專利名稱：高精度超低速雙軸伺服測(cè)試用的測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于運(yùn)動(dòng)伺服技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及慣性導(dǎo)航類產(chǎn)品高精度位置測(cè)量的和伺服跟蹤的測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高精度運(yùn)動(dòng)伺服尤其是超低速伺服系統(tǒng)是高新技術(shù)課題，它涉及電子、機(jī)械、材料、光學(xué)、制造、測(cè)量、模擬和數(shù)字控制等不同領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，由于高精度超低速運(yùn)動(dòng)伺服在各高技術(shù)領(lǐng)域，尤其是導(dǎo)航領(lǐng)域的不可或缺的作用，備受重視。目前國(guó)內(nèi)外在這方面作了很多研究工作，但大慣性、超低速度、高精度的矛盾一直未能得到很好地解決。針對(duì)現(xiàn)有專利以及實(shí)際的慣導(dǎo)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)均采用的直驅(qū)、單檢測(cè)傳感器的特點(diǎn)，本發(fā)明采用了間接驅(qū)動(dòng)、多傳感器檢測(cè)的新思路來(lái)解決大慣性、超低速度和高精度的矛盾，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高精度超低速控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高精度超低速雙軸伺服測(cè)試用的測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)。
本發(fā)明的特征在于它含有內(nèi)框架結(jié)構(gòu)組件，它包含內(nèi)框架41，軸5y1、5y2，它沿內(nèi)框架41的y方向分別和內(nèi)框架41固定連接，減速器3y，它與軸5y1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，力矩電機(jī)2y，它與減速器3y、軸5y1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，角位置測(cè)量傳感器1y1、1y2，其中，所述傳感器1y1與力矩電機(jī)2y、減速器3y、軸5y1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述傳感器1y2與軸5y2同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；外框架結(jié)構(gòu)組件，它包含外框架42，它分別與軸5y1、5y2沿y方向轉(zhuǎn)動(dòng)連接，軸5x1、5x2，分別沿x方向與外框架42固定連接，減速器3x，它與軸5x1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，力矩電機(jī)2x，它與減速器3x、軸5x1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，角位置測(cè)量傳感器1x1、1x2，其中，所述傳感器1x1與力矩電機(jī)2x、減速器3x、軸5x1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述的傳感器1x2，它與軸5x2同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；支座6，它的兩側(cè)分別在x方向上的外框架42與角位置測(cè)量傳感器1x2之間、x方向上的外框架42與減速器3x之間的兩個(gè)位置上與軸5x2、軸5x1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)角位置傳感器分辨率為1″時(shí)，其系統(tǒng)跟蹤速度小于1(″/時(shí)秒)，系統(tǒng)角跟蹤和測(cè)量輸出精度為±1.5″。


圖1.本發(fā)明所述測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)的俯視2.它是圖1的縱剖視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種高精度超低速雙軸伺服測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)，如圖1.2所示，主要由支座、內(nèi)外框架、傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、位置測(cè)量系統(tǒng)組成。其特征在于高精度角位置測(cè)量傳感器系統(tǒng)1y1和1x1、力矩電機(jī)2x和2y、高精密小模數(shù)減速器3y和3x分別通過(guò)中間軸5y1和軸5x1同內(nèi)框架41及外框架42相連；角位置測(cè)量傳感器系統(tǒng)1y2和1x2利用中間的軸5y2和5x2分別同內(nèi)框架41和外框架42相連，根據(jù)情況在軸5y2上可加配重進(jìn)行系統(tǒng)平衡；外框架經(jīng)軸5x1和軸5x2及相應(yīng)軸承與支座6相連。
所述檢測(cè)角位置測(cè)量傳感器1y1、1y2、1x1和1x2可通過(guò)電控接口與控制系統(tǒng)相連，用于對(duì)其反饋的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)框架41和外框架42的實(shí)時(shí)位置控制。
控制指令經(jīng)相配的控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)內(nèi)外環(huán)電機(jī)2y和2x，該電機(jī)經(jīng)減速器將運(yùn)動(dòng)傳遞給內(nèi)框架41和外框架42。內(nèi)框架41和外框架42的運(yùn)動(dòng)信息分別經(jīng)相應(yīng)角位置測(cè)量傳感器副1y1、1y2、1x1和1x2傳送到控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)閉環(huán)伺服控制。
本發(fā)明空間結(jié)構(gòu)布局緊湊、合理，采用了精密間接驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力傳動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)了微位移和小位移的轉(zhuǎn)換、大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的轉(zhuǎn)換、大轉(zhuǎn)矩和小轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了以較小的動(dòng)力靈活驅(qū)動(dòng)本系統(tǒng)；利用成對(duì)使用的高精度角位移傳感器構(gòu)成互補(bǔ)式測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高精度實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)參數(shù)及系統(tǒng)變形量的測(cè)量，為高精度閉環(huán)速度及位置反饋控制與補(bǔ)償控制和運(yùn)動(dòng)解耦創(chuàng)造條件；多傳感器與高精密減速器配合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高精度超低速控制。
檢測(cè)角位置測(cè)量傳感器1y1和1x2、1y2和1x1配對(duì)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)位置與變形的精確測(cè)量，為進(jìn)行位置精確控制及位置補(bǔ)償提供基礎(chǔ)所述角位置測(cè)量傳感器檢測(cè)系統(tǒng)中，角位置測(cè)量傳感器1y1經(jīng)軸5y1，角位置測(cè)量傳感器1y2經(jīng)軸5y2聯(lián)接至內(nèi)框架41，角位置測(cè)量傳感器1x1經(jīng)軸5x1、角位置測(cè)量傳感器1x2經(jīng)軸5x2聯(lián)接至外框架42，從而檢測(cè)內(nèi)框架41和外框架42的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及內(nèi)框架結(jié)構(gòu)組件和外框架結(jié)構(gòu)組件的變形，并為實(shí)現(xiàn)內(nèi)框架41和外框架42高精度閉環(huán)速度及位置反饋控制奠定基礎(chǔ)。
所述電機(jī)2y和內(nèi)框架41之間裝有減速器3y，電機(jī)2x和外框架42之間裝有減速器3x，實(shí)現(xiàn)了以電機(jī)2y和電機(jī)2x的微小驅(qū)動(dòng)力矩驅(qū)動(dòng)大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的內(nèi)框架41以及外框架42，實(shí)現(xiàn)微位移到小位移的轉(zhuǎn)換，為解決超低速情況下精確控制問(wèn)題奠定基礎(chǔ)以下是本發(fā)明所述測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)1)機(jī)械結(jié)構(gòu)軸系類型高精度滾珠軸承負(fù)載重量15kg內(nèi)框空間250×250×250mm3兩軸正交性＜5″回轉(zhuǎn)精度內(nèi)框0.4″外框1.12″臺(tái)體外形尺寸φ600mm×600mm×800mm臺(tái)體重量＜200kg2)控制跟蹤速度與精度當(dāng)選擇角位置傳感器分辨率為1″時(shí)系統(tǒng)跟蹤速度可達(dá)＜1(″/時(shí)秒)系統(tǒng)角跟蹤和測(cè)量輸出精度±1.5″位置控制范圍內(nèi)框架可任意角度旋轉(zhuǎn)外框架＜±270°國(guó)內(nèi)某轉(zhuǎn)臺(tái)專業(yè)生產(chǎn)廠家其雙軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái)采用角位置分辨率0.36″傳感器時(shí)，角位置伺服精度±2″，跟蹤速度3.6(″/時(shí)秒)～360000(″/時(shí)秒)本發(fā)明所述測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)采用的角位置測(cè)量傳感器為感應(yīng)同步器，也可用光柵傳感器或其它高精度角位移測(cè)量傳感器。
權(quán)利要求
1.高精度超低速雙軸伺服測(cè)試用的測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)，含有內(nèi)、外框架結(jié)構(gòu)組件，其特征在于它含有內(nèi)框架結(jié)構(gòu)組件，它包含內(nèi)框架41，軸5y1、5y2，它沿內(nèi)框架41的y方向分別和內(nèi)框架41固定連接，減速器3y，它與軸5y1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，力矩電機(jī)2y，它與減速器3y、軸5y1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，角位置測(cè)量傳感器1y1、1y2，其中，所述傳感器1y1與力矩電機(jī)2y、減速器3y、軸5y1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述傳感器1y2與軸5y2同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；外框架結(jié)構(gòu)組件，它包含外框架42，它分別與軸5y1、5y2沿y方向轉(zhuǎn)動(dòng)連接，軸5x1、5x2，分別沿x方向與外框架42固定連接，減速器3x，它與軸5x1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，力矩電機(jī)2x，它與減速器3x、軸5x1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，角位置測(cè)量傳感器1x1、1x2，其中，所述傳感器1x1與力矩電機(jī)2x、減速器3x、軸5x1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述的傳感器1x2，它與軸5x2同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；支座6，它的兩側(cè)分別在x方向上的外框架42與角位置測(cè)量傳感器1x2之間、x方向上的外框架42與減速器3x之間的兩個(gè)位置上與軸5x2、軸5x1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
全文摘要
高精度超低速雙軸伺服測(cè)試用的測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)屬于運(yùn)動(dòng)伺服技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于它以多傳感器與高精密減速器配合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高精度超低速控制，即利用成對(duì)使用的高精度角位移傳感器構(gòu)成互補(bǔ)式測(cè)量組件，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高精度實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)參數(shù)及系統(tǒng)變形量的測(cè)量；利用位于各力矩電機(jī)和內(nèi)外框架之間的減速器實(shí)現(xiàn)微位移和小位移的轉(zhuǎn)換、大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的轉(zhuǎn)換，以利用較小的力靈活地驅(qū)動(dòng)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)。當(dāng)選擇角位置傳感器分辨率為1″時(shí)，系統(tǒng)跟蹤速度低于1(″/時(shí)秒)；系統(tǒng)角跟蹤和測(cè)量精度為±1.5。
文檔編號(hào)G01D21/00GK1546951SQ200310115538
公開(kāi)日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者李慶祥, 郭陽(yáng)寬, 李玉和, 鞏娟, 陳張瑋, 楊再華 申請(qǐng)人:清華大學(xué)