專利名稱：交會對接運動模擬器二維傾斜測量系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測量設備，特別是一種交會對接運動模擬器二維QD)傾斜測量系統(tǒng)。
背景技術：
“交會對接運動模擬器測試”項目中檢測是必不可少的，但“行車平動中的平行狀態(tài)”的檢測，由于行車運行軌道的結構復雜，影響行車運行狀態(tài)的因素也較多，因此還須針對各測試內容開發(fā)相應的控制及處理軟件，以實現對傳感器的控制、同步、數據采集、檢測結果分析及可視化等檢測目標。傾傳感器經常用于系統(tǒng)的水平測量，從工作原理上可分為“固體擺”式、“液體擺” 式、“氣體擺”式三種傾斜傳感器。在重力場中，固體擺的敏感質量是擺錘質量，液體擺的敏感質量是電解液，而氣體擺的敏感質量是氣體。因此，無論何種類型的傳感器，基本原理都是通過一定的方法去感知敏感質量在水平與傾斜狀態(tài)的變化。但至今未見有將傳感器用于檢測“行車平動中的平行狀態(tài)”的公開報導，那么如何將傳感器用于“行車平動中的平行狀態(tài)”檢測呢？

發(fā)明內容
針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種交會對接運動模擬器二維傾斜測量系統(tǒng)，可有效解決“交會對接運動模擬器測試”測試中的“行車平動中的平行狀態(tài)”檢測問題。本發(fā)明其解決的技術方案是，包括計算機和傳感器，計算機經第一通訊接口網線接第一 τ/c轉換器，第一 τ/c轉換器接第一網絡電源，并經第二通訊接口網線接第二 τ/c轉換器，第二 Τ/c轉換器接第二網絡電源，第二 τ/c轉換器上接有第三τ/c轉換器、第一傳感器和第二傳感器，第三Τ/c轉換器同第三傳感器和第四傳感器相連，第一傳感器與第二傳感器在同一平面上正交安裝，第三傳感器與第四傳感器在同一平面上正交安裝，分別構成一體的二維傾斜傳感器結構，二維的傾斜傳感器結構分別裝在Y向橫梁和Z向立柱上，由計算機經測量軟件對Y向橫梁和Z向立柱傾斜情況進行測量的信號進行處理，實現對外向橫梁及Z向立柱傾斜情況的檢測，所說的傳感器正交安裝是，在立方體相鄰兩側面上垂直錯開打兩個洞，將兩個傳感器分別置于兩個洞內，使兩個傳感器在同一平面正交，分別感知正交方向上傾斜角度，立方體一端部上有帶導向槽的固定螺桿構成二維傾斜傳感器結構，在Y 向橫梁或Z向立柱上開一個直徑與固定螺桿直徑相配應的孔，固定螺桿旋入孔內固定。本發(fā)明結構獨特，安裝使用方便，測量精確，效果好，是行車平動中的平行狀態(tài)檢測上的創(chuàng)新。四、說明書附1為本發(fā)明的結構示意圖。圖2為本發(fā)明兩個傳感器的裝配示意圖。圖3為本發(fā)明二維傾斜傳感器裝配示意圖。
圖4為本發(fā)明的二維傾斜傳感器Y向橫梁傾斜及滾動檢測示意圖。圖5為本發(fā)明的二維傾斜傳感器Z向立柱及擺動檢測示意圖。圖6為本發(fā)明的的二維OD)測量系統(tǒng)軟件框式圖。圖7為本發(fā)明的測量系統(tǒng)軟件流程圖。
五具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細說明。由

圖1-圖6所示，本發(fā)明包括計算機和傳感器，計算機1經第一通訊接口網線 RS232接第一 T/C轉換器4a，第一 T/C轉換器接第一網絡電源3a，并經第二通訊接口網線 RS485接第二 T/C轉換器4b，第二 T/C轉換器接第二網絡電源北，第二 T/C轉換器上接有第三T/C轉換器4C、第一傳感器6a和第二傳感器6b，第三T/C轉換器同第三傳感器6c和第四傳感器6d相連，第一傳感器與第二傳感器在同一平面上正交安裝，第三傳感器與第四傳感器在同一平面上正交安裝，分別構成一體的二維傾斜傳感器結構A、B，二維的傾斜傳感器結構分別裝在Y向橫梁12和Z向立柱13上，由計算機經測量軟件對Y向橫梁和Z向立柱傾斜情況進行測量的信號進行處理，實現對外向橫梁及Z向立柱傾斜情況的檢測，所說的傳感器正交安裝是，在立方體7相鄰兩側面上垂直錯開打兩個洞，將兩個傳感器6a、6b或6c、 6d分別置于兩個洞內，使兩個傳感器在同一平面正交，分別感知正交方向上傾斜角度，立方體一端部上有帶導向槽11的固定螺桿10構成二維傾斜傳感器結構，在Y向橫梁或Z向立柱上開一個直徑與固定螺桿10直徑相配應的孔，固定螺桿旋入孔內固定。所說的第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器6a、6b、6c均為瑞士 WYLER傾斜傳感器；所說的傾斜測量是γ向橫梁在運動中繞X軸的滾動幅度的測量；Y向橫梁在運行中繞y 軸的滾動幅度的測量；Z向立柱在運行中的前后傾斜幅度的測量；Z向立柱在運行中出現左右擺動幅度的測量。所說的測量軟件是九自由度運動模擬器二維傾斜測量系統(tǒng)軟件，由如下部分組成由功能調用接口、數據管理接口組成的主測試軟件接口模塊部分，由端口設置、傳感器狀態(tài)檢測、傳感器初始化組成的硬件管理模塊部分，由時鐘數據采集、靜態(tài)數據采集和動態(tài)數據采集組成的數據采集模塊部分，由數據濾波及內插、平行狀態(tài)評價，報表、圖形結果輸出和為主測試程序提供檢測分量組成的數據處理與分析模塊部分(各部分模塊均是現有技術，市售產品，本發(fā)明在于將各模塊創(chuàng)新性的組合在一起，構成二維傾斜測量軟件)；其具體流程如圖6所示開始后，經系統(tǒng)初始化，發(fā)出數據采集指令，是靜止？或運動？靜止狀態(tài)采集或運動狀態(tài)采集，給出時間同步信號，當運動狀態(tài)采集時經數據處理，由行車平動模擬顯示后結束，若是，給出綜合評價，成果輸出，若否，返回運動狀態(tài)采集，重新進行處理， 當靜止狀態(tài)采集時，經數據處理后結束，若是，經各行程間圖形顯示后，給出綜合評價，成果輸出，若否，返回靜止狀態(tài)采集，重新進行處理。所說的瑞士WLYER傳感器(市售產品)，其內部結構由阿基米德螺旋彈簧懸掛的擺錘，安置在兩個電極之間。依靠系統(tǒng)的傾斜位置，擺動擺錘離開零點，通過改變擺錘和兩個電極之間的電容，將可以得到的頻率用作原始信號，來探測被測量的角度。由于瑞士 WLYER傳感器為為一維傳感器，為實現對Y橫梁及Z向立柱的二維傾斜測量，需要分別在Y橫梁及Z向立柱上各自安裝兩個傾斜傳感器。Y橫梁及Z向立柱上的安裝方式一樣，具體安裝形式見圖4、圖5所示，兩個傾斜傳感器在同一平面上，正交組成二維傾斜傳感器，見圖2所示。由于“行車平動中的平行狀態(tài)”的檢測分四個分量進行檢測，即a. Y向橫梁在運行中繞X軸的滾動幅度；b. Y向橫梁在運行中繞Y軸的滾動幅度；c. Z向立柱在運行中的前后傾斜幅度；d. Z向立柱在運行中出現左右擺動幅度。因此，本發(fā)明中使用4個WYLER傾斜傳感器，分別至于Y向橫梁和Z向立柱上，通過工裝，使每兩個傳感器在同一平面上正交，來分別感知正交方向上的傾斜角度，通過傳感器與計算機的連接，實時采集傳感器的輸出信號，進而評定被檢測工件的狀態(tài)。兩個一維的傳感器正交安裝，可組成2D的傾斜傳感器，為實現正交的安裝，是在一個正方體相鄰的側面上按照一定尺寸分別開孔，使得傳感器能剛好裝配進去，裝配好的外觀如圖3所示，在Y向橫梁適當的位置鉆孔，尺寸與固定螺桿的外徑相同，而后將固定螺桿插入，并靠導向槽的引導，將二維傳感器置于正確的位置。具體的裝配方法可根據作業(yè)現場的實際情況而定。在2D傾斜測量系統(tǒng)中，由于被測量對象的特殊性及其幾何關系的復雜性，決定了數據采集和處理軟件的特殊性，雖然WLYER公司為其傳感器配有通用的數據采集軟件可供使用，但為解決行車平動中平行狀態(tài)的測量，最好還是采用圖6圖7所示的專用的配套軟件。以保持九自由度運動模擬器綜合測試中關于“行車運行中平行狀態(tài)”檢測項目的順利實施。軟件的研制目的，主要為多個傾斜傳感器通過軟件的管理和控制，實現對傳感器的動、靜態(tài)數據采集，數據存儲與管理，同時對數據進行分析處理，獲取各測試數據結果，提供設備管理、數據管理與分析、測試結果輸出的人機交互界面，并以數據以及2D、3D圖形化的形式輸出測試結果。2D傾斜測量系統(tǒng)基于Microsoft VC++6. 0集成開發(fā)平臺，軟件主要有四大功能模塊組成如圖6所示，分別為與主測試軟件接口模塊、硬件管理模塊、數據采集模塊和數據處理與分析模塊。與主測試軟件接口模塊主要提供與上位機(或上層管理軟件)的的接口，其中包括功能調用接口、數據共享接口。在主測試軟件設計時，已有“2D傾斜測量系統(tǒng)”的功能調用語句，因此，功能調用接口只需提供相應的響應語句即可完成調用功能；主測試軟件為大型系統(tǒng)軟件，統(tǒng)一管理整個測試系統(tǒng)各分項的測試項目，對系統(tǒng)內的數據也統(tǒng)一建庫管理， 數據庫采用MicrosoftAccess 2000以上版本進行數據管理，采用SQL語言進行數據查詢。 在“2D傾斜測量系統(tǒng)”中的數據共享接口只是按照一定的規(guī)則對主測試系統(tǒng)的數據庫進行數據的存取。硬件管理模塊主要是為傳感器與計算機之間提供正常的通訊保障，主要包括通訊參數的設置、傳感器初始狀態(tài)的檢測等功能。數據采集模塊主要分為靜態(tài)的數據采集與動態(tài)的數據采集，動態(tài)的數據采集相對較為復雜，計算機在采集傳感器信號的同時，要同步采集傳感器的時間和運行速度的參數， 因為在動態(tài)時，被檢物件的傾斜量是和位置相關的，因此，擬計劃采用主測試系統(tǒng)中的時間
5同步模塊來完成傳感器數據采集時間(或位置)的確定。數據處理與分析模塊是“2D傾斜測量系統(tǒng)”的主要模塊，模塊包括對原始數據的存檔、對粗差數據的判斷與剔除、對可用數據的濾波及內插，而后經過一定的數學模型的轉換，使觀測數據轉化為被檢對象的傾斜參量，由此對被檢對象作出評價；另外，根據對象的傾斜參量，還要模擬出被檢對象的傾斜軌跡，以便直觀的對其作出評價。遵循主測試系統(tǒng)的要求，數據處理與分析模塊還要提供數據報表于成果輸出、交換的功能。數據分析報表基于 Microsoftfford 或 Microsoft Excel 進行 艮表輸出。依據前述功能模塊需要實現的功能，系統(tǒng)軟件流程如圖7所示。以上軟件流程圖的設計為2D傾斜測量系統(tǒng)功能實現的基本的要求，實際需要的功能應根據實際開發(fā)中的需求進行部分調整。在“2D傾斜測量系統(tǒng)”中，由于采集數據的需要，傳感器與計算機的通訊非常頻繁， 如何保證數據的正確傳輸與接收，是必須考慮的問題。目前，在工業(yè)領域中，最具影響力的現場總線有有 5 種，分別是 FF、Profitbus, HART、CAN 和 LonWorks，其中 CAN (Control Ier AreaNetwork控制局域網絡)是德國Bosch 6公司1993年推出的，主要應用于汽車監(jiān)控、 開關量控制、制造業(yè)等，適用于實時性要求很高的小型網絡，且開發(fā)工具廉價，數據傳輸采用雙絞線即可實現遠距離實時傳輸，因此本發(fā)明中采用CAN總線。硬件接口電路類型采用 RS-485、RS-232、RS-422接口，在WLYER的傾斜傳感器中通訊接口為RS-485，該類接口可方便地實現多設備的互聯。由上述情況給出，本發(fā)明“2D傾斜測量系統(tǒng)”，以高精度傾斜傳感器為系統(tǒng)硬件基礎，通過軟件對其控制及數據采集，獲取被檢測對象在靜態(tài)、動態(tài)條件下的二維傾斜數據， 并同時實現傾斜數據與時間或位置的關聯，以輔助完成“九自由度運動模擬器測試”項目中的“行車平動中的平行狀態(tài)”檢測，測量精度高，其測量精度的技術指標如下測量范圍靜態(tài)士1°，動態(tài)士1°分辨率靜態(tài)0.0002° 動態(tài)0. 0004°重復性靜態(tài)0.0003° 動態(tài)0. 0003°測量精度靜態(tài)0. 0004°動態(tài)0. 0008°單位制采用國際單位制角度單位制度(十進制和六十進制)長度單位制米(毫米/米)表1列出部分傾斜傳感器產品性能指標。表1傾斜傳感器產品
權利要求
1.一種交會對接運動模擬器二維傾斜測量系統(tǒng)，包括計算機和傳感器，其特征在于，計算機(1)經第一通訊接口網線(RS23》接第一 T/C轉換器( )，第一 T/C轉換器接第一網絡電源(3a)，并經第二通訊接口網線(RS480接第二 T/C轉換器(4b)，第二 T/C轉換器接第二網絡電源C3b)，第二 T/C轉換器上接有第三T/C轉換器(4C)、第一傳感器(6a)和第二傳感器(6b)，第三T/C轉換器同第三傳感器(6c)和第四傳感器(6d)相連，第一傳感器與第二傳感器在同一平面上正交安裝，第三傳感器與第四傳感器在同一平面上正交安裝，分別構成一體的二維傾斜傳感器結構(A、B)，二維的傾斜傳感器結構分別裝在Y向橫梁(12)和 Z向立柱(1 上，由計算機經測量軟件對Y向橫梁和Z向立柱傾斜情況進行測量的信號進行處理，實現對外向橫梁及Z向立柱傾斜情況的檢測，所說的傳感器在同一平面上正交安裝是，在立方體(7)相鄰兩側面上垂直錯開打兩個洞，將兩個傳感器(6a、6b或6c、6d)分別置于兩個洞內，使兩個傳感器在同一平面正交，分別感知正交方向上傾斜角度，立方體一端部上有帶導向槽(11)的固定螺桿(10)構成二維傾斜傳感器結構，在Y向橫梁或Z向立柱上開一個直徑與固定螺桿(10)直徑相配應的孔，固定螺桿旋入孔內固定。
2.根據權利要求1所述的交會對接運動模擬器二維傾斜測量系統(tǒng)，其特征在于，所說的所說的第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器(6a、6b、6c)均為瑞士 WYLER傾斜傳感器。
3.根據權利要求1所述的交會對接運動模擬器二維傾斜測量系統(tǒng)，其特征在于，所說的傾斜測量是γ向橫梁在運動中繞X軸的滾動幅度的測量；Y向橫梁在運行中繞y軸的滾動幅度的測量；Z向立柱在運行中的前后傾斜幅度的測量；Z向立柱在運行中出現左右擺動幅度的測量。
4.根據權利要求1所述的交會對接運動模擬器二維傾斜測量系統(tǒng)，其特征在于，所說的測量軟件是九自由度運動模擬器二維傾斜測量系統(tǒng)軟件，由如下部分組成由功能調用接口、數據管理接口組成的主測試軟件接口模塊部分，由端口設置、傳感器狀態(tài)檢測、傳感器初始化組成的硬件管理模塊部分，由時鐘數據采集、靜態(tài)數據采集和動態(tài)數據采集組成的數據采集模塊部分，由數據濾波及內插、平行狀態(tài)評價，報表、圖形結果輸出和為主測試程序提供檢測分量組成的數據處理與分析模塊部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及交會對接運動模擬器二維傾斜測量系統(tǒng)，可有效解決“交會對接運動模擬器”測試中的“行車平動中的平行狀態(tài)”檢測問題，該系統(tǒng)是計算機經通訊接口網線接T/C轉換器，T/C轉換器上接有第二網絡電源和傳感器，每兩個傳感器在同一平面上正交安裝，構成二維傾斜傳感器，二維傾斜傳感器分別裝在Y向橫梁和Z向立柱上，由計算機經測量軟件對Y向橫梁和Z向立柱傾斜情況進行測量的信號進行處理，實現對外向橫梁及Z向立柱傾斜情況的檢測，所說的正交是，在立方體相鄰兩側面上開兩個洞，將兩個傳感器分別置于兩個洞內，使兩個傳感器在同一平面正交，本發(fā)明結構獨特，安裝使用方便，測量精確，效果好，是行車平動中的平行狀態(tài)檢測上的創(chuàng)新。
文檔編號G01C9/10GK102168971SQ20101060330
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權日2010年12月24日
發(fā)明者張麗華, 曹冬雨, 王京海, 范生宏, 陳繼華 申請人:鄭州辰維科技股份有限公司