Drei-Achs-Trägheits-Drehtisch ist die Schlüsselausrüstung für die Entwicklung, Prüfung und Kalibrierung von Kerngeräten wie Trägheits-Navigationssystem (INS), Gyroskop, Trägheitsmesseinheit (IMU), deren Leistung die Prüfgenauigkeit und Zuverlässigkeit von Trägheitsgeräten direkt bestimmt, die weit verbreitet in High-End-Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, militärische Ausrüstung und Präzisionsfertigung verwendet werden. In den zahlreichen Leistungsparametern des Drehachs-Trägheitsdrehtisches sind die Winkelgeschwindigkeit, die Beschleunigung und der Winkelbereich drei Kernindikatoren, die direkt mit den Arbeitseigenschaften und den Testanforderungen des getesteten Geräts übereinstimmen, bei der Auswahl muss das Fehlverständnis "je höher der Parameter, desto besser" aufgegeben werden, um die Spezifikationen der getesteten Teile, die Testszenarien und die Branchenstandards zu kombinieren. Ausgehend von der Kerndefinition von drei Parametern, der Selektionslogik, den Einflussfaktoren und praktischen Empfehlungen, bietet dieser Artikel den Praktikern in der Branche einen professionellen, landungsfähigen Selektionsrichtfaden, um redundante Hydrologie zu eliminieren und sich auf die wichtigsten Selektionspunkte zu konzentrieren.

Auswahlvoraussetzungen: Klare Kernanforderungen，Ankerung der Auswahlbenchmark

Die Kernlogik der Auswahl ist die "Anforderungsübereinstimmung" und nicht das Parameterstapeln. Bevor wir die drei Kernparameter erforschen, müssen wir zunächst zwei grundlegende Voraussetzungen klären, um Auswahlabweichungen zu vermeiden: Erstens ist es, die Kerntechnischen Parameter des gemessenen Teils zu klären, einschließlich des Winkelgeschwindigkeitsbereichs des gemessenen Gyroskops / IMU, des Beschleunigungsbereichs, des Arbeitspositionsbereichs usw., Dies ist die Kerngrundlage der Auswahl; Zweitens ist es klare Testszenarien, die Unterscheidung zwischen statischer Kalibrierung, dynamischer Simulation, Grenzleistungsprüfung und anderen Szenarien, wie zum Beispiel die semiphysische Simulation in der Luft- und Raumfahrt erfordert eine höhere dynamische Leistung, während die allgemeine industrielle IMU-Kalibrierung sich auf Genauigkeit und Stabilität konzentriert. Gleichzeitig ist es erforderlich, die einschlägigen Branchenstandards wie den militärischen Standard GJB 2884-97 "Allgemeine Spezifikation für die Simulation von Drehbewegungen mit drei Achsen" zu befolgen, um sicherzustellen, dass die Auswahl den Anforderungen der Prüfkonformität entspricht.

Zwei,Winkelgeschwindigkeit : Übereinstimmung mit der dynamischen Reaktion des Testteils，Genauigkeit und Reichweite ausgleichen

Definition und Auswahl des Kerns

Die Winkelgeschwindigkeit bezieht sich auf den Drehwinkel der Drehtische innerhalb der jeweiligen Achseinheiten, die Einheit ist ° / s, unterteilt in Drehzahlbereich, Drehzahlgenauigkeit, Drehzahlglattheit drei Schlüsselindikatoren, das Kernauswahlprinzip ist "die maximale Winkelgeschwindigkeit des gemessenen Teils abzudecken, die Prüfgenauigkeit und die Ausrüstungskosten zu berücksichtigen". Die Innen-, Mittel- und Außenrahmendrehzahl des Drehachs-Drehtisches ist in der Regel unterschiedlich, der Innenrahmendrehzahlbereich ist in der Regel der größte und der Außenrahme der kleinste, der je nach der Installationsposition des getesteten Teils und den Testanforderungen entsprechend entspricht.

(2) Wichtige Auswahlpunkte

1.   Auswahl der Messgröße: Die "maximale Winkelgeschwindigkeit des gemessenen Teils × Sicherheitskoeffizient (1,2 bis 1,5)" muss erfüllt werden, um zu vermeiden, dass eine unzureichende Messgröße zu einer Unfähigkeit führt, die Grenztest zu beenden, und um zu verhindern, dass eine zu große Messgröße zu einer Verschwendung von Indikatoren und zu erhöhten Kosten führt. Zum Beispiel ist die maximale Winkelgeschwindigkeit des gemessenen MEMS-Gyroskops ± 200 ° / s, die Winkelgeschwindigkeitsbereich der Drehtisch-Achse sollte ± 240 ° / s ~ ± 300 ° / s ausgewählt werden; Wenn es für die Inertierungsprüfung von Drohnen verwendet wird, kann die maximale Winkelgeschwindigkeit des gemessenen Teils 800 ° / s erreichen, muss ein Drehtisch mit einem Messbereich von nicht weniger als ± 1000 ° / s ausgewählt werden (Sicherheitskoeffizient 1,25). In praktischen Anwendungen beträgt der Geschwindigkeitsbereich des hochpräzisen Drehachssimulationsdrehtisches in der Regel 0,001 ° / s bis 400 ° / s im Innenrahmen, 0,001 ° / s bis 300 ° / s im Mittelrahmen und 0,001 ° / s bis 200 ° / s im Außenrahmen, was die meisten Testanforderungen in der Luft- und Raumfahrt und der Industrie abdecken kann.

2.   Genauigkeit und Glattheit: Geschwindigkeitsgenauigkeit wirkt sich direkt auf die Kalibrierungsgenauigkeit des Messteils aus, in der Regel mit relativen Fehlern ausgedrückt, die Genauigkeitsanforderungen für verschiedene Geschwindigkeitsbereiche sind unterschiedlich, zum Beispiel bei ω≤1 ° / s muss die Genauigkeit 2 × 10-3 erreichen (1 ° Durchschnittsmethode), bei ω≥10 ° / s muss die Genauigkeit 2 × 10-5 erreichen (360 ° Durchschnittsmethode). Die Geschwindigkeitsglättheit bestimmt die Signalstabilität beim dynamischen Test, die entsprechend der Empfindlichkeit des getesteten Teils angepasst werden muss, zum Beispiel der hohe Präzisionsfaser-Gyroskop-Test muss die Geschwindigkeitsglättheit ≤ 2 x 10-5 wählen, um Geschwindigkeitsschwankungen zu vermeiden, die Testfehler einführen.

3.   Besondere Szenarien: Niedrige Geschwindigkeitstests (z. B. 0,001 ° / s ~ 0,1 ° / s) müssen sich auf die niedrige Geschwindigkeitsglättheit des Drehtisches konzentrieren, um "Crawling" zu vermeiden; Hochgeschwindigkeitstests (z. B. ≥ 300 ° / s) müssen sich auf die Stabilität des Antriebssystems und die Abwärmeleistung des Drehtisches konzentrieren, um bei hoher Geschwindigkeit Schwingungen, Hitze und andere Probleme zu verhindern, die die Prüfgenauigkeit beeinflussen. Darüber hinaus muss die Auflösung der Winkelgeschwindigkeit auch den Bedürfnissen des gemessenen Teils entsprechen, normalerweise erfordert die Drehtischgeschwindigkeitsoplösung nicht weniger als 1/10 der Winkelgeschwindigkeitsoplösung des gemessenen Teils, zum Beispiel die Winkelgeschwindigkeitsoplösung des gemessenen Teils ist 0,001 ° / s, die Drehtischgeschwindigkeitsoplösung muss über 0,0001 ° / s erreichen.

III. Beschleunigung: Anpassung an die Anforderungen der dynamischen Simulation ，Gleichgewicht der Reaktionsgeschwindigkeit und der Lastfähigkeit

(1) Kerndefinition und Auswahlkern

Winkelbeschleunigung bezieht sich auf die Änderungsrate der Winkelgeschwindigkeit der Drehtische, in Einheit von ° / s², die dynamische Reaktionsfähigkeit des Drehtisches widerspiegelt, das Prinzip der Kernauswahlung ist "die Winkelbeschleunigungsgröße des gemessenen Teils zu entsprechen, die Lastfähigkeit und die Reaktionsgeschwindigkeit des Drehtisches zu berücksichtigen". Die Winkelbeschleunigung bestimmt direkt, ob der Drehtisch die Szenarien der Gestenmutation des Testteils in der praktischen Arbeit simulieren kann, wie z. B. Flugzeugabflug, Drehung, Notbremsen usw., deren Leistung eng mit dem Antriebsmotor, dem Antriebsmittel und dem Steuersystem des Drehtisches verbunden ist.

(2) Schlüsselwahl-Punkte

1.   Auswahl des Messbereichs: Im Einklang mit der Logik der Auswahl des Messbereichs der Winkelgeschwindigkeit muss die "maximale Winkelbeschleunigung des gemessenen Teils × Sicherheitskoeffizient (1,2 bis 1,5)" erfüllt werden. Die Winkelbeschleunigungsanforderungen der verschiedenen gemessenen Teile variieren stark, zum Beispiel die maximale Winkelbeschleunigung der gewöhnlichen industriellen IMU beträgt ± 500 ° / s², während die maximale Winkelbeschleunigung der Gyroskop im Bereich der Luft- und Raumfahrt ± 2000 ° / s² erreichen kann, muss der entsprechende Drehtisch den Winkelbeschleunigungsbereich ± 600 ° / s² ~ ± 3000 ° / s² wählen. In den tatsächlichen Produkten beträgt die maximale Winkelbeschleunigung des hochpräzisen Drehachs-Simulationsdrehtisches normalerweise den Innenrahmen ± 2500 ° / s², den Mittelrahmen ± 2000 ° / s² und den Außenrahmen ± 1500 ° / s², die sich an die dynamischen Testanforderungen von High-End-Inertierungsgeräten anpassen können.

2.   Reaktionsgeschwindigkeit und Linearität: Die Reaktionsgeschwindigkeit der Winkelbeschleunigung bestimmt, ob der Drehtisch eine schnelle Gestenmutation simulieren kann, die mit der dynamischen Reaktionszeit des Messteils übereinstimmen muss. Je kürzer die Reaktionszeit ist, desto geeigneter ist sie für den Test der dynamischen Simulation mit hoher Geschwindigkeit. Gleichzeitig muss die Linearität der Winkelbeschleunigung die Testanforderungen erfüllen, in der Regel erfordert die Linearität ≤ ± 0,1% FS, um zu vermeiden, dass nichtlineare Fehler die Genauigkeit der Testdaten beeinflussen. Darüber hinaus ist es notwendig, auf die Gleichheit der Bremsung des Drehtisches zu achten, um Stoße während der Bremsung zu verhindern, Schäden an den getesteten Teilen oder die Einführung von Testfehlern.

3.   Lasten und strukturelle Auswirkungen: Die Winkelbeschleunigungsleistung des Drehtisches wird von dem Lastgewicht und der Lastgröße beeinflusst, je größer die Last ist, desto niedriger ist die Winkelbeschleunigungsobergrenze. Daher müssen bei der Auswahl das Gewicht und die Montagegröße des Messteils kombiniert werden, um sicherzustellen, dass der Drehtisch bei Nennlast den gewünschten Winkelbeschleunigungsbereich erreicht. Zum Beispiel ist das Gewicht des gemessenen Teils (einschließlich Werkzeugs) 45 kg, müssen Sie eine Nennlast von nicht weniger als 45 kg auswählen, und unter dieser Last kann die Zielwinkelbeschleunigung immer noch erreicht werden, während Sie die Drehachsenkreuzung des Drehtisches berücksichtigen müssen (in der Regel erfordert R0,5 mm innerhalb der Kugel) und die Vertikalität des Achssystems, um zu vermeiden, dass Belastungsabweichungen die Winkelbeschleunigungsleistung beeinflussen.

4. Winkelbereich: Abdeckung der Arbeitsposition des Testteils，Für Installations- und Testszenarien

Definition und Auswahl des Kerns

Der Winkelbereich (Winkelbereich) bezieht sich auf den größten Winkelbereich, den sich die Achsen des Drehtisches drehen können, der in kontinuierliche Drehung und begrenzte Winkelformen unterteilt ist, und das Kernprinzip der Auswahl ist "die gesamte Arbeitsposition des Messteils abdecken, um den Installationsraum und die Bequemlichkeit der Prüfung zu berücksichtigen". Drei Achsen des Drehtisches (in der Regel Rollachse, Neigungsachse, Lenkwachse) haben einen unterschiedlichen Winkelbereich und müssen je nach den Bedürfnissen des Messteils ausgewählt werden, während das Problem der Störungen des Achssystems berücksichtigt wird, um einen Konflikt zwischen den Positionsgrenzen bei der Mehrachsverbindung zu vermeiden.

2) Schlüsselwahl

1.   Auswahl des Messbereichs: Der tatsächliche Arbeitsbereich des Testteils muss vollständig abgedeckt werden, um die Gestenblinde zu vermeiden. Zum Beispiel ist der Neigungswinkelbereich des Inertierungssystems der Drohne ± 90 °, der Lenkwinkelbereich ± 180 °, der Rollenwenkelbereich ± 360 °, der entsprechende Drehtisch muss den Schwenkwinkelbereich der Neigungsachse ± 90 °, der Lenkwachse ± 180 °, der kontinuierliche Drehung der Rollenwechse ± 360 ° wählen; Bei statischer Kalibrierung kann der Winkelbereich entsprechend den Kalibrierungsanforderungen reduziert werden, um die Gerätekosten zu senken. In praktischen Anwendungen unterstützen einige Drehachse-Drehtische drehachsige kontinuierliche unbegrenzte Drehung und können sich an Szenarien anpassen, die eine vollständige Positionssimulation erfordern, wie zum Beispiel die semiphysikalische Simulation von Flugzeugen.

2.   Schachtensinterferenzen und Montageraum: Bei der Auswahl müssen Sie sich auf die Strukturform des Drehtisches (z. B. die vertikale UOO-Struktur) konzentrieren, um Winkelstörungen bei mehrachsigen Verbindungen zu vermeiden, die dazu führen, dass die Zielposition nicht erreicht werden kann. Gleichzeitig muss die Installationsgröße des getesteten Teils kombiniert werden, um sicherzustellen, dass der Installationsraum des Drehtisches ausreichend ist, zum Beispiel die Größe des getesteten Teils ist 400mm x 400mm x 400mm, müssen Sie die Installationsraum der Last nicht kleiner als die Größe des Drehtisches auswählen, um die Beschränkung des Winkelbereichs nach der Installation zu vermeiden. Darüber hinaus muss die Winkelgenauigkeit auch den Testanforderungen entsprechen, in der Regel erfordert die Winkelgenauigkeit ≤ ± 0,001 °, die wiederholbare Genauigkeit ≤ ± 0,0005 °, um eine genaue Positionierung der Geste sicherzustellen.

3.   Spezielle Szenarienanpassung: Für Testszenarien, die eine langfristige kontinuierliche Drehung erfordern (z. B. Gyroskop-Langzeitstabilitätstest), müssen Sie einen Drehtisch wählen, der eine 360 ° kontinuierliche Drehung unterstützt und eine Selbstsperrfunktion hat, um eine Gestenverschiebung während der Drehung zu vermeiden; Für hochpräzise Kalibrierungsszenarien muss man sich auf die Drehgenauigkeit des Drehtisches konzentrieren (in der Regel ± 0,001 ° ~ ± 0,002 °), um die Genauigkeit der Winkelpositionierung zu gewährleisten, während man den Drehtisch mit einem absoluten Encoder auswählen kann, der nach Stromausfall keine Nullkalibrierung erfordert, um die Testeffizienz zu verbessern.

5. Zusammenarbeit der drei Parameter: Vermeidung von Fehlern，Optimale Übereinstimmung

Winkelgeschwindigkeit, Beschleunigung und Winkelbereich sind keine unabhängigen Auswahl, alle drei müssen zusammenpassen und gleichzeitig die Eigenschaften des Testteils, die Testszenarien und das Kostenbudget kombinieren, um die folgenden häufigen Auswahlfehler zu vermeiden:

1.   Fehler 1: Je höher die Parameter, desto besser. Zu hohe Parameter führen zu erheblichen Kostenerhöhungen und können zu Leistungsverlust führen. Zum Beispiel müssen die gewöhnlichen industriellen IMU-Tests keine Drehtische mit einer Winkelbeschleunigung von ≥ 2000 ° / s² und einer Winkelgeschwindigkeit von ≥ 400 ° / s auswählen, um die Anforderungen zu erfüllen und gleichzeitig die Beschaffungs- und Wartungskosten zu senken.

2.   Fehler 2: Die Synergieleistung des Achssystems zu ignorieren. Einige Auswahl konzentriert sich nur auf die einzelnen Achsparameter und ignoriert die Leistungs-Synergie bei der Mehrachsverbindung, was zu Problemen wie Gesteninterferenzen und Abnahme der Genauigkeit während des Testprozesses führt. Zum Beispiel erfüllen die Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung des Drehtisches die Anforderungen, aber bei einer Mehrachsverbindung beschränkt die Winkelgeschwindigkeit des äußeren Rahmens die innere Rahmenbeschleunigung und kann die komplexe Gestensimulation nicht abgeschlossen werden.

3.   Missverständnis 3: Umgebungs- und Standardanforderungen ignorieren. In speziellen Testumgebungen wie Hochtemperatur, Tieftemperatur und Vakuum werden die drei Parameter des Drehtisches beeinflusst, bei der Auswahl muss ein spezieller Drehtisch ausgewählt werden, der sich der Umgebung anpasst; Gleichzeitig müssen Industriestandards, wie z. B. militärische Prüfungen, die den Standards GJB 2884-97 und GJB 1801-93 entsprechen, strikt eingehalten werden, um sicherzustellen, dass die Prüfdaten effektiv sind.

4.   Mythos 4: Die Kreuzstörungen ignorieren. Drei Achsen orthogonal Grad (Kreuzwelle Empfindlichkeit) des Drehtisches wird die Prüfgenauigkeit der drei großen Parameter beeinflussen, idealerweise sollten die drei Achsen vollständig orthogonal sein, die tatsächliche Auswahl muss sich auf die Kreuzwelle Empfindlichkeit Indikatoren (in der Regel ≤1%) konzentrieren, um die Bewegung einer Achse zu vermeiden, die die Messung der Parameter der anderen Achsen stört.

6. Auswahl Zusammenfassung und praktische Empfehlungen

Der Auswahlkern des Drehachsen-Trägheitsdrehtisches ist "Bedarfsorientiert, Parametermatchen, Synergie", die Auswahl der drei großen Parameter Winkelgeschwindigkeit, Beschleunigung und Schwingwinkelbereich muss sich um die Kernindikatoren und die Testszenarien der getesteten Teile erstrecken, spezifische praktische Empfehlungen sind wie folgt:

1.   Voruntersuchung: Definition der Winkelgeschwindigkeit, Beschleunigung und Arbeitshaltungsmessbereich des gemessenen Teils, Kämmung der Testszenarien (statisch / dynamisch, konventionell / grenzüberschränkend, einachsige / mehrachsige Verbindungen), Bestimmung des Sicherheitskoeffizienten und der Genauigkeitsanforderungen, sowie Überprüfung der relevanten Industrienormen und Klarheit der Konformitätsanforderungen.

2.   Parameter-Übereinstimmung: Nach dem Prinzip des "Maximalparameters des getesteten Teils × 1,2 ~ 1,5" wird der Messbereich der drei Parameter vorläufig bestimmt, dann werden Genauigkeit, Reaktionsgeschwindigkeit, Lastfähigkeit und andere Details kombiniert, um das Modell des Drehtisches zu filtern, das den Anforderungen entspricht, und sich auf die Parameter des inneren, mittleren und äußeren Rahmens zu konzentrieren, um sicherzustellen, dass es mit der Installationsposition des getesteten Teils übereinstimmt.

3.   Leistungsverprüfung: vor der Auswahl muss der Hersteller einen Parameterprüfungsbericht zur Verfügung stellen, um die Geschwindigkeitsgenauigkeit des Drehtisches, die Linearität der Winkelbeschleunigung, die Winkelgenauigkeit und andere Indikatoren zu überprüfen, um bei Bedarf Feldtests durchzuführen, um sicherzustellen, dass die Parameter den Standard entsprechen; Gleichzeitig wird die Leistung von Antriebssystemen, Steuersystemen und elektrisch leitenden Gleitringen des Drehtisches überprüft, um langfristige Betriebsstabilität zu gewährleisten.

4.   Kostenkontrolle: unter der Voraussetzung, die Testanforderungen zu erfüllen, bevorzugen Sie die Auswahl von Geräten, die mit Parametern übereinstimmen und leistungsstabil sind, um zu vermeiden, dass die blinde Verfolgung hoher Parameter zu Kostenverschwendung führt; Gleichzeitig berücksichtigen Sie die Betriebskosten und Wartungskosten der Ausrüstung und die Kalibrierungskosten, wählen Sie nach dem Verkauf einen Hersteller aus, der den Industriestandards entspricht, um sicherzustellen, dass die Ausrüstung langfristig zuverlässig funktioniert.

Zusammenfassend ist die Auswahl eines dreichsigen Trägheitsschwenktisches ein systematisches Projekt, wobei die Übereinstimmung von Winkelgeschwindigkeit, Beschleunigung und Winkelbereich die Effizienz und Genauigkeit der Testarbeit direkt bestimmt. Nur auf der Grundlage der Bedürfnisse der getesteten Teile, der Einhaltung von Branchenstandards und der Balance zwischen Leistung und Kosten können Sie die am besten geeignete Ausrüstung auswählen, die zuverlässige Unterstützung für die Entwicklung, Prüfung und Kalibrierung von Trägheitsgeräten bietet.