一種浮動式后投射屏伺服控制系統的制作方法

本實用新型涉及投射屏伺服控制技術領域，尤其涉及一種浮動式后投射屏伺服控制系統。

背景技術：

伺服運動控制系統為運動控制領域一個分支，主要是通過伺服驅動裝置將給定指令變成期望的機構運動，并通過反饋信號構成閉環系統。它一般功率較小，并有定位要求和頻繁起制動的特點，在導航系統、雷達天線、數控機床、加工中心、機器人、打印機、復印機、磁記錄儀、磁盤驅動器、自動洗衣機等領域得到廣泛應用。

在現有技術中，伺服運動控制系統性能越來越強，精度越來越高，而且可以和數字控制技術相結合，如何把伺服運動控制系統應用到浮動式后投射屏視景顯示系統的開發過程中去，必須考慮到浮動式后投射屏工作方式及應用的特殊性。但是浮動式后投射屏與測控計算機之間距離較遠，需要很長的控制脈沖傳輸線路，并且由于伺服驅動器的伺服精度的影響，所以如何避免長線傳輸和如何減小干擾所帶來的影響和提高控制的精度，同時實現對飛行模擬器下視場視景顯示系統光學結構的精確控制和為飛行員提供飛行模擬器左右兩側的下視場視景顯示環境，是本領域技術人員迫切解決的一個技術問題。

技術實現要素：

為解決上述問題，本實用新型公開了一種浮動式后投射屏伺服控制系統。包括：

測控計算機、六軸運動控制器、交流伺服驅動器、交流伺服電機、電源控制系統和投影儀；

所述測控計算機用于系統軟件管理和人機界面交互，是整個系統的控制核心，所述測控計算機通過LAN總線接收飛行模擬器軟件的飛行高度信號后，通過RS485總線分別向六軸運動控制器和投影儀發送相應的控制信號；

所述六軸運動控制器通過自身的CPU結構與測控計算機構成雙CPU系統，實現與測控計算機的數據交換和通訊，完成飛行運動軌跡規劃，實現電機運動形式，所述六軸運動控制器根據測控計算機的指令信號，將分析和計算所得出的指令信號以數字脈沖信號或模擬量的形式送到交流伺服驅動器；

所述交流伺服電機和交流伺服驅動器為被控制對象提供動力，所述交流伺服電機含位置反饋裝置，所述交流伺服驅動器為交流伺服電機提供電機動力信號，同時接收交流伺服電機上的位置反饋裝置的反饋信號，形成自閉環的位置反饋回路，有效保證交流伺服電機的控制精度；

所述投影儀通過RS485總線與所述測控計算機連接；

所述電源控制系統通過大功率電磁繼電器為交流伺服驅動器提供獨立的220V/50Hz的程控交流電源。

基于上述浮動式后投射屏伺服控制系統的另一個實施例中，所述交流伺服驅動器設置6個，分別為：左通道后伺服驅動器、左通道前伺服驅動器、右通道前伺服驅動器、右通道后伺服驅動器、左通道后投射屏伺服驅動器和右通道后投射屏伺服驅動器。

基于上述浮動式后投射屏伺服控制系統的另一個實施例中，所述交流伺服電機設置6個，分別為：左通道后投影儀電機、左通道前投影儀電機、右通道前投影儀電機、右通道后投影儀電機、左通道后投射屏電機和右通道后投射屏電機；

所述左通道后伺服驅動器、左通道前伺服驅動器、右通道前伺服驅動器、右通道后伺服驅動器、左通道后投射屏伺服驅動器和右通道后投射屏伺服驅動器分別與左通道后投影儀電機、左通道前投影儀電機、右通道前投影儀電機、右通道后投影儀電機、左通道后投射屏電機和右通道后投射屏電機連接。

基于上述浮動式后投射屏伺服控制系統的另一個實施例中，還包括限位開關，所述限位開關位于所述交流伺服電機的運行軌道兩端，分別為正限位開關和負限位開關，所述限位開關將限位信號反饋給六軸運動控制器，當交流伺服電機運行到限位開關位置，限位開關閉合，六軸運動控制器接收到限位信號后，立即暫停該交流伺服電機的運行狀態，保證交流伺服電機及后投射屏結構的安全性。

基于上述浮動式后投射屏伺服控制系統的另一個實施例中，所述限位開關為12個。

基于上述浮動式后投射屏伺服控制系統的另一個實施例中，所述投影儀為4臺，分別為：左通道前投影儀、左通道后投影儀、右通道前投影儀、右通道后投影儀。

基于上述浮動式后投射屏伺服控制系統的另一個實施例中，所述位置反饋裝置為光電編碼器。

基于上述浮動式后投射屏伺服控制系統的另一個實施例中，所述測控計算機包括1個串行RS232端口和4個USB端口，所述串行RS232端口通過RS232/RS485轉換器、RS485/RS232轉換器的信號轉換與六軸運動控制器連接，所述USB端口通過USB/RS485轉換器、RS485/RS232轉換器的信號轉換與投影儀連接，所述RS232/RS485轉換器與RS485/RS232轉換器之間的RS485總線、USB/RS485轉換器與RS485/RS232轉換器之間的RS485總線用于延長信號傳輸距離。

與現有技術相比，本實用新型包括以下優點：

本實用新型結構簡單、功能集成、智能化水平較高，通過限位開關精確控制交流伺服電機的運行軌道，六軸運動控制器完成對交流伺服驅動器的控制，并精確規劃交流伺服電機的運動軌跡，實現對飛行模擬器下視場視景顯示系統光學結構的精確控制，通過左通道后投射屏和右通道后投射屏，兩個通道的后投射屏機械結構和電氣結構完全對稱，分別為飛行員提供飛行模擬器左右兩側的下視場視景顯示環境，測控計算機與六軸運動控制器和投影儀通過中間連接RS485總線的方式，實現了長線傳輸，減小了干擾，提高了精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所使用的附圖做一簡單地介紹。

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是本實用新型的測控計算機接線結構示意圖。

圖中：1測控計算機、2六軸運動控制器、3交流伺服驅動器、31左通道后伺服驅動器、32左通道前伺服驅動器、33右通道前伺服驅動器、34右通道后伺服驅動器、35左通道后投射屏伺服驅動器、36右通道后投射屏伺服驅動器、4交流伺服電機、41左通道后投影儀電機、42左通道前投影儀電機、43右通道前投影儀電機、44右通道后投影儀電機、45左通道后投射屏電機、46右通道后投射屏電機、5電源控制系統、6投影儀、61左通道前投影儀、62左通道后投影儀、63右通道前投影儀、64右通道后投影儀、7限位開關。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

圖1是本實用新型的結構示意圖，如圖1所示，所述浮動式后投射屏伺服控制系統包括：

測控計算機1、六軸運動控制器2、交流伺服驅動器3、交流伺服電機4、電源控制系統5和投影儀6；

所述測控計算機1用于系統軟件管理和人機界面交互，是整個系統的控制核心，所述測控計算機1通過LAN總線接收飛行模擬器軟件的飛行高度信號后，通過RS485總線分別向六軸運動控制器2和投影儀6發送相應的控制信號；

所述六軸運動控制器2通過自身的CPU結構與測控計算機1構成雙CPU系統，實現與測控計算機1的數據交換和通訊，完成飛行運動軌跡規劃，實現電機運動形式，所述六軸運動控制器2根據測控計算機1的指令信號，將分析和計算所得出的指令信號以數字脈沖信號或模擬量的形式送到交流伺服驅動器3；

所述交流伺服電機3和交流伺服驅動器4為被控制對象提供動力，所述交流伺服電機4含位置反饋裝置，所述交流伺服驅動器3為交流伺服電機4提供電機動力信號，同時接收交流伺服電機4上的位置反饋裝置的反饋信號，形成自閉環的位置反饋回路，有效保證交流伺服電機4的控制精度；

所述投影儀6通過RS485總線與所述測控計算機1連接；

所述電源控制系統5通過大功率電磁繼電器為交流伺服驅動器3提供獨立的220V/50Hz的程控交流電源。

所述交流伺服驅動器3設置6個，分別為：左通道后伺服驅動器31、左通道前伺服驅動器32、右通道前伺服驅動器33、右通道后伺服驅動器34、左通道后投射屏伺服驅動器35和右通道后投射屏伺服驅動器36；交流伺服驅動器3的功能是進行功率變換，它接收六軸運動控制器2的電壓信號，作為交流伺服電機4的功率驅動裝置，為交流伺服電機4提供電機動力信號驅動交流伺服電機根據運動控制器的控制指令轉動。同時，交流伺服驅動器3在接收安裝在交流伺服電機4上的編碼器反饋信號，形成自閉環的位置反饋回路，可以有效保證伺服電機的控制精度；

所述交流伺服電機4設置6個，分別為：左通道后投影儀電機41、左通道前投影儀電機42、右通道前投影儀電機43、右通道后投影儀電機44、左通道后投射屏電機45和右通道后投射屏電機46；交流伺服電機4主要將電能轉換為機械能，并提供足夠的轉矩來使機械部件到達期望的目標位置，同時電機的末端裝有增量式編碼器，交流伺服電機4的控制一般有位置控制、速度控制和轉矩控制三種控制方式，當系統處于位置控制模式時，六軸運動控制器2給交流伺服驅動器3的信號是脈沖信號和方向信號。

所述左通道后伺服驅動器31、左通道前伺服驅動器32、右通道前伺服驅動器33、右通道后伺服驅動器34、左通道后投射屏伺服驅動器35和右通道后投射屏伺服驅動器36分別與左通道后投影儀電機41、左通道前投影儀電機42、右通道前投影儀電機43、右通道后投影儀電機44、左通道后投射屏電機45和右通道后投射屏電機46連接。

本實用新型的浮動式后投射屏伺服控制系統還包括限位開關7，所述限位開關7位于所述交流伺服電機4的運行軌道兩端，分別為正限位開關和負限位開關，所述限位開關7將限位信號反饋給六軸運動控制器2，當交流伺服電機4運行到限位開關位置，限位開關7閉合，六軸運動控制器2接收到限位信號后，立即暫停該交流伺服電機4的運行狀態，保證交流伺服電機4及后投射屏結構的安全性。

所述限位開關為12個，分別為6個交流伺服電機4提供正限位和負限位保護。

所述投影儀6為4臺，分別為：左通道前投影儀61、左通道后投影儀62、右通道前投影儀63、右通道后投影儀64。

所述位置反饋裝置為光電編碼器，作為交流伺服電機4的位置和速度反饋元件，它以高精度計量圓光柵為檢測元件，通過光電轉換，將輸入的角位置信息轉換成相應的數字代碼，并與測控計算機1等控制器及顯示裝置相連接，實現數字測量、數字控制與數字顯示。

圖2是本實用新型的測控計算機接線結構示意圖，如圖2所示，所述測控計算機1包括1個串行RS232端口和4個USB端口，所述串行RS232端口通過RS232/RS485轉換器、RS485/RS232轉換器的信號轉換與六軸運動控制器2連接，所述USB端口通過USB/RS485轉換器、RS485/RS232轉換器的信號轉換與投影儀6連接，所述RS232/RS485轉換器與RS485/RS232轉換器之間的RS485總線、USB/RS485轉換器與RS485/RS232轉換器之間的RS485總線用于延長信號傳輸距離。

所述測控計算機首先需要通過LAN總線接收飛行模擬器軟件平臺的飛行高度信號，然后利用RS485串行總線向六軸運動控制2發送控制指令，控制后投射屏電機前后運動的以調節視景顯示系統視距大小，并控制各投影儀6偏轉動作；同時，利用RS485串行總線分別向4臺投影儀6發送控制指令，調節投影儀6梯形校正參數值以實現相鄰投影圖像的無縫拼接；

本設計選擇RS485串行總線通信協議原因如下：

①基于現場總線RS485串行通信總線的伺服運動控制系統以其高可靠性、快速性和穩定性成為伺服運動控制系統的發展趨勢；

②測控計算機1至六軸運動控制器2和投影儀6的距離需要30米以上，RS232傳輸距離較短，最大15m，速率較小，最大20Kbps，而RS485串行總線通信方式最大傳輸距離約為1219m，最大傳輸速率為10M Kbps；

③RS485是雙向、半雙工通信協議，可以級聯，同時比RS232穩定性更強，適合飛行模擬訓練的復雜電磁環境；

④信號電纜架構采用雙絞屏蔽線，可大大增強噪聲抑制能力，保證信號傳輸效率和自動控制系統可靠性；

⑤在RS232端口上增加RS232/485轉換器即可實現RS485功能，同時USB端口上增加USB/RS485轉換器也可實現RS485功能，操作方便。

以上對本實用新型所提供的一種浮動式后投射屏伺服控制系統進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。

最后應說明的是：以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換,凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。