La tourelle d'essai à deux axes est un équipement de précision clé dans les domaines de l'aérospatiale, de la navigation inertielle, de la fabrication haut de gamme et de la recherche sur les capteurs, dont la fonction principale est de fournir une position angulaire, une vitesse angulaire et une référence de mouvement dynamique de haute précision pour les charges telles que les dispositifs inertiels (gyroscopes, accéléromètres), les têtes de guidage, les pods optoélectroniques, etc., afin de compléter l'étalonnage, les tests et l'évaluation des performances. Face à la diversité des produits et des voies technologiques sur le marché, comment choisir scientifiquement une tourelle qui répond à un besoin spécifique devient une ingénierie système complexe. Cet article présentera une approche systématique et des considérations techniques pour les essais de tourelles à deux axes autour des trois dimensions de performance de base que sont la précision, la stabilité et la réponse dynamique, en combinaison avec les normes et les pratiques d'ingénierie pertinentes.

1.  Analyse des dimensions de performance de base: précision, stabilité et réponse dynamique

Le choix d'une tourelle de test à deux axes est essentiellement le processus d'adaptation précise de ses indicateurs de performance de base aux besoins de sa propre application. Ces indicateurs sont interconnectés et déterminent ensemble la capacité de test finale de la tourelle.

1.1  Système de précision: une réflexion complète de la statique à la dynamique

La précision est la pierre angulaire de la performance de la tourelle et doit être évaluée à deux niveaux, statique et dynamique.

Précision statique: se réfère principalement à la précision de position et à la précision de positionnement répétée. La précision de position fait référence à l'écart maximal de la position d'arrivée réelle de la tourelle par rapport à la position de consigne, généralement en secondes angulaires ('). Par exemple, la précision de la position de la broche d'un modèle de tourelle est & nbsp; ± 2″, l’axe de tangage est & nbsp; ± 3 ". La précision du positionnement répété est encore plus critique, elle mesure la cohérence des retours multiples de la tourelle au même endroit, affecte directement la fiabilité du test, la tourelle haute performance peut atteindre 1 ". Dans les tests statiques et la Calibration, ces deux indicateurs sont essentiels.

Précision dynamique: se réfère à la performance de précision de la tourelle dans un état de mouvement continu, l'indicateur de base est la stabilité du taux. Il représente le degré de fluctuation du taux de sortie réel de la tourelle, généralement avec une erreur relative (par exemple & nbsp; pour une commande à taux constant). 5×10?? ) à mesurer. Stationnarité à bas taux (par exemple & nbsp; 0001° / s) est particulièrement critique pour simuler des mouvements extrêmement lents ou pour réaliser des tests haute résolution.

1.2  Stabilité: fondamentale pour garantir un fonctionnement fiable à long terme

La stabilité détermine la capacité de la tourelle à maintenir ses performances pendant de longues périodes de fonctionnement ou dans des environnements complexes, et elle repose sur une conception mécanique sophistiquée et une gestion thermique.

Stabilité mécanique: le noyau se trouve dans la structure de l'axe. La tourelle de haute précision du courant principal adopte & nbsp; Construction de type "U - t" (cadre extérieur en forme de U et cadre intérieur en forme de t), cette conception présente les avantages d'une rigidité élevée, d'une bonne orthogonalité de l'axe et d'une grande adaptabilité à la charge. Deuxièmement, la capacité de charge, qui doit être choisie en fonction du poids maximal et des dimensions de la charge mesurée (par exemple, le diamètre du comptoir Φ320mm à Φ600mm est la gamme commune), avec une marge de sécurité suffisante réservée.

Stabilité thermique et résistance aux interférences: les changements de température provoquent une dilatation thermique de la structure mécanique, introduisant des erreurs. Pour les applications exigeantes, il est nécessaire de prendre en compte la conception à contrôle thermique de la tourelle ou de choisir un modèle avec boîtier de contrôle de la température intégré offrant un environnement de test stable pour la charge. En outre, la résistance aux vibrations de l'équipement est également une partie importante de la stabilité de l'environnement.

1.3  Réponse dynamique: la clé pour caractériser la capacité de contrôle du mouvement

L'indicateur de réponse dynamique mesure la capacité de la tourelle à exécuter des instructions de mouvement rapides et complexes.

Plage de vitesse et d'accélération: la vitesse angulaire maximale et l'accélération angulaire maximale définissent les limites de mouvement de la tourelle. Par exemple, la vitesse maximale de la tourelle partielle peut atteindre & nbsp; ± 500° / S & nbsp; à & nbsp; ± 800 ° / s, accélération maximale jusqu'à & nbsp; 200° / s2 & nbsp; à & nbsp; 360° / s2. Lors de la sélection, assurez - vous qu'il couvre l'enveloppe de mouvement maximale requise par le plan d'essai.

Caractéristiques de réponse dynamique: se réfère à la vitesse de suivi et la précision des commandes de la tourelle, en ce qui concerne la bande passante et le temps de réponse du système d'asservissement. Une grande réactivité dynamique est indispensable pour les scénarios de test qui nécessitent la simulation de manœuvres rapides ou de vibrations angulaires (Swing).

Pour faciliter les comparaisons, le tableau ci - dessous résume la gamme de paramètres de performance de base d'une tourelle d'essai à deux axes typique:

Tableau 1: plage typique des paramètres de performance du noyau de la tourelle d'essai à deux axes

2.  Processus de sélection: de la définition des besoins à la mise en correspondance technique

La sélection scientifique doit suivre un processus systématique garantissant que les indicateurs techniques servent des applications pratiques.

1.  Clarifier les exigences et les critères de test: C'est le point de départ de la sélection. Il s’agit tout d’abord de définir en détail le type d’objet à tester (gyroscope, Groupe d’accouplements, tête de guidage, etc.), les paramètres physiques (dimensions, poids), le but du test (étalonnage, test fonctionnel, test de durée de vie) et les critères ou spécifications de test à respecter. Par exemple, dans le domaine des normes élevées telles que l'aérospatiale, GJB 2426a - 2015 "méthode de test de gyroscope à fibre optique & nbsp; C'est un document d'orientation, des dispositions uniformes sur les performances du gyroscope à fibre optique, l'adaptabilité environnementale, les méthodes d'inspection, etc. Des critères clairs sont la base de toutes les négociations et acceptations ultérieures des paramètres techniques.

2.  Quantifier les indicateurs de performance de base: spécification des exigences de précision, de stabilité, de réponse dynamique en indicateurs numériques basés sur les exigences de la première étape. Par exemple, pour calibrer un certain type de gyroscope à fibre optique, en fonction de ses exigences de test pour les erreurs non linéaires de seuil et de facteur d'échelle, il peut être déduit que la tourelle nécessite & nbsp; 0001° / S & nbsp; Le taux minimum et & nbsp; 1×10??   Stabilité du taux.

3.  Évaluation des systèmes auxiliaires et des interfaces:

Anneau coulissant: utilisé pour alimenter et transmettre le signal à la charge sur la tourelle, le nombre d'anneaux (tels que 55 anneaux, 60 anneaux) doit répondre aux besoins de tous les canaux de puissance et de signal.

Contrôle et logiciel: les tourelles modernes, toutes équipées de systèmes de mesure et de contrôle informatisés, doivent être évaluées pour déterminer si leur logiciel prend en charge les modes de contrôle requis (position, vitesse, oscillation), la flexibilité de programmation, les fonctions d'acquisition et d'analyse des données, et si les interfaces externes telles que RS422 sont compatibles avec les systèmes d'essai existants.

4.  Comprehensive Weights and Manufacturer Research: peser les coûts, les délais, le service après - vente et les capacités de support technique en fonction des indicateurs de base. La priorité est donnée aux fabricants qui ont de nombreux cas et un bon bouche - à - oreille dans des domaines d'application ciblés, tels que les tests de guidage usuel.

3.  Appliquer un accent de sélection axé sur la scène

Différentes applications de test, avec un accent différent sur les trois principales performances.

Calibration et test des dispositifs inertiels: C'est l'application la plus classique des tourelles à deux axes. La précision (en particulier la stabilité de la vitesse et les performances à faible vitesse) est une priorité absolue, car les paramètres clés tels que le seuil du gyroscope, la linéarité du facteur d'échelle et d'autres sont extrêmement sensibles à la précision de la référence d'entrée. Dans le même temps, une bonne précision de position est requise pour les tests de positionnement multipoint.

Simulation et test de systèmes de guidage inertiel: se concentre sur la réponse dynamique et l'amplitude de mouvement. Il est nécessaire que la tourelle soit capable de simuler les différents mouvements angulaires d'un aéronef ou d'un porteur (virages à grande vitesse, manoeuvres), d'où des exigences élevées en termes de vitesse angulaire maximale et d'Accélération angulaire. Dans le même temps, la capacité de combinaison de position multi - axes est également utilisée pour simuler des changements d'attitude complexes.

Test du dispositif de suivi optoélectronique: réponse dynamique et stationnarité à basse vitesse sont réunies. Une tourelle est nécessaire pour simuler un mouvement de balayage de l'axe de vision lisse (nécessitant une grande stabilité) et une capture et un suivi rapides des cibles (nécessitant une réponse dynamique élevée).

Essais avec essais environnementaux: si l'étalonnage et les essais doivent être effectués dans des conditions de température différentes, vous devez choisir un modèle de tourelle structurellement bien intégré avec le boîtier de contrôle de la température ou directement une tourelle à deux axes avec boîtier de contrôle de la température, afin de garantir la fiabilité de la référence d'essai Dans des conditions de changement de température.

4.  Intégration de systèmes et considérations futures

Choisir une tourelle ne consiste pas seulement à choisir un appareil autonome, mais aussi à planifier un sous - système de test. Sa facilité d'intégration avec l'environnement de laboratoire existant (fondations, isolation), les systèmes d'acquisition de données, le logiciel Total Control doivent être pris en compte. Dans le même temps, à mesure que les tâches de test deviennent de plus en plus complexes, il est possible de se concentrer sur le potentiel d'expansion modulaire de la tourelle (par exemple, une future mise à niveau vers trois axes) et des fonctionnalités intelligentes (par exemple, un contrôle adaptatif basé sur un modèle, un support de maintenance prédictive).

Sélection de la tourelle d'essai à deux axes pour les spécifications standard (par exemple GJB 5878 - 2006 & nbsp; Spécifications communes de la tourelle d'essai à deux axes, GJB 1801-1993  Equipement d'essai de technologie inertielle principales méthodes d'essai de performance) Ingénierie du système avec précision, stabilité, réponse dynamique. Ce n'est qu'en traduisant des besoins d'application clairs par des processus scientifiques, en indicateurs techniques concrets et en les associant avec précision à des produits fiables que l'on pourra enfin investir dans un testeur qui servira les tâches de recherche et de production à long terme, de manière stable et précise.