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不受断电影响的高精度炮塔度测量系统及方法

阅读:986发布:2020-06-08

专利汇可以提供不受断电影响的高精度炮塔度测量系统及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种不受断电影响的高 精度 炮塔 角 度测量系统及方法,属于炮塔角度测量技术领域。本发明设计了一种不受断电影响的高精度炮塔角度测量系统及方法,它具有以下优点:一是因为该炮塔角度测量 传感器 不受炮塔座圈齿数匹配限制,通过设置座圈齿数和增速 齿轮 齿数,可实现任意座圈的炮塔角度值采集;二是支持炮塔角度传感器断电情况下旋转炮塔,再次通电使用后角度输出不受断电旋转炮塔影响,能够正确输出炮塔角度,该功能满足勤务保障要求。,下面是不受断电影响的高精度炮塔度测量系统及方法专利的具体信息内容。

1.一种不受断电影响的高精度炮塔度测量系统其特征在于,包括四个模:转动增速机构、二级光电编码器、角度计算模块和存储模块;
其中,在炮塔转动过程中,通过炮塔的转动增速机构实现炮塔座圈齿弧到二级光电编码器输入轴的转动传递,转动传递关系为:
所述二级光电编码器作为炮塔角度传感器,用于测量当前转动增速机构的角度;二级光电绝对编码器直接输出一级角度值和二级旋转圈数值;
所述角度计算模块用于根据二级光电编码器输出的数据、存储模块所存储的数据,计算出当前炮塔角度位置
所述存储模块用于周期性地存储二级光电编码器输出的一级角度值和二级旋转圈数,并存储二级旋转圈数过零次数N;其中,N的初始值为0,当二级旋转圈数逐渐增加到2n-1圈后,再次从0开始计数时,称为二级旋转圈数一次正向过零,每正向过零一次,将N值加1;当二级旋转圈数逐渐减小到0后,又从2n-1逐渐减小,称为二级旋转圈数一次反向过零,每反向过零一次,将N值减1;其中n为二级光电编码器的二级码盘的位数,二级光电编码器第一级码盘的位数为m。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,将所述角度计算模块、存储模块与二级光电编码器整合为一个计算处理单元。
3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述二级光电编码器为二级绝对式光电编码器。
4.如权利要求1或2或3所述的系统,其特征在于,对于1216型绝对式光电编码器,m=
16,n=12。
5.一种利用权利要求1至4中任一项所述的系统实现高精度测量坦克装甲车辆炮塔角度位置的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)设置一级码盘位数m和二级码盘位数n,配置炮塔座圈齿轮齿数Mp、二级光电编码器增速齿轮齿数Mc,记录一级码盘零位fd0,二级码盘零位sd0;
(2)设N为二级旋转圈数过零次数,初始值为0,当二级旋转圈数正向过零时,将N值加1;
反向过零时,将N值减1;
(3)存储模块周期性地存储二级光电编码器输出的一级转动角度值、二级旋转圈数,并存储当前二级旋转圈数过零次数值;若二级光电编码器断电后旋转炮塔,设再次上电后读取存储模块所存储的二级旋转圈数值为sd1,所存储的二级旋转圈数过零次数值为N1,上电后二级光电编码器输出二级旋转圈数sdt;存储模块依据sd1和sdt的数值范围,判断二级旋转圈数是否存在过零情况,若出现二级旋转圈数正向过零,将过零次数N1加1;若出现反向过零,则将过零次数N1减1;
(4)角度计算模块根据当前二级光电编码器输出的一级码盘数fdt和二级旋转圈数sdt,二级光电编码器的两级码盘位数m和n、二级光电编码器增速齿轮齿数Mc与炮塔座圈齿轮齿数Mp、二级旋转圈数过零次数值N,计算出炮塔的角度值并输出。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤四中,炮塔的角度值αt的计算公式为式(1):
选取适当R值使得角度
值αt位于0~360度之间。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述存储模块的更新过零次数值的操作只在每次上电后执行一次。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,在步骤四之后还包括步骤五、存储模块在断电前存储当前二级光电编码器的一级角度值和二级旋转圈数,以及二级旋转圈数过零次数值N。

说明书全文

不受断电影响的高精度炮塔度测量系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于炮塔角度测量技术领域,具体涉及一种不受断电影响的高精度炮塔角度测量系统及方法。

背景技术

[0002] 炮塔与底盘夹角是坦克装甲车辆不可缺少的参数之一,用于指示炮塔与底盘的相对位置。炮塔角度计算一般采用光电编码器+炮塔座圈齿弧传递机构构成。光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量传感器。光电编码器按刻度方法及信号输出形式可分为增量式、绝对式以及混合式三种。位置测量一般采用绝对式光电编码器,绝对式光电编码器又分为单级编码器和多级编码器,多级编码器是在单级编码器基础上增加了旋转圈数记录功能,如两级光电编码器的第一级编码器转动一圈代表360°,第一级编码器转满一圈后向第二级编码器输出数值加1表示圈数增加1圈。
[0003] 测量炮塔角度常用的一种方法,是将单级绝对式光电编码器通过减速机构与炮塔座圈齿弧连接,炮塔旋转带动绝对式光电编码器的码盘旋转,炮塔转动一圈带动绝对式光电编码器旋转一圈,绝对式光电编码器输出的码盘采集数值即为炮塔实际角度(通过编码器输出值置零后得到)。受编码器位数和减速机构传递精度的影响,这种方法测出的角度精度低,不能满足高精度炮塔角度数据测量需求。
[0004] 另一种方法,是将两级绝对式光电编码器通过增速机构与炮塔座圈齿弧连接,炮塔旋转带动光电编码器的码盘旋转,炮塔转动一圈带动光电编码器旋转多圈,光电编码器分别输出一级、二级编码器采集数值,角度计算程序计算当前炮塔底盘夹角。这种方法存在的问题,一是要求炮塔座圈齿数与编码器增速机构齿数匹配或需通过修改软件算法适配,影响了软件的通用性,二是在光电编码器断电后旋转炮塔,若不进行软件补偿计算则会造成炮塔角度测量值错误。因此设计一种用于坦克装甲车辆的通用型炮塔角度测量系统及方法并工程化,对应用具有重要的意义。

发明内容

[0005] (一)要解决的技术问题
[0006] 本发明要解决的技术问题是:如何设计一种在不受断电影响的前提下,能够适应通用多种炮塔的、实现高精度测量坦克装甲车辆炮塔角度位置的系统及方法。
[0007] (二)技术方案
[0008] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种不受断电影响的高精度炮塔角度测量系统,包括四个模:转动增速机构、二级光电编码器、角度计算模块和存储模块;
[0009] 其中,在炮塔转动过程中,通过炮塔的转动增速机构实现炮塔座圈齿弧到二级光电编码器输入轴的转动传递,转动传递关系为:
[0010]
[0011] 所述二级光电编码器作为炮塔角度传感器,用于测量当前转动增速机构的角度;二级光电绝对编码器直接输出一级角度值和二级旋转圈数值;
[0012] 所述角度计算模块用于根据二级光电编码器输出的数据、存储模块所存储的数据,计算出当前炮塔角度位置;
[0013] 所述存储模块用于周期性地存储二级光电编码器输出的一级角度值和二级旋转圈数,并存储二级旋转圈数过零次数N;其中,N的初始值为0,当二级旋转圈数逐渐增加到2n-1圈后,再次从0开始计数时,称为二级旋转圈数一次正向过零,每正向过零一次,将N值n
加1;当二级旋转圈数逐渐减小到0后,又从2 -1逐渐减小,称为二级旋转圈数一次反向过零,每反向过零一次,将N值减1;其中n为二级光电编码器的二级码盘的位数,二级光电编码器第一级码盘的位数为m。
[0014] 优选地,将所述角度计算模块、存储模块与二级光电编码器整合为一个计算处理单元。
[0015] 优选地,所述二级光电编码器为二级绝对式光电编码器。
[0016] 优选地,对于1216型绝对式光电编码器,m=16,n=12。
[0017] 本发明还提供了一种利用所述的系统实现高精度测量坦克装甲车辆炮塔角度位置的方法,包括以下步骤:
[0018] (1)设置一级码盘位数m和二级码盘位数n,配置炮塔座圈齿轮齿数Mp、二级光电编码器增速齿轮齿数Mc,记录一级码盘零位fd0,二级码盘零位sd0;
[0019] (2)设N为二级旋转圈数过零次数,初始值为0,当二级旋转圈数正向过零时,将N值加1;反向过零时,将N值减1;
[0020] (3)存储模块周期性地存储二级光电编码器输出的一级转动角度值、二级旋转圈数,并存储当前二级旋转圈数过零次数值;若二级光电编码器断电后旋转炮塔,设再次上电后读取存储模块所存储的二级旋转圈数值为sd1,所存储的二级旋转圈数过零次数值为N1,上电后二级光电编码器输出二级旋转圈数sdt;存储模块依据sd1和sdt的数值范围,判断二级旋转圈数是否存在过零情况,若出现二级旋转圈数正向过零,将过零次数N1加1;若出现反向过零,则将过零次数N1减1;
[0021] (4)角度计算模块根据当前二级光电编码器输出的一级码盘数fdt和二级旋转圈数sdt,二级光电编码器的两级码盘位数m和n、二级光电编码器增速齿轮齿数Mc与炮塔座圈齿轮齿数Mp、二级旋转圈数过零次数值N,计算出炮塔的角度值并输出。
[0022] 优 选 地 ,步 骤 四 中 ,炮 塔的 角度 值αt 的 计 算公 式 为 式 (1) :选取适当R值使得角度值αt
位于0~360度之间。
[0023] 优选地,所述存储模块的更新过零次数值的操作只在每次上电后执行一次。
[0024] 优选地,在步骤四之后还包括步骤五、存储模块在断电前存储当前二级光电编码器的一级角度值和二级旋转圈数,以及二级旋转圈数过零次数值N。(三)有益效果[0025] 本发明设计了一种不受断电影响的高精度炮塔角度测量系统及方法,它具有以下优点:一是因为该炮塔角度测量传感器不受炮塔座圈齿数匹配限制,通过设置座圈齿数和增速齿轮齿数,可实现任意座圈的炮塔角度值采集;二是支持炮塔角度传感器断电情况下旋转炮塔,再次通电使用后角度输出不受断电旋转炮塔影响,能够正确输出炮塔角度,该功能满足勤务保障要求附图说明
[0026] 图1为本发明的炮塔角度测量系统组成示意图;

具体实施方式

[0027] 为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
[0028] 如图1所示,本发明提供的一种不受断电影响的高精度炮塔角度测量系统包括四个模块:转动增速机构、二级光电编码器、角度计算模块和存储模块。
[0029] 其中,(1)转动增速机构
[0030] 在炮塔转动过程中,通过炮塔的转动增速机构实现炮塔座圈齿弧到二级光电编码器输入轴的转动传递,转动传递关系为:
[0031]
[0032] (2)二级光电编码器
[0033] 作为炮塔角度传感器,使用二级光电绝对编码器测量当前转动增速机构的角度。二级光电绝对编码器直接输出一级角度值和二级旋转圈数值。
[0034] (3)角度计算模块
[0035] 通过二级光电编码器输出的数据、存储模块所存储的数据,计算出当前炮塔角度位置。
[0036] (4)存储模块
[0037] 周期性地存储二级光电编码器输出的一级角度值和二级旋转圈数,并存储二级旋转圈数过零次数N;其中,N的初始值为0,当二级旋转圈数逐渐增加到(2n-1)圈后,再次从0开始计数时,称为二级旋转圈数一次正向过零,每正向过零一次,将N值加1;当二级旋转圈数逐渐减小到0后,又从(2n-1)逐渐减小,称为二级旋转圈数一次反向过零,每反向过零一次,将N值减1;其中n为二级光电编码器的二级码盘的位数,二级光电编码器第一级码盘的位数为m;
[0038] 所述角度计算模块、存储模块与二级光电编码器可以整合为一个计算处理单元。
[0039] 利用上述实现高精度测量坦克装甲车辆炮塔角度位置的方法,包括以下步骤:
[0040] (1)设置一级码盘位数m和二级码盘位数n,例如1216型绝对式二级光电编码器,一级码盘位数m=16,二级码盘位数n=12。配置炮塔座圈齿轮齿数Mp、二级光电编码器增速齿轮齿数Mc,记录一级码盘零位fd0,二级码盘零位sd0。
[0041] (2)设N为二级旋转圈数过零次数,初始值为0,当二级旋转圈数正向过零时,将N值加1;反向过零时,将N值减1;
[0042] (3)存储模块周期性地存储二级光电编码器输出的一级转动角度值、二级旋转圈数,并存储当前二级旋转圈数过零次数值;若二级光电编码器断电后旋转炮塔,设再次上电后读取存储模块所存储的二级旋转圈数值为sd1,所存储的二级旋转圈数过零次数值为N1,上电后二级光电编码器输出二级旋转圈数(或称为码盘数)sdt;存储模块依据sd1和sdt的数值范围,判断二级旋转圈数是否存在过零情况,若出现二级旋转圈数正向过零,将过零次数N1加1;若出现反向过零,则将过零次数N1减1;存储模块的上述操作只在每次上电后执行一次。
[0043] (4)角度计算模块根据当前二级光电编码器输出的一级码盘数fdt和二级旋转圈数sdt,二级光电编码器的两级码盘位数m和n、二级光电编码器增速齿轮齿数Mc与炮塔座圈齿轮齿数Mp、二级旋转圈数过零次数值N,计算出炮塔的角度值并输出。
[0044] 炮塔角度值αt的计算方法如式(1)所示:
[0045]
[0046] 选取适当R值使得角度值位于0~360度之间。
[0047] (5)存储模块在断电前存储当前二级光电编码器的一级角度值和二级旋转圈数,以及二级旋转圈数过零次数值N。
[0048] 本发明设计了一种不受断电影响的高精度炮塔角度测量系统及方法,适用于炮塔角度测量。它具有以下优点:一是因为该炮塔角度测量传感器不受炮塔座圈齿数匹配限制,通过设置座圈齿数和增速齿轮齿数,可实现任意座圈的炮塔角度值采集;二是支持炮塔角度传感器断电情况下旋转炮塔,再次通电使用后角度输出不受断电旋转炮塔影响,能够正确输出炮塔角度,该功能满足勤务保障要求。
[0049] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
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