Трехосный поворотный динамический стенд

Полезная модель относится к области измерительной техники, в основном к испытательному оборудованию, и предназначена для аттестации и комплексного полунатурного моделирования относительно центра масс гироскопических приборов (датчиков угловой скорости, акселерометров и др.), систем навигации (платформенных, бесплатформенных и др.), стабилизации и ориентации. Она может быть использована для испытаний и калибровки наилучшим образом, приближенным к реальным, динамическим натурным условиям различных измерительных приборов и систем (ИПиС) физических величин широкого применения: перемещения, температуры и т.д.
Известны динамические стенды, которые предназначены для испытаний измерительных устройств, преобразователей инерциальной информации и гироскопических приборов.
Динамический стенд (Пат. 2272256 Российская Федерация, МПК G01C 25/00, G01P 21/00. Динамический стенд / В.И. Баженов, В.Л. Будкин, С.Н. Вольнов, Г.И. Джанджгава, Г.В. Зимин, В.В. Краснов. - №2004125531/28; заявл. 24.08.04; опубл. 20.03.06, Бюл. №8. - 10 с.) имеет две оси, позволяющие создавать угловое перемещение, но при этом имеет низкую точность задания угловых скоростей из-за использования в качестве датчика угловой скорости электромеханического тахогенератора постоянного тока. Это значительно сказывается при малых величинах угловых скоростей. В тоже время две оси существенно снижают реальный диапазон испытаний как гироскопических систем навигации, так и бесплатформенных систем.
Известен также динамический стенд (Пат. 86731 Российская Федерация, МПК G01C 25/00, G01P 21/00. Динамический стенд / А.П. Шкадаревич, Н.К. Горбаченя, Е.П. Васенко, М.М. Татур. - №2008152969/22; заявл. 31.12.08; опубл. 10.09.09, Бюл. №25. - 7 с.), который имеет три оси углового перемещения, но эти углы ограничены в движении и позволяют приводить испытания гироскопических стабилизаторов только при гармоническом колебании по осям.
Известен двухосный динамический стенд (Пат. 111634 Российская Федерация, МПК G01C 25/00. Двухосный динамический стенд / Е.Ф. Белов. - №2011131206/28; заявл. 26.07.11; опубл. 20.12.11, Бюл. №35. - 6 с.) (прототип), который предназначен для испытаний и калибровок измерительных устройств, датчиков угловой скорости, акселерометров, гироскопических устройств различного назначения, наиболее близкий к рассматриваемому техническому решению и выбран качестве прототипа. Он обладает высокой точностью измерения угловой скорости по осям, но при этом ИПиС аттестуется только в двух плоскостях, и, соответственно, выполняется угловое перемещение в двух осях. В двухосном стенде отсутствует климатическая камера.
Задача полезной модели заключается в создании испытательного стенда, предназначенного для аттестации приборов измерения физических величин, который имеет широкие возможности движения при прецизионном угловом перемещении с разными частотами колебаний.
Техническое решение обеспечивает угловое перемещение измерительных приборов и систем, повышает точность как динамическую, так и позиционную, а также улучшает эксплуатационные характеристики.
Сущность полезной модели заключается в том, что вводится третья поворотная ось, жестко соединенная с наружной рамой, вращение которой выполняется с помощью сервопривода через беззазорный редуктор, повороты по остальным двум осям осуществляются также сервоприводами, наружная рама может быть выполнена в виде короба, что обеспечивает наибольшую жесткость этой части конструкции при невысоком моменте инерции. Автоматизированное управление осуществляется при помощи программируемого логического контроллера (ПЛК), соединенного с персональным компьютером (ПК) и операторной панелью (ОП), и введения прецизионных датчиков углового перемещения по одному на каждую ось вращения, в дополнение к трем датчикам углового перемещения, входящим в состав сервоприводов.
Операторная панель через ПЛК выполняет режим задания углового перемещения по трем осям. С помощью ПК и ПЛК осуществляется мониторинг движения ИПиС.
Полезная модель поясняется иллюстративными материалами.
На фиг. 1 изображена кинематическая схема трехосного динамического поворотного стенда.
На фиг. 2 изображена функциональная схема автоматизированного управления трехосным динамическим поворотным стендом.
1
1
1
1
1
1
На фиг. 1 представлена кинематическая схема трехосного динамического поворотного стенда (ТДПС), содержащего внутреннюю раму 1, установочную площадку 2, подшипники 3 промежуточной оси YY, сервопривод 4 промежуточной оси YY, скользящие токоподводы 5 внутренней оси XX, датчик углового перемещения 6, сервопривод 7 внутренней оси XX, наружную раму 8, подшипники 9 наружной рамы с полуосью, основание 10, сервопривод 11 наружной рамы, скользящие токоподводы 12 внешней оси ZZ, датчик углового перемещения 13, беззазорный редуктор 14, скользящие токоподводы 15 промежуточной оси YY, датчик углового перемещения 16, климатическую камеру 17, испытываемый прибор 18.
На фиг. 2 представлена функциональная схема автоматизированного управления трехосным динамическим поворотным стендом (ТДПС), включающим программируемый логический контроллер 19, операторную панель 20 и персональный компьютер 21.
1
1
1
1
Технический результат полезной модели заключается в расширении возможности испытаний приборов 18 в трех взаимно перпендикулярных плоскостях с угловым перемещением на 360° введением датчиков углового перемещения 6, 13 и 16 по трем осям XX, YY и ZZ, беззазорного редуктора 14 по наружной оси ZZ.
1
1
1
1
1
1
Работа со стендом выполняется следующим образом. Устанавливают и закрепляют ИПиС (гироскопический прибор, стабилизированная платформа или бесплатформенная инерционная система и т.п.) 18 на установочной площадке 2. Подключают ИПиС через скользящие токоподводы 5, 12 и 15 по всем трем осям XX, YY, ZZ к ПЛК, а от них к операторной панели 20 и к ПК 21. С помощью операторной панели 20 задают режимы углового перемещения ИПиС 18 по всем трем осям XX, YY и ZZ, а также режимы работы климатической камеры 17. В режиме реального времени на персональном компьютере 21 отображается значение углового перемещения и колебания ТДПС и параметры ИПиС в пространстве. Производится сравнение показаний.
Таким образом, заявленный трехосный динамический поворотный стенд обеспечивает возможность исследовать и аттестовать приборы и системы стабилизации, навигации и ориентации, так как установочная площадка осуществляет угловые перемещения и колебания по всем трем осям пространства. ТДПС имеет раздельные режимы управления движением и режим мониторинга - сбор данных работы стенда и ИПиС.