缸對升降平臺豎直支撐；所述迴轉平臺組件包括設置在升降平臺上的棘輪機構和迴轉氣缸，所述迴轉氣缸能夠帶動所述棘輪機構單向轉動；所述俯仰平臺組件包括設置在升降平臺上的俯仰氣缸，所述俯仰氣缸的固定端與升降平臺固定連接，頂杆端與傾斜平臺固定連接，傾斜平臺與俯仰平臺轉動連接；所述傾斜平臺組件包括所述傾斜平臺和傾斜氣缸，所述傾斜平臺上固定設置轉軸，所述轉軸通過連杆與傾斜氣缸的頂杆鉸接，傾斜氣缸通過所述連杆能夠帶動傾斜平臺在所其在平面內轉動；所述控制系統包括與計算機和位於執行系統上的氣路電磁閥，所述計算機與所述氣路電磁閥電連接。進一步的，所述計算機通過控制氣路的時間或流量來實時控制執行系統的動作幅度和角度。進一步的，整機校驗系統採用無磁性材料。進一步的，所述迴轉平臺(1)的迴轉軸內部設有與各個氣缸連通的導氣槽，迴轉軸外壁上設有與所述導氣槽連通的進氣孔，所述進氣孔用於與外部氣源連接。進一步的，所述升降平臺(2)的最大行程為200mm。一種單兵定位多維運動姿態檢測裝置整機校驗系統的校驗方法，升降校驗：升降平臺的一次往復運動模擬人體行走或奔跑一步，行走模擬時，平臺升降頻率取90次/分，行程範圍取值0-100mm；跑步模擬時，平臺升降頻率取180次/分，行程範圍取值0-200mm；迴轉校驗：迴轉平臺模擬朝向角度變化，從而校驗單兵定位裝置中的電子羅盤，迴轉平臺採用三角形齒的單向棘輪機構，齒數n＝16，以2齒為旋轉單元，提供8*45°的朝向角變化，依次選取正東、東南、正南、西南、正西、西北、正北、東北八個方位進行校驗；俯仰校驗：俯仰平臺模擬人體俯仰角度變化，配合迴轉平臺朝向角度變化時能夠模擬消防員平地運動以及上下樓梯；俯仰平臺由雙氣缸直線驅動，俯仰範圍為0-45°，平地及上樓模擬時，俯仰角取值ψ＝45°，迴轉平臺依次進行8個方位朝向校驗；下樓模擬時，俯仰角取值ψ＝0，迴轉平臺依次進行8個方位朝向校驗；傾斜校驗：傾斜平臺用於校驗單兵定位裝置中的傾斜傳感器；傾斜角平臺同時提供4個測試機位，後置氣動旋轉機構滿足0-90°範圍內的傾斜角度變化；傾斜角分別取值0、90°，同時進行8個方位朝向校驗；所述升降校驗、迴轉校驗、俯仰校驗、傾斜校驗能夠單獨進行或任意組合同時進行。本發明的有益效果在於：1)包含升/降、左旋/右旋、俯/仰、左傾/右傾4個自由度，能夠模擬單兵的各個自由度的動作，並對檢測裝置進行整體式校驗；2)採用計算機系統通過氣體流量或時間來設定各個自由度的動作幅度，從而滿足不同狀態下的模擬校驗的效果，並自動記錄全方位的校驗結果；4)四個校驗平臺結構設計巧妙，可靠性高。5)迴轉平臺的轉軸上設置進氣孔及內部導氣槽，從而便於氣路的設置，避免管路纏繞。附圖說明圖1是本發明單兵定位多維運動姿態檢測裝置整機校驗系統的結構總圖。圖2是升降平臺的升降狀態對比示意圖。圖3是迴轉平臺棘輪機構示意圖。圖4是俯仰平臺的第一狀態下的示意圖。圖5是俯仰平臺的第二狀態下的示意圖。圖6是傾斜平臺的第一狀態下的示意圖。圖7是傾斜平臺的第二狀態下的示意圖。圖8是本發明單兵定位多維運動姿態檢測裝置整機校驗系統的各個驅動氣缸的位置示意圖。圖9是迴轉平臺的轉軸上的進氣孔及內部導氣槽的示意圖。圖中，1.迴轉平臺，2.升降平臺，3.傾斜平臺，4.俯仰平臺，1a.迴轉氣缸，1b.棘輪，1c.迴轉盤，2a.升降氣缸，3a.傾斜氣缸，4a.俯仰氣缸。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進一步說明。一、總體結構設計：參見圖1，結合本校驗系統的功能需求，單兵定位多維運動姿態檢測裝置整機校驗系統可分為升降平臺、迴轉平臺、俯仰平臺、傾斜平臺4個功能單元，包含升/降、左旋/右旋、俯/仰、左傾/右傾4個自由度，總設計尺寸為400mm*495mm*862mm。由於單兵定位裝置信號數據傳輸採用無線電磁傳導，為避免電磁擾動，整機採用無磁性材料。二、升降平臺設計：參見圖2，升降平臺主要用以模擬人在行走及奔跑過程中身體重心在垂直軸內的往復變化。根據大量實驗數據及文獻資料查閱，人體行走及奔跑過程重心變化滿足表1規律:表1：人體運動分析表步頻步幅重心變化幅度行走1.5步/秒600mm-750mm60mm-100mm奔跑3步/秒1500mm-2000mm150mm-200mm正常人行走頻率為1.5步/秒，重心變化幅度為60mm-100mm；跑步頻率為3步/秒，重心變化幅度為120mm-200mm。由此，系統以升降平臺的一次往復運動模擬人體行走或奔跑一步，簡化運動模型，減少系統體積。選取200mm作為升降平臺最大行程，滿足人體行走或奔跑時垂直軸內變化模擬範圍，如圖2所示。行走模擬時，平臺升降頻率取90次/分，行程範圍取值0-100mm；跑步模擬時，平臺升降頻率取180次/分，行程範圍取值0-200mm。三、迴轉平臺設計：參見圖3，迴轉平臺主要用以模擬朝向角度變化，從而校驗單兵定位裝置中的電子羅盤。系統採用三角形齒的單向棘輪機構，齒數n＝16，以2齒為旋轉單元，提供8*45°的朝向角變化，依次選取正東、東南、正南、西南、正西、西北、正北、東北八個方位進行校驗。四、俯仰平臺設計：俯仰平臺主要用以模擬人體俯仰角度變化，配合迴轉平臺朝向角度變化時能夠模擬消防員平地運動以及上下樓梯。如圖4-5，俯仰平臺由雙氣缸直線驅動，俯仰範圍為0-45°。平地及上樓模擬時，俯仰角取值ψ＝45°，迴轉平臺依次進行8個方位朝向校驗；下樓模擬時，俯仰角取值ψ＝0，迴轉平臺依次進行8個方位朝向校驗。五、傾斜平臺設計：參見圖6-7，結合圖1，傾斜平臺主要用以校驗單兵定位裝置中的傾斜傳感器。如圖6-7所示，末端傾斜角校驗平臺可同時提供4個測試機位(圖中四個方孔)，後置氣動旋轉機構滿足0-90°範圍內的傾斜角度變化。同樣的，傾斜角分別取值0、90°，同時進行8個方位朝向校驗。六、執行系統設計：單兵定位裝置採用電磁數據傳導，為避免電磁信號擾動，整機採用4組氣壓驅動單元，包括單氣缸升降平臺驅動單元、單氣缸迴轉平臺驅動單元、雙氣缸俯仰平臺驅動單元、單氣缸傾斜平臺驅動單元。如圖8所示。七、氣體管路設計：為避免各功能平臺旋轉過程中導氣管之間發生幹涉，氣路採用防纏繞結構，如圖9所示，氣壓通過i級導氣管進入密閉導氣槽後分配至各次級導氣管，並利用雙層螺紋在迴轉平臺處將棘輪與迴轉盤分離。在迴轉平臺棘輪旋轉過程中，迴轉盤相對基座固定，俯仰平臺驅動氣路與傾斜平臺驅動氣路相互獨立；各平臺導氣管跟隨迴轉平臺運動，相對位置固定，無纏繞幹涉。該校驗系統的進行校驗時，將單兵定位多維運動姿態檢測裝置整機固定在傾斜平臺上的四個方孔位置內，升降校驗：升降平臺的一次往復運動模擬人體行走或奔跑一步，行走模擬時，平臺升降頻率取90次/分，行程範圍取值0-100mm；跑步模擬時，平臺升降頻率取180次/分，行程範圍取值0-200mm；迴轉校驗：迴轉平臺模擬朝向角度變化，從而校驗單兵定位裝置中的電子羅盤，迴轉平臺採用三角形齒的單向棘輪機構，齒數n＝16，以2齒為旋轉單元，提供8*45°的朝向角變化，依次選取正東、東南、正南、西南、正西、西北、正北、東北八個方位進行校驗；俯仰校驗：俯仰平臺模擬人體俯仰角度變化，配合迴轉平臺朝向角度變化時能夠模擬消防員平地運動以及上下樓梯；俯仰平臺由雙氣缸直線驅動，俯仰範圍為0-45°，平地及上樓模擬時，俯仰角取值ψ＝45°，迴轉平臺依次進行8個方位朝向校驗；下樓模擬時，俯仰角取值ψ＝0，迴轉平臺依次進行8個方位朝向校驗；傾斜校驗：傾斜平臺用於校驗單兵定位裝置中的傾斜傳感器；傾斜角平臺同時提供4個測試機位，後置氣動旋轉機構滿足0-90°範圍內的傾斜角度變化；傾斜角分別取值0、90°，同時進行8個方位朝向校驗；所述升降校驗、迴轉校驗、俯仰校驗、傾斜校驗能夠單獨進行或任意組合同時進行。以上是本發明的優選實施例，本領域普通技術人員還可以在此基礎上進行各種變換或改進，在不脫離本發明總的構思的前提下，這些變換或改進都屬於本發明要求保護的範圍之內。當前第1頁12