Üç eksenli atalet döner tabla, atalet navigasyon sistemleri (INS), jiroskoplar ve atalet ölçüm birimleri (IMU 'lar) gibi temel cihazların araştırma ve geliştirme, test ve kalibrasyonu için önemli bir ekipmandır. Performansı, atalet cihazlarının test doğruluğunu ve güvenilirliğini doğrudan belirler ve havacılık, askeri ekipman ve hassas üretim gibi üst düzey alanlarda yaygın olarak kullanılır. Üç eksenli atalet döner tabla, açısal hız, hızlanma ve salınım açısı aralığının birçok performans parametreleri arasında, test edilen cihazın çalışma özelliklerine ve test gereksinimlerine doğrudan uyan üç temel gösterge yer alır. Modelleri seçerken, "daha yüksek olan, daha iyi" şeklindeki yanlış anlaşılmadan vazgeçmek ve test edilen bölümün teknik özelliklerini, test senaryolarını ve endüstri standartlarını bilimsel olarak eşleştirmek gerekir. Bu makale, üç filtrenin temel tanımı, seçim mantığı, etkileyen faktörler ve pratik işlem önerilerinden başlayacak ve endüstri pratisyenlerine gereksiz hidrolojiyi ortadan kaldırmak ve temel seçim noktalarına odaklanmak için profesyonel ve pratik seçim yönergeleri sağlayacaktır.

İlk olarak, seçim önermesi: temel gereksinimleri açıklığa kavuşturun，Çapa seçim kriterleri

Seçimin temel mantığı, "gereklilik eşleştirmesi", değişken istifleme değil. Üç temel parametreyi tartışmadan önce, seçim sapmasını önlemek için iki temel önkoşulun açıklığa kavuşturulması gerekir: biri, seçim için temel temel olan açısal hız aralığı, hızlanma aralığı, test edilen jiroskop / IMU 'nun çalışma tutum aralığı vb. dahil olmak üzere test edilen parçanın temel teknik parametrelerini açıklığa kavuşturmaktır. İkincisi, test sahnesini açıklığa kavuşturmak, statik kalibrasyon, dinamik simülasyon, sınır performans testi ve diğer senaryolar arasında ayrım yapmaktır. Örneğin, havacılık alanındaki yarı fiziksel simülasyon daha yüksek dinamik performans gerektirirken, sıradan endüstriyel IMU kalibrasyonu doğruluk ve kararlılığa odaklanmaktadır. Aynı zamanda, askeri standartlar GJB 2884-97 "Üç Eksenli Açı Hareket Simülasyon Dönüş tablosu için Genel Spesifikasyonlar" vb. gibi ilgili endüstri standartları, seçimin test uygunluk gerekliliklerini karşıladığından emin olmak için takip edilmelidir.

II.açısal oran: Test edilen parçanın dinamik tepkisini eşleştirin，Denge doğruluğu ve aralığı

(1) Çekirdek tanımı ve seçim çekirdeği

Açısal hız, döner tablanın birim zaman başına her bir ekseninin ° / s cinsinden dönüş açısını ifade eder ve bu, üç temel göstergeye ayrılır: hız aralığı, hız doğruluğu ve hız pürüzsüzlüğü. Temel seçim ilkesi, "test doğruluğunu ve ekipman maliyetini dikkate alarak test edilen parçanın maksimum açısal hız gereksinimlerini karşılamaktır". Genellikle üç eksenli döner tablanın iç, orta ve dış çerçevelerinin açısal oranlarında farklılıklar vardır. İç çerçeve hız aralığı genellikle en büyüğüdür ve dış çerçeve en küçüktür. Test edilen parçanın montaj konumuna ve test gereksinimlerine göre eşleştirilmesi gerekir.

(2) Anahtar seçim noktaları

1. Aralık seçimi: "Test edilen parçanın maksimum açısal hızı x güvenlik faktörü (1,2 ~ 1,5)" ni karşılamak gerekir, bu da yalnızca yetersiz aralık nedeniyle sınır testinin tamamlanamamasını önlemekle kalmaz, aynı zamanda indeksin israfını ve aşırı aralık nedeniyle maliyetteki artışı da önler. Örneğin, test edilen MEMS jirosunun maksimum açısal hızı ± 200 ° / s 'dir ve döner tablanın karşılık gelen şaftının açısal hız aralığı ± 240 ° / s ila ± 300 ° / s arasında seçilmelidir; drone atalet navigasyon testi için kullanılıyorsa, test edilen parçanın maksimum açısal hızı 800 ° / s' ye ulaşabilir ve ± 1000 ° / s 'den az olmayan bir aralığa sahip döner tablanın seçilmesi gerekir (güvenlik faktörü 1.25). Pratik uygulamalarda, yüksek hassasiyetli üç eksenli simülasyon döner tablasının hız aralığı genellikle iç çerçeve için 0,001 ° / s ila 400 ° / s, orta çerçeve için 0,001 ° / s ila 300 ° / s ve dış çerçeve için 0,001 ° / s ila 200 ° / s 'dir. Çoğu havacılık ve endüstriyel alanın test ihtiyaçlarını karşılayabilir.

2. Doğruluk ve pürüzsüzlük: Hız doğruluğu, test edilen parçanın kalibrasyon doğruluğunu doğrudan etkiler. Genellikle bağıl hata ile ifade edilir. Farklı hız aralıklarının doğruluk gereksinimleri farklıdır. Örneğin, ω 1 ° / s olduğunda, doğruluğun 2 × 10-3 'e (1 ° ortalama yöntem) ulaşması gerekir ve ω > 10 ° / s olduğunda, doğruluğun 2 × 10 °' ye (360 ° ortalama yöntem) ulaşması gerekir. Hız düzgünlüğü, ölçülen parçanın hassasiyetine göre ayarlanması gereken dinamik test sırasında sinyal stabilitesini belirler. Örneğin, yüksek hassasiyetli fiber optik jiroskop testi, test hatalarına neden olan hız dalgalanmalarını önlemek için hız düzgünlüğü 2 × 10 ° olan bir döner tablanın seçilmesini gerektirir.

3. Özel senaryo değerlendirmeleri: Düşük hız testlerinin (örn. 0,001 ° / s ~ 0,1 ° / s) "tarama fenomenini" önlemek için döner tablanın düşük hız stabilitesine dikkat etmesi gerekir; yüksek hızlı testler (örn. > 300 ° / s), test doğruluğunu etkileyen yüksek hızlı çalışma sırasında titreşim, ısı üretimi ve diğer sorunları önlemek için döner tablanın tahrik sisteminin stabilitesine ve ısı yayma performansına dikkat etmelidir. Ek olarak, açısal hızın çözünürlüğünün de test edilen parçanın ihtiyaçlarını karşılaması gerekir. Genellikle, döner tabla hızının çözünürlüğü, ölçülen parçanın açısal hızının çözünürlüğünün 1 / 10 'undan az değildir. Örneğin, ölçülen parçanın açısal hızının çözünürlüğü 0.001 ° / s' dir ve döner tabla hızının çözünürlüğünün 0.0001 ° / s 'den fazla olması gerekir.

III. Hızlandırma: Dinamik simülasyon gereksinimlerine uyum，Dengeleme tepki hızı ve yük kapasitesi

(1) Çekirdek tanımı ve seçim çekirdeği

Açısal hızlanma, döner tablanın her bir ekseninin açısal hızının değişim hızını ifade eder ve ünite, döner tablanın dinamik tepki yeteneğini yansıtan ° / s ² 'dir. Temel seçim ilkesi, "döner tablanın yük kapasitesi ve tepki hızı dikkate alınarak test edilen parçanın açısal hızlanma aralığını eşleştirmektir". Açısal hızlanma, döner tablanın, uçak kalkış, dönüş, acil durum frenlemesi vb. gibi gerçek işlerde test edilen parçanın ani tavrını simüle edip edemeyeceğini doğrudan belirler. Performansı, döner tablanın tahrik motoru, iletim mekanizması ve kontrol sistemi ile yakından ilgilidir.

(2) Anahtar seçim noktaları

1. Menzil seçimi: Açısal hız aralığı seçim mantığıyla tutarlı olarak, "test edilen parçanın maksimum açısal ivmesini × güvenlik faktörünü (1,2 ~ 1,5)" karşılaması gerekir. Farklı test edilen parçaların açısal hızlanma gereksinimleri büyük ölçüde değişir. Örneğin, sıradan endüstriyel IMU 'ların maksimum açısal hızlanması ± 500 ° / s ² iken, havacılık alanındaki jiroskopların maksimum açısal hızlanması ± 2000 ° / s ² veya daha fazlasına ulaşabilir. İlgili döner tablanın ± 600 ° / s ² ~ ± 3000 ° / s ² açısal hızlanma aralığı seçmesi gerekir. Gerçek ürünlerde, yüksek hassasiyetli üç eksenli simülasyon döner tablasının maksimum açısal hızlanması genellikle iç çerçevede ± 2500 ° / s ², orta çerçevede ± 2000 ° / s ² ve dış çerçevede ± 1500 ° / s ² 'dir. üst düzey atalet navigasyon cihazlarının dinamik test gereksinimlerine uyarlanabilir.

2. Yanıt hızı ve doğrusallık: Açısal hızlanmanın yanıt hızı, döner tablanın ani tutum değişikliğini hızlı bir şekilde simüle edip edemeyeceğini belirler. Test edilen kısmın dinamik tepki süresine uyması gerekir. Yanıt süresi ne kadar kısa olursa, yüksek hızlı dinamik simülasyon testi için o kadar uygun olur. Aynı zamanda, açısal hızlanmanın doğrusallığının, test verilerinin doğruluğunu etkileyen doğrusal olmayan hataları önlemek için genellikle doğrusallık < ±% 0,1 FS gerektiren test gereksinimlerini karşılaması gerekir. Ayrıca, hızlanma ve yavaşlama, test edilen kısımda hasar veya test hatalarının ortaya çıkması sırasındaki etkileri önlemek için döner tablanın hızlanma ve yavaşlama düzgünlüğüne dikkat edilmelidir.

3. Yük ve yapı etkisi: Döner tablanın açısal hızlanma performansı, yük ağırlığı ve yük boyutundan etkilenecektir. Yük ne kadar büyükse, açısal hızlanmanın üst sınırı o kadar düşük olur. Bu nedenle, tip seçilirken, döner tablanın anma yükü altında hala gerekli açısal hızlanma aralığına ulaşabilmesini sağlamak için test edilen parçanın ağırlığını ve montaj boyutunu birleştirmek gerekir. Örneğin, test edilen parçanın ağırlığı (takımlama dahil) 45 kg ise, anma yükü 45 kg 'dan az olmayan bir döner tabla seçmek gerekir ve yine de bu yük altında hedef açısal hızlanmayı elde edebilir. Aynı zamanda, döner tablanın üç eksenli kesişimliliği (genellikle R0.5 mm top içinde) ve şaft sisteminin dikeyliği, açısal hızlanma performansını etkileyen yük kurulum sapmasını önlemek için dikkate alınmalıdır.

IV. Salıncak açısı aralığı: test edilen parçanın çalışma tutumunu kapsayan，Kurulum ve test senaryolarına uyum sağlayın

(1) Çekirdek tanımı ve seçim çekirdeği

Salıncak açısı aralığı (dönüş açısı aralığı), döner tablanın her bir ekseninin dönebileceği ve iki forma ayrılan maksimum açı aralığını ifade eder: sürekli dönüş ve sınırlı açı. Çekirdek seçim ilkesi, "kurulum alanını ve test kolaylığını dikkate alarak test edilen parçanın tüm çalışma tutumunu kapsamaktır". Üç eksenli döner tablanın üç ekseni (genellikle yuvarlanma ekseni, eğim ekseni ve başlık ekseni), test edilen parçanın tutum gereksinimlerine göre seçilmesi gereken farklı salıncak açısı aralıklarına sahiptir. Aynı zamanda, çok eksenli bağlantı sırasında tutum sınırı çatışmalarını önlemek için şaft sisteminin girişim sorununun dikkate alınması gerekir.

(2) Anahtar seçim noktaları

1. Menzil seçimi: Tutum kör noktalarını önlemek için test edilen parçanın gerçek çalışma tutum aralığını tam olarak kapatmak gerekir. Örneğin, drone atalet navigasyon sisteminin eğim açısı aralığı ± 90 °, başlık açısı aralığı ± 180 ° ve yuvarlanma açısı aralığı ± 360 ° 'dir. İlgili döner tablanın eğim ekseni ± 90 °, başlık ekseni ± 180 ° ve yuvarlanma mili 360 ° sürekli dönüş dönüş dönüş dönüş dönüş açısını seçmesi gerekir; statik kalibrasyon için kullanılıyorsa, salıncak açısı aralığı kalibrasyon gereksinimlerine göre uygun şekilde azaltılabilir ve ekipman maliyetlerini düşürür. Pratik uygulamalarda, bazı üç eksenli döner tabla, uçak yarı fiziksel simülasyon testleri gibi tam tutum simülasyonu gerektiren senaryolara uyarlanabilen üç eksenli sürekli sonsuz dönüşü destekler.

2. Mil girişimi ve kurulum alanı: Tipi seçerken, çok eksenli bağlantı sırasında açısal girişimi önlemek için döner tablanın yapısal biçimine (dikey UOO yapısı gibi) dikkat edilmesi gerekir ve bu da hedef tutuma ulaşılamamasına neden olur. Aynı zamanda, döner tablanın montaj alanının yeterli olduğundan emin olmak için test edilen parçanın montaj boyutunu birleştirmek gerekir. Örneğin, ölçülen parçanın boyutu 400mm × 400mm × 400mm 'dir. Kurulumdan sonra salıncak açısı aralığını sınırlamamak için bu boyuttan daha az olmayan bir yük kurulum alanına sahip bir döner tabla seçmek gerekir. Ayrıca, salıncak açısı doğruluğunun da test gereksinimlerine uyması gerekir. Genellikle, salıncak açısı doğruluğunun < ± 0.001 ° olması gerekir ve doğru duruş konumlandırmasını sağlamak için tekrarlanabilirlik doğruluğu < ± 0.0005 ° 'dir.

3. Özel sahne uyarlaması: Uzun süreli sürekli dönüş gerektiren test senaryoları için (jiroskop uzun süreli kararlılık testi gibi), 360 ° sürekli dönüşü destekleyen ve rotasyon sırasında tutum sapmasını önlemek için kendinden kilitleme işlevine sahip bir döner tabla seçmek gerekir; yüksek hassasiyetli kalibrasyon senaryoları için, salınım açısı konumlandırmasının doğruluğunu sağlamak için döner tablanın dönüş doğruluğuna (genellikle ± 0.001 ° ~ ± 0.002 °) dikkat edilmesi gerekir. Aynı zamanda, mutlak bir kodlayıcı ile donatılmış bir döner tabla seçilebilir. Elektrik kesintisinden sonra, test verimliliğini artıran kalibrasyon için sıfırlamaya gerek yoktur.

Beş, üç değişken işbirlikçi seçim: yanlış anlamaları önleyin，En uygun eşleşmeyi elde edin

Açısal hız, hızlanma ve salınım açısı aralığı bağımsız olarak seçilmemiştir. Aşağıdaki yaygın seçim hatalarından kaçınmak için koordineli ve uyumlu olmaları ve test edilen kısmın, test senaryolarının ve maliyet bütçesinin özellikleriyle birleştirilmeleri gerekir:

1. Efsane 1: Parametre ne kadar yüksekse o kadar iyidir. Aşırı parametreler, ekipman maliyetlerinde önemli bir artışa yol açabilir ve performansın boşa gitmesine neden olabilir. Örneğin, genel endüstriyel IMU testinin, açısal hızlanma > 2000 ° / s ve açısal hızlanma > 400 ° / s olan bir döner tabla seçmesine gerek yoktur. Ölçülen parçanın parametrelerine uyan ekipmanın seçilmesi, tedarik ve çalıştırma ve bakım maliyetlerini azaltırken talebi karşılayabilir.

2. Yanlış Anlama 2: Şaftın sinerjik performansını dikkate almamak. Bazı seçimler sadece tek eksenli parametrelere odaklanır, çok eksenli bağlantı sırasında performans sinerjisini göz ardı eder ve test sürecinde tutum girişimi ve doğruluk bozulması gibi sorunlara neden olur. Örneğin, döner tablanın tek eksenli açısal hızı ve hızlanması gereksinimleri karşılar, ancak çok eksenli bağlantı kullanıldığında, dış çerçevenin açısal hızı, karmaşık tutum simülasyonunu tamamlayamayan iç çerçevenin hızlanmasını sınırlar.

3. Yanlış Anlama 3: Çevresel ve standart gereksinimleri dikkate almamak. Yüksek sıcaklık, düşük sıcaklık ve vakum gibi özel test ortamlarında, döner tablanın üç parametreleri etkilenecektir. Bir tip seçerken, çevreye uygun özel bir döner tabla seçilmelidir. Aynı zamanda, endüstri standartlarını kesinlikle takip etmek gerekir. Örneğin, askeri testlerin etkili test verileri uyumluluğu sağlamak için GJB 2884-97, GJB 1801-93 ve diğer standartlara uyması gerekir.

4. Yanlış Anlama 4: Çapraz girişimin etkisini görmezden gelin. Döner tablanın üç eksenli ortogonalite derecesi (çapraz eksen hassasiyeti), üç filtrenin test doğruluğunu etkileyecektir. İdeal olarak, üç eksen tamamen ortogonal olmalıdır. Gerçek seçimde, bir eksenin hareketinden diğer eksenlerin değişken ölçümüne müdahaleyi önlemek için çapraz eksen hassasiyet indeksine (genellikle% 1 'den küçük veya ona eşit) dikkat edilmelidir.

VI. Seçim özeti ve pratik işlem önerileri

Üç eksenli atalet döner tablasının çekirdek seçimi "talep yönelimi, değişken eşleştirme ve koordinasyondur". Açısal hız, hızlanma ve salınım açısı aralığının üç faktörünün seçimi, test edilen kısmın ve test sahnesinin temel göstergelerine odaklanmalıdır. Spesifik pratik işlem önerileri aşağıdaki gibidir:

1. Ön araştırma: test edilen parçanın açısal hızını, hızlanmasını ve çalışma tutum aralığını netleştirin, test sahnesini (statik / dinamik, geleneksel / sınır, tek eksenli / çok eksenli bağlantı) sıralayın, güvenlik faktörünü ve doğruluk gerekliliklerini belirleyin ve uygunluk gerekliliklerini açıklığa kavuşturmak için ilgili endüstri standartlarına danışın.

2. Parametre eşleştirme: "Test edilen parçanın maksimum parametreleri × 1.2 ~ 1.5" ilkesine göre, üç filtrenin aralığı başlangıçta belirlenir ve ardından doğruluk, tepki hızı, yük kapasitesi vb. ayrıntılarla birleştirilir. Gereksinimleri karşılayan döner tabla modelleri taranır. Test edilen parçanın montaj konumuyla eşleşmelerini sağlamak için iç, orta ve dış çerçeveler arasındaki değişken farklılıklarına odaklanın.

3. Performans doğrulaması: Modeli seçmeden önce, üreticinin hız doğruluğunu, açısal hızlanma doğrusallığını, salınım açısı doğruluğunu ve döner tablanın diğer göstergelerini doğrulamak için bir değişken test raporu sağlaması ve gerekirse yerinde testler yapması gerekir. parametrelerin standartları karşıladığından emin olun. Aynı zamanda, uzun süreli istikrarlı çalışma sağlamak için döner tablanın tahrik sistemi, kontrol sistemi, iletkenlik kayma halkası ve diğer bileşenlerin performansını kontrol edin.

4. Maliyet kontrolü: Test gerekliliklerini karşılama öncülü altında, yüksek parametrelerin kör takibi nedeniyle maliyet israfını önlemek için eşleşen parametrelere ve istikrarlı performansa sahip ekipmana öncelik verin; aynı zamanda, ekipmanın işletme ve bakım maliyetlerini ve kalibrasyon maliyetlerini göz önünde bulundurun ve ekipmanın uzun vadeli güvenilir çalışmasını sağlamak için satış sonrası mükemmel ve endüstri standardı üreticileri seçin.

Kısacası, üç eksenli atalet döner tablasının seçimi sistematik bir projedir ve açısal hız, hızlanma ve salınım açısı aralığının eşleştirilmesi, test çalışmasının verimliliğini ve doğruluğunu doğrudan belirler. Yalnızca test edilen kısmın ihtiyaçlarına göre, endüstri standartlarına göre ve performans ve maliyet dikkate alındığında, atalet cihazlarının geliştirilmesi, test edilmesi ve kalibrasyonu için güvenilir destek sağlamak üzere en uygun ekipman seçilebilir.