一种刚性可调的三维测试转台及其刚性调试方法技术

本发明专利技术涉及一种刚性可调的三维测试转台及其刚性调试方法。解决现有方法存在的齿轮磨损严重、安装测试工作量大、设备造价高、磨损大、笨重以及通用性差、成本高等问题。采用力矩驱动组件与位置驱动组件配合的方式驱动方位轴、俯仰轴及横滚轴工作，针对不同重量的负载，通过力矩驱动组件预先给相应的驱动齿轮施加满足刚性需求的恒定正向旋转力矩，保证负载转矩不足以克服该恒定正向旋转力矩，同时根据转台动作命令，利用位置驱动组件驱动相应的驱动齿轮旋转，实现方位、俯仰及横滚调节；另外在旋转过程中，驱动齿轮啮合始终紧靠一侧旋转，可实现无间隙传动。适用于高精度惯导器件、光学模组、稳瞄系统及伺服机构的测试及校准。稳瞄系统及伺服机构的测试及校准。稳瞄系统及伺服机构的测试及校准。

【技术实现步骤摘要】
一种刚性可调的三维测试转台及其刚性调试方法


[0001]本专利技术涉及一种三维测试转台，具体涉及一种刚性可调的三维测试转台及其刚性调试方法。

技术介绍

[0002]对于测试用转台，要求其在一定承载范围内要具有较高的传动精度，如某测试惯导用二维转台关于运动部分的承载能力及传动精度要求如下：1)承载能力：≤100Kg；2)方位角回转精度：≤2
′
（主轴）；俯仰角回转精度≤3
′
；对传动精度影响较大的因素包括传动间隙。虽然利用同步带传动系统可以做到无间隙传动，但刚性较差，在负载质量较大时难以满足使用要求。因此针对较高负载，一般采用齿轮传动系统。目前，为了消除齿轮传动系统的传动间隙，一般采用双薄片齿轮，通过调节双薄片齿轮中心距来实现。可采用弹簧预紧调节方式，也可采用手动调节方式，弹簧预紧方式存在齿轮磨损严重，缩短转台的使用寿命的问题，手动调节方式存在安装测试时工作量大，对安装工人的技术要求很高，且无法补偿运动磨损的问题。
[0003]另外，当负载质量较大时，由于加减速和重力会产生较大的负载转矩，负载转矩并不是恒定值，变负载转矩的高精度传动要求转台传动系统无传动间隙并且有足够的刚性，一般实现高刚性的措施就是提高转台传动系统各零部件的刚性，造成设备笨重造价很高，如一般负载100Kg的测试台其总重量达到了数百公斤。同时，此类高刚性转台只能适用于特定负载，通用性较低，且当负载发生变化时，需要更换不同刚性的转台，使得使用成本较高，操作繁琐。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种可实现无间隙传动且旋转刚性可调的三维测试转台及其旋转刚性调节方法，以解决现有采用弹簧预紧调节方式消除传动间隙方法存在的齿轮磨损严重、采用手动调节方式存在的安装测试时工作量大以及目前此类高刚性转台设备造价高、磨损大、笨重以及通用性差、使用成本高等问题。
[0005]本专利技术三维测试转台，可以根据负载大小，自动调节旋转刚性，在长期工作中能保证无间隙传动、运转轻快、能耗低、成本低、磨损小、寿命长、能在较长的工作寿命内保证传动精度。
[0006]本专利技术的技术方案是提供一种刚性可调的三维测试转台，其特殊之处在于：包括底座、俯仰支架、横滚支架、工作台、方位轴、俯仰轴、横滚轴及MCU；上述俯仰支架通过方位轴固定在底座上；上述横滚支架通过俯仰轴固定在俯仰支架上；上述工作台通过横滚轴固定在横滚支架上；上述方位轴、俯仰轴、横滚轴上分别设有方位轴编码器、俯仰轴编码器和横滚轴编码器；
上述底座内设有方位驱动齿轮与方位驱动组件；上述方位驱动齿轮与方位轴固连；上述方位驱动组件包括共同驱动方位驱动齿轮的方位力矩驱动组件和方位位置驱动组件；上述方位力矩驱动组件用于根据MCU指令向方位驱动齿轮施加恒定正向旋转力矩，使方位驱动齿轮始终受到该正向旋转（可以是顺时针也可以是逆时针）力矩的作用；上述方位位置驱动组件用于根据MCU指令驱动方位驱动齿轮按照相应指令动作，实现方位调节；上述俯仰支架内设有俯仰力矩驱动齿轮、俯仰位置驱动齿轮、俯仰力矩驱动组件和俯仰位置驱动组件；上述俯仰力矩驱动齿轮和俯仰位置驱动齿轮分别固连在俯仰轴的两端；上述俯仰力矩驱动组件用于根据MCU指令向俯仰力矩驱动齿轮施加恒定正向旋转力矩，恒定正向旋转力矩等于满足负载刚性需求的力矩，使俯仰力矩驱动齿轮始终受到该正向旋转（可以是顺时针也可以是逆时针）力矩的作用；上述俯仰位置驱动组件用于根据MCU指令驱动俯仰位置驱动齿轮按照相应指令动作，实现俯仰调节；上述横滚支架内设有横滚力矩驱动组件、横滚位置驱动组件及横滚驱动齿轮；横滚驱动齿轮与横滚轴固连；上述横滚力矩驱动组件和横滚位置驱动组件共同驱动横滚驱动齿轮；上述横滚力矩驱动组件用于根据MCU指令向横滚驱动齿轮施加恒定正向旋转力矩，恒定正向旋转力矩等于满足负载刚性需求的力矩，使横滚驱动齿轮始终受到该正向旋转（可以是顺时针也可以是逆时针）力矩的作用；上述横滚位置驱动组件用于根据MCU指令驱动横滚驱动齿轮按照相应指令动作，实现横滚调节；上述MCU用于向方位驱动组件、俯仰力矩驱动组件、俯仰位置驱动组件、横滚力矩驱动组件及横滚位置驱动组件发送指令，实现方位、俯仰及横滚调节；同时根据方位轴编码器、俯仰轴编码器和横滚轴编码器的反馈，确定相应轴的传动误差，分别向方位力矩驱动组件、俯仰力矩驱动组件和横滚力矩驱动组件发送指令，调节输出力矩的大小，调整相应轴的旋转刚性，直至相应轴的传动误差满足设定要求。
[0007]进一步地，上述方位力矩驱动组件包括方位力矩伺服驱动器、方位力矩伺服电机、方位力矩行星减速器、方位力矩驱动齿轮及方位力矩编码器；上述方位力矩驱动齿轮与方位驱动齿轮啮合；上述方位力矩伺服驱动器用于接收MCU指令控制方位力矩伺服电机；上述方位力矩伺服电机工作在力矩伺服模式，用于在方位力矩伺服驱动器控制下经方位力矩行星减速器驱动方位力矩驱动齿轮作用于方位驱动齿轮；上述方位力矩编码器安装在方位力矩伺服电机上，用于给方位力矩伺服驱动器提供方位力矩伺服电机当前旋转角位置反馈；上述方位位置驱动组件包括方位位置伺服驱动器、方位位置伺服电机、方位位置行星减速器、方位位置驱动齿轮及方位位置编码器，上述方位位置驱动齿轮与方位驱动齿轮啮合；上述方位位置伺服驱动器用于接收MCU指令控制方位位置伺服电机；上述方位位置伺服电机工作在位置伺服模式，用于在方位位置伺服驱动器控制下经方位位置行星减速器驱动方位位置驱动齿轮作用于方位驱动齿轮；上述方位位置编码器安装在方位位置伺服电机上，用于给方位位置伺服驱动器提供方位位置伺服电机当前旋转角位置反馈。
[0008]进一步地，上述俯仰力矩驱动组件包括俯仰力矩伺服驱动器、俯仰力矩伺服电机、俯仰力矩行星减速器、俯仰力矩驱动轮及俯仰力矩编码器；上述俯仰力矩驱动轮与俯仰力矩驱动齿轮啮合；上述俯仰力矩伺服驱动器用于接收MCU指令控制俯仰力矩伺服电机；上述俯仰力矩伺服电机工作在力矩伺服模式，用于在俯仰力矩伺服驱动器控制下经俯仰力矩行星减速器驱动俯仰力矩驱动轮作用于俯仰驱动齿轮；上述俯仰力矩编码器安装在俯仰力矩
伺服电机上，用于给俯仰力矩伺服驱动器提供俯仰力矩伺服电机当前旋转角位置反馈；上述俯仰位置驱动组件包括俯仰位置伺服驱动器、俯仰位置伺服电机、俯仰位置行星减速器、俯仰位置驱动轮及俯仰位置编码器，上述俯仰位置驱动轮与俯仰位置驱动齿轮啮合；上述俯仰位置伺服驱动器用于接收MCU指令控制俯仰位置伺服电机；上述俯仰位置伺服电机工作在位置伺服模式，用于在俯仰位置伺服驱动器控制下经俯仰位置行星减速器驱动俯仰位置驱动轮作用于俯仰位置驱动齿轮；上述俯仰位置编码器安装在俯仰位置伺服电机上，用于给俯仰位置伺服驱动器提供俯仰位置伺服电机当前旋转角位置反馈。
[0009]进一步地，上述横滚力矩驱动组件包括横滚力矩伺服驱动器、横滚力矩伺服电机、横滚力矩行星减速器、横滚力矩驱动齿轮及横滚力矩编码器；上述横滚力矩驱动齿轮与横滚驱动齿轮啮合；上述横滚力矩伺服驱动器用于接收MCU指令控制横滚力矩伺服电机；上述横滚力矩伺服电机工作在力矩伺服模式，用于在横滚力矩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刚性可调的三维测试转台，其特征在于：包括底座（1）、俯仰支架（2）、横滚支架（3）、工作台（5）、方位轴（7）、俯仰轴（6）、横滚轴（4）及MCU（27）；所述俯仰支架（2）通过方位轴（7）固定在底座（1）上；所述横滚支架（3）通过俯仰轴（6）固定在俯仰支架（2）上；所述工作台（5）通过横滚轴（4）固定在横滚支架（3）上；所述方位轴（7）、俯仰轴（6）、横滚轴（4）上分别设有方位轴编码器（41）、俯仰轴编码器（42）和横滚轴编码器（43）；所述底座（1）内设有方位驱动齿轮（9）与方位驱动组件；所述方位驱动齿轮（9）与方位轴（7）固连；所述方位驱动组件包括共同驱动方位驱动齿轮（9）的方位力矩驱动组件（8）和方位位置驱动组件（10）；所述方位力矩驱动组件（8）用于向方位驱动齿轮（9）施加恒定正向旋转力矩，所述恒定正向旋转力矩等于负载满足刚性需求的力矩，使方位驱动齿轮（9）始终受到该恒定正向旋转力矩的作用；所述方位位置驱动组件（10）用于驱动方位驱动齿轮（9）按照相应指令动作，实现方位调节；所述俯仰支架（2）内设有俯仰力矩驱动齿轮（22）、俯仰位置驱动齿轮（21）、俯仰力矩驱动组件（23）和俯仰位置驱动组件（20）；所述俯仰力矩驱动齿轮（22）和俯仰位置驱动齿轮（21）分别固连在俯仰轴（6）的两端；所述俯仰力矩驱动组件（23）用于向俯仰力矩驱动齿轮（22）施加恒定正向旋转力矩，所述恒定正向旋转力矩等于满足负载刚性需求的力矩，使俯仰力矩驱动齿轮（22）始终受到该恒定正向旋转力矩的作用；所述俯仰位置驱动组件（20）用于驱动俯仰位置驱动齿轮（21）按照相应指令动作，实现俯仰调节；所述横滚支架（3）内设有横滚力矩驱动组件（26）、横滚位置驱动组件（24）及横滚驱动齿轮（25）；横滚驱动齿轮（25）与横滚轴（4）固连；所述横滚力矩驱动组件（26）和横滚位置驱动组件（24）共同驱动横滚驱动齿轮（25）；所述横滚力矩驱动组件（26）用于向横滚驱动齿轮（25）施加恒定正向旋转力矩，所述恒定正向旋转力矩等于负载满足刚性需求的力矩，使横滚驱动齿轮（25）始终受到该恒定正向旋转力矩的作用；所述横滚位置驱动组件（24）用于驱动横滚驱动齿轮（25）按照相应指令动作，实现横滚调节；所述MCU（27）用于向方位力矩驱动组件（8）、方位位置驱动组件（10）、俯仰力矩驱动组件（23）、俯仰位置驱动组件（20）、横滚力矩驱动组件（26）及横滚位置驱动组件（24）发送指令，实现方位、俯仰及横滚调节；同时根据方位轴编码器（41）、俯仰轴编码器（42）和横滚轴编码器（43）的反馈，确定相应轴的传动误差，分别向方位力矩驱动组件（8）、俯仰力矩驱动组件（23）和横滚力矩驱动组件（26）发送指令，调节输出力矩的大小，调整相应轴的旋转刚性，直至相应轴的传动误差满足设定要求。2.根据权利要求1所述的刚性可调的三维测试转台，其特征在于：所述方位力矩驱动组件（8）包括方位力矩伺服驱动器（29）、方位力矩伺服电机（17）、方位力矩行星减速器（18）、方位力矩驱动齿轮（19）及方位力矩编码器（16）；所述方位力矩驱动齿轮（19）与方位驱动齿轮（9）啮合；所述方位力矩伺服驱动器（29）用于接收MCU（27）指令控制方位力矩伺服电机（17）；所述方位力矩伺服电机（17）工作在力矩伺服模式，用于在方位力矩伺服驱动器（29）控制下经方位力矩行星减速器（18）驱动方位力矩驱动齿轮（19）作用于方位驱动齿轮（9）；所述方位力矩编码器（16）安装在方位力矩伺服电机（17）上，用于给方位力矩伺服驱动器（29）反馈方位力矩伺服电机（17）当前旋转角位置；所述方位位置驱动组件（10）包括方位位置伺服驱动器（28）、方位位置伺服电机（13）、
方位位置行星减速器（14）、方位位置驱动齿轮（15）及方位位置编码器（11），所述方位位置驱动齿轮（15）与方位驱动齿轮（9）啮合；所述方位位置伺服驱动器（28）用于接收MCU（27）指令控制方位位置伺服电机（13）；所述方位位置伺服电机（13）工作在位置伺服模式，用于在方位位置伺服驱动器（28）控制下经方位位置行星减速器（14）驱动方位位置驱动齿轮（15）作用于方位驱动齿轮（9）；所述方位位置编码器（11）安装在方位位置伺服电机（13）上，用于给方位位置伺服驱动器（28）反馈方位位置伺服电机（13）当前旋转角位置。3.根据权利要求2所述的刚性可调的三维测试转台，其特征在于：所述俯仰力矩驱动组件（23）包括俯仰力矩伺服驱动器（31）、俯仰力矩伺服电机、俯仰力矩行星减速器、俯仰力矩驱动轮（231）及俯仰力矩编码器；所述俯仰力矩驱动轮（231）与俯仰力矩驱动齿轮（22）啮合；所述俯仰力矩伺服驱动器（31）用于接收MCU（27）指令控制俯仰力矩伺服电机；所述俯仰力矩伺服电机工作在力矩伺服模式，用于在俯仰力矩伺服驱动器（31）控制下经俯仰力矩行星减速器驱动俯仰力矩驱动轮（231）作用于俯仰力矩驱动齿轮（22）；所述俯仰力矩编码器安装在俯仰力矩伺服电机上，用于给俯仰力矩伺服驱动器（31）提供俯仰力矩伺服电机当前旋转角位置反馈；所述俯仰位置驱动组件（20）包括俯仰位置伺服驱动器（30）、俯仰位置伺服电机、俯仰位置行星减速器、俯仰位置驱动轮（201）及俯仰位置编码器，所述俯仰位置驱动轮（201）与俯仰位置驱动齿轮（21）啮合；所述俯仰位置伺服驱动器（30）用于接收MCU（27）指令控制俯仰位置伺服电机；所述俯仰位置伺服电机工作在位置伺服模式，用于在俯仰位置伺服驱动器（30）控制下经俯仰位置行星减速器驱动俯仰位置驱动轮（201）作用于俯仰位置驱动齿轮（21）；所述俯仰位置编码器安装在俯仰位置伺服电机上，用于给俯仰位置伺服驱动器（30）反馈俯仰位置伺服电机当前旋转角位置。4.根据权利要求3所述的刚性可调的三维测试转台，其特征在于：所述横滚力矩驱动组件（26）包括横滚力矩伺服驱动器（33）、横滚力矩伺服电机、横滚力矩行星减速器、横滚力矩驱动齿轮（261）及横滚力矩编码器；所述横滚力矩驱动齿轮（261）与横滚驱动齿轮（25）啮合；所述横滚力矩伺服驱动器（33）用于接收MCU（27）指令控制横滚力矩伺服电机；所述横滚力矩伺服电机工作在力矩伺服模式，用于在横滚力矩伺服驱动器（33）控制下经横滚力矩行星减速器驱动横滚力矩驱动齿轮（261）作用于横滚驱动齿轮（25）；所述横滚力矩编码器安装在横滚力矩伺服电机上，用于给横滚力矩伺服驱动器（33）反馈横滚力矩伺服电机当前旋转角位置；所述横滚位置驱动组件（24）包括横滚位置伺服驱动器（32）、横滚位置伺服电机、横滚位置行星减速器、横滚位置驱动齿轮（241）及横滚位置编码器，所述横滚位置驱动齿轮（241）与横滚驱动齿轮（25）啮合；所述横滚位置伺服驱动器（32）用于接收MCU（27）指令控制横滚位置伺服电机；所述横滚位置伺服电机工作在位置伺服模式，用于在横滚位置伺服驱动器（32）控制下经横滚位置行星减速器驱动横滚位置驱动齿轮（241）作用于横滚驱动齿轮（25）；所述横滚位置编码器安装在横滚位置伺服电机上，用于给横滚位置伺服驱动器（32）提供横滚位置伺服电机当前旋转角位置反馈。5.根据权利要求4所述的刚性可调的三维测试转台，其特征在于：所述底座（1）为十字形箱体，所述方位驱动齿轮（9）位于十字形箱体的中心，所述方位力矩驱动组件（8）和方位位置驱动组件（10）相对设置在方位驱动齿轮（9）两侧；方位力矩驱动齿轮（19）与方位位置
驱动齿轮（15）在方位驱动齿轮（9）的相对两...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔红岗，邓耀初，贾振，
申请(专利权)人：西安星通通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：