一种基于双轴转台的惯性传感器测试系统及测试方法与流程

1.本发明涉及传感器标定技术领域，尤其涉及一种基于双轴转台的惯性传感器测试系统及测试方法。


背景技术：

2.利用标准器具对传感器进行标度的过程称为标定。具体到压电式压力传感器来说，用专用的标定设备，如活塞式压力计，产生一个大小已知的标准力作用在传感器上，传感器将输出一个相应的电荷信号，这时，再用精度已知的标准检测设备测量这个电荷信号，得到电荷信号的大小，由此得到一组输入――输出关系，这样的一系列过程就是对压电式压力传感器的标定过程。其中，三轴转台广泛应用于各种方向类传感器的标定，其结构的稳定性和重复定位精度对传感器的测量精度有着决定性的影响。
3.双轴转台广泛应用于各种惯导产品的信息采集，其结构的稳定性和定位精度对惯导产品的数据采集和标定精度上有重要的影响。传统双轴转台设备只能同时测量1件，测量数量很少且手动操控设备。而且在测试期间，需要全程人为实地监控数据和人为实地操控设备，所以工作时间很长，对人的经历和体力是很大的考验，对操作者的技术水平和耐力也有很大的考验。目前国内市场没有相应自动化设备或产品，相应的自动化采集系统也是没有的，且需要实时更新系统，以满足未来发展的需求。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于双轴转台的惯性传感器测试系统及测试方法，可以在避免相互影响的前提下同时测试和标定多个惯导产品，而且惯导产品的固定方式简单可靠，测试效率高且测试和标定精度高，降低连接线的可靠性对标定精度的影响，可以实现多个惯导产品的同时自动化测试。
5.本发明提供的具体技术方案如下：
6.一方面，本发明提供的一种基于双轴转台的惯性传感器测试系统包括配置有主控系统软件的主机、与所述主机通信连接的转台工控机和外部转接盒、与所述转台工控机和所述外部转接盒相互连接的双轴转台，其中，所述双轴转台包括底座、固定在所述底座上的支撑架、固定在所述支撑架上的转盘、位于所述转盘和所述底座之间的内部转接盒，其中，所述内部转接盒上设置有内部转接公插头和外部转接母插头，所述转盘上设置有待测试惯导传感器安装孔和内部转接母插头，所述内部转接公插头和所述内部转接母插头之间采用l型转接线连接，所述内部转接母插头和所述待测试惯导传感器之间采用内部连接线连接，所述内部连接线包括与所述内部转接母插头相互插接的转接公插头、与所述待测试惯导传感器相互插接的转接母插头、依次设置在所述转接母插头和所述转接公插头之间的水平连接线、第一弧形连接线、第一竖直连接线、第二弧形连接线和第二竖直连接线，所述水平连接线、所述第一弧形连接线、所述第一竖直连接线、所述第二弧形连接线和所述第二竖直连接线相互连接之后组成一个类曲别针外形结构。
7.可选的，所述转盘上设置有多列纵向整齐排列的所述待测试惯导传感器安装孔和所述内部转接母插头，所述内部转接母插头位于所述待测试惯导传感器安装孔的左侧，相邻两列的所述待测试惯导传感器安装孔之间采用错位设置。
8.可选的，所述转盘上设置有5列所述待测试惯导传感器安装孔和所述内部转接母插头，所述待测试惯导传感器安装孔纵向整齐排列，所述待测试惯导传感器安装孔横向相互插空错位排列。
9.可选的，相邻两列所述待测试惯导传感器安装孔之间的横向间距大小与距离所述转盘圆心的距离大小呈正相关关系。
10.可选的，所述待测试惯导传感器安装孔沿所述转盘径向方向的设置密度逐渐变小，所述转盘中心部位设置所述待测试惯导传感器安装孔的密度最大。
11.可选的，所述支撑架采用螺栓固定在所述底座上，所述转盘采用螺栓固定在所述支撑架上，所述转盘和所述底座之间设置有多个所述支撑架，所述待测试惯导传感器采用螺栓安装在所述待测试惯导传感器安装孔内，所述转接母插头沿水平方向设置，所述转接公插头沿竖直方向设置。
12.可选的，所述内部转接盒上设置有24个所述内部转接公插头和2个所述外部转接母插头，2个所述外部转接母插头中的一个用于连接外部电源实现供电，另一个用于连接外部转接盒实现将采集和接收的待测试惯导传感器数据传递给外部转接盒。
13.可选的，所述外部转接盒上设置有用于为所述内部转接盒提供电源的转台外部转接头、负责将内部转接盒采集的传感器测试数据转递给给主机并从所述主机接受控制信息对所述内部转接盒进行控制的数据转接头、负责从所述主机接受信息并由所述外部转接盒处理之后传递给所述内部转接盒的信息转接头。
14.另一方面，本发明提供一种基于双轴转台的惯性传感器测试方法，采用上述的基于双轴转台的惯性传感器测试系统，所述惯性传感器测试方法包括：
15.(1)打开双轴转台测试装置，将待测试惯导传感器安装到转盘的待测试惯导传感器安装孔内并采用螺栓固定；
16.(2)采用内部转接线将内部转接母插头和待测试惯导传感器相互连接；
17.(3)主机通电源打开，运行主控系统软件，待主控系统软件平稳运行后，将转台工控机和温度控制柜依次打开，观察转台工控机正面的仪表盘，检查是否存在运行异常；
18.(4)若仪表盘显示灯全部为绿色为正常，若仪表盘显示灯存在显示为红色、绿色闪烁或不显示均为异常，需要检查和维修，立刻断电，等待专业维修人员；系统工作温度： 10～ 45℃，工作环境湿度：30～70％，当环境条件不符合设备工作条件时，主控系统软件会通过无线网络控制实验室内的空调和湿度控制设备运行，自动使环境条件维持在合适条件下；
19.(5)打开外部转接盒开关，为其通电运行，并检查外部转接盒、内部转接盒、惯导传感器、连接线和连接插头是否存在异常；
20.(6)检查主机上运行的主控系统软件，对比操作规范，并检查其是否运行正常，确认无误后，进行下一步操作；
21.(7)根据待测试的惯导传感器类型，在主机显示的主控系统软件页面设置测试条件，主控系统会对测试的惯导传感器自动编码；在设置测试条件时，在主控系统软件页面依
次设置，同时设置合格参数，主控系统软件会根据设置项目，依次对设置的测试项目进行自动化运行，并在运行完成后，自动进行数据分析，并和合格参数进行对比，筛选出合格惯导传感器；
22.(8)主控系统会将所有待测试惯导传感器的测试数据导出，并转换成已设置好的“excel模板工作表”，另存至预先设置目录，自动分为“合格”和“不合格”两个文件夹。
23.本发明的有益效果如下：
24.本发明实施例提供一种基于双轴转台的惯性传感器测试系统包括配置有主控系统软件的主机、与主机通信连接的转台工控机和外部转接盒、与转台工控机和外部转接盒相互连接的双轴转台，其中，双轴转台包括底座、固定在底座上的支撑架、固定在支撑架上的转盘、位于转盘和底座之间的内部转接盒，其中，内部转接盒上设置有内部转接公插头和外部转接母插头，转盘上设置有待测试惯导传感器安装孔和内部转接母插头，内部转接公插头和内部转接母插头之间采用l型转接线连接可以合理利用转盘和底座之间的有效空间，降低内部转接公插头和内部转接母插头之间的连接线长度，避免连接线过多或过长出现缠绕而产生的信号传输干扰，而且，内部转接母插头和待测试惯导传感器之间采用内部连接线连接，内部连接线为类曲别针外形结构，类曲别针外形结构具有一定的强度可以防止内部连接线在传感器测试过程中发生变形，而且可以保持内部连接线的形态不会随传感器测试过程发生变化，可以避免内部连接线变形导致其位置变动较大产生传输信号的相互干扰，进而可以提高惯导传感器的自动化标定精度。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例的一种基于双轴转台的惯性传感器测试系统的架构示意图；
27.图2为本发明实施例的一种双轴转台的等轴侧结构示意图；
28.图3为本发明实施例的一种双轴转台的正视结构示意图；
29.图4为本发明实施例的一种双轴转台的俯视结构示意图；
30.图5为本发明实施例的一种双轴转台的侧视结构示意图；
31.图6为本发明实施例的图5中i部分的局部放大示意图；
32.图7为本发明实施例的图3中a-a向剖视示意图；
33.图8为本发明实施例的一种外部转接盒的结构示意图。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.下面将结合图1～图8对本发明实施例的一种基于双轴转台的惯性传感器测试系
统进行详细的说明。
36.参考图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明实施例提供的一种基于双轴转台的惯性传感器测试系统包括配置有主控系统软件的主机19、与主机19通信连接的转台工控机20和外部转接盒21、与转台工控机20和外部转接盒21相互连接的双轴转台22，其中，转台工控机20的主体结构属于现有技术，本发明实施例在此不做过多陈述。双轴转台21安装在转台工控机20上，双轴转台21包括底座1、固定在底座1上的支撑架2、固定在支撑架2上的转盘3、位于转盘3和底座1之间的内部转接盒4，其中，内部转接盒4上设置有内部转接公插头5和外部转接母插头6，转盘3上设置有待测试惯导传感器安装孔7和内部转接母插头8，内部转接公插头5和内部转接母插头8之间采用l型转接线9连接，内部转接母插头8和待测试惯导传感器10之间采用内部连接线11连接，内部连接线11的两端分别设置有与内部转接母插头8和待测试惯导传感器10上的公插头相互配合的转接公插头12和转接母插头13，内部连接线11的外形为类曲别针外形结构。类曲别针外形结构的内部连接线11可以增加其弹性应力，即使转盘高速运转，内部连接线11也会保持原型不变。
37.具体的，参考图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，内部连接线11包括与内部转接母插头8相互插接的转接公插头12、与待测试惯导传感器10相互插接的转接母插头13、依次设置在转接母插头13和转接公插头12之间的水平连接线14、第一弧形连接线15、第一竖直连接线16、第二弧形连接线17和第二竖直连接线18，水平连接线14、第一弧形连接线15、第一竖直连接线16、第二弧形连接线17和第二竖直连接线18相互连接之后组成一个类曲别针外形结构。
38.本发明实施例的一种惯导产品测试用双轴转台的内部连接线11的转接母插头13和转接公插头12之间采用的是水平连接线14、第一弧形连接线15、第一竖直连接线16、第二弧形连接线17和第二竖直连接线18相互连接之后组成的具有类曲别针外形结构连接线，进而转接母插头13和转接公插头12之间的连接线相对直接直线相连，不仅具有一定的回弹强度，而且还具有一定的抗拉伸能力，该种结构形式的连接线可以保证内部连接线11在惯导产品转动测试过程中，避免由于离心力或其他转向力的作用导致连接线变形较大而产生的不同待测试惯导传感器10的测试线发生缠绕或接触导致信号传输受到干扰而影响测试精度。
39.参考图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，转盘3上设置有多列纵向整齐排列的所述待测试惯导传感器安装孔7和内部转接母插头8，内部转接母插头8均位于待测试惯导传感器安装孔7的左侧，相邻两列的待测试惯导传感器安装孔7之间采用错位设置，错位设置相邻两列的待测试惯导传感器安装孔7并配合将所有的内部转接母插头8设置的待测试惯导传感器安装孔7的同一侧，可以合理规划内部连接线11的位置，再次避免由于离心力或其他转向力的作用导致连接线变形较大而产生的不同待测试惯导传感器10的测试线发生缠绕或接触导致信号传输受到干扰而影响测试精度。错位设置相邻两列的待测试惯导传感器安装孔7并配合将所有的内部转接母插头8设置的待测试惯导传感器安装孔7的同一侧，不仅可以实现在转盘3上尽可能布置较多的待测试惯导传感器安装孔7，而且，还可以实现最大化的合理利用转盘3的有限空间，避免相邻内部连接线11之间的横向间距过小而造成相互变形之后的缠绕或接触影响传感器的测试标定精度。
40.参考图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，转盘3上设置有5列待测试惯导传感器安装
孔7和内部转接母插头8，待测试惯导传感器安装孔7纵向整齐排列，待测试惯导传感器安装孔7横向相互插空错位排列。其中，相邻两列待测试惯导传感器安装孔7之间的横向间距大小与距离转盘3圆心的距离大小呈正相关关系，也即待测试惯导传感器安装孔7沿转盘3径向方向的设置密度逐渐变小，转盘3中心部位设置待测试惯导传感器安装孔7的密度最大。在惯导传感器测试的过程中，转盘3随测试装置进行转动，在转盘3转动的过程中，转盘3中心部位的离心力或向心力较小，也即内部连接线11在随转盘3转动过程中，越靠近转盘3中心部位的内部连接线11受到的外力越小，进而产生的变形也就越小，相邻的内部连接线11所需要的预留空间也就越小，因此，本发明实施例为了最大化的合理利用转盘3的有限空间，结合惯导产品的测试要求和测试方案，通过将相邻两列的待测试惯导传感器安装孔7错位设置并配合将所有的内部转接母插头8设置的待测试惯导传感器安装孔7的同一侧，再配合将待测试惯导传感器安装孔7沿转盘3径向方向的设置密度逐渐变小，可以尽可能避免相邻内部连接线之间的信号传输干扰，又可以最大化合理合理利用转盘的空间实现单次尽可能多的测试多个惯导传感器。
41.参考图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，支撑架2采用螺栓固定在底座1上，转盘3采用螺栓固定在支撑架2上，转盘3和底座1之间设置有多个支撑架2。待测试惯导传感器10采用螺栓安装在待测试惯导传感器安装孔7内，转接母插头13沿水平方向设置，转接公插头12沿竖直方向设置。内部转接盒4上设置有24个内部转接公插头5和2个外部转接母插头6，2个外部转接母插头6中的一个用于连接外部电源实现供电，另一个用于连接外部转接盒实现将采集和接收的待测试惯导传感器数据传递给外部转接盒。
42.参考图1和图8所示，外部转接盒21上设置有用于为内部转接盒4提供电源的转台外部转接头23、负责将内部转接盒4采集的传感器测试数据转递给给主机19并从主机19接受控制信息对内部转接盒4进行控制的数据转接头24、负责从主机19接受信息并由外部转接盒21处理之后传递给内部转接盒4的信息转接头25。
43.本发明实施例提供一种基于双轴转台的惯性传感器测试系统包括配置有主控系统软件的主机、与主机通信连接的转台工控机和外部转接盒、与转台工控机和外部转接盒相互连接的双轴转台，其中，双轴转台包括底座、固定在底座上的支撑架、固定在支撑架上的转盘、位于转盘和底座之间的内部转接盒，其中，内部转接盒上设置有内部转接公插头和外部转接母插头，转盘上设置有待测试惯导传感器安装孔和内部转接母插头，内部转接公插头和内部转接母插头之间采用l型转接线连接可以合理利用转盘和底座之间的有效空间，降低内部转接公插头和内部转接母插头之间的连接线长度，避免连接线过多或过长出现缠绕而产生的信号传输干扰，而且，内部转接母插头和待测试惯导传感器之间采用内部连接线连接，内部连接线为类曲别针外形结构，类曲别针外形结构具有一定的强度可以防止内部连接线在传感器测试过程中发生变形，而且可以保持内部连接线的形态不会随传感器测试过程发生变化，可以避免内部连接线变形导致其位置变动较大产生传输信号的相互干扰，进而可以提高惯导传感器的自动化标定精度。
44.本发明实施例的一种基于双轴转台的惯性传感器测试系统，其转盘上安装内部连接线、内部转接口和内部转接盒，用来为惯导产品缓存数据、采集数据和提供电源，外部转接盒通过转接口与内部转接盒相连，并对从内部转接盒接收到的数据进行分析，然后通过无线网络或者有线网络传递给主机，主机上安装的自动化采集系统对从数据进行采集和分
析，操控者通过对自动化采集系统的参数进行设置，进而控制转台工控机，并进一步对温度控制柜和双轴转台控制，最终对内部转接盒反馈信息，实现对转盘控制。由于现有技术的转台工控机不具有连接局域网的功能，对转台工控机的控制只能机械的操作上面的按键和旋钮来发出指令，只能人为实地操作控制，在添加了主机后，主机可以接入网络，就通过远程监控对主机进行控制。
45.另一方面，基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种基于双轴转台的惯性传感器测试方法，采用上述的基于双轴转台的惯性传感器测试系统，该惯性传感器测试方法包括：
46.(1)打开双轴转台测试装置，将待测试惯导传感器安装到转盘的待测试惯导传感器安装孔内并采用螺栓固定；
47.(2)采用内部转接线将内部转接母插头和待测试惯导传感器相互连接；
48.(3)主机通电源打开，运行主控系统软件，待主控系统软件平稳运行后，将转台工控机和温度控制柜依次打开，观察转台工控机正面的仪表盘，检查是否存在运行异常；
49.(4)若仪表盘显示灯全部为绿色为正常，若仪表盘显示灯存在显示为红色、绿色闪烁或不显示均为异常，需要检查和维修，立刻断电，等待专业维修人员；系统工作温度： 10～ 45℃，工作环境湿度：30～70％，当环境条件不符合设备工作条件时，主控系统软件会通过无线网络控制实验室内的空调和湿度控制设备运行，自动使环境条件维持在合适条件下；
50.(5)打开外部转接盒开关，为其通电运行，并检查外部转接盒、内部转接盒、惯导传感器、连接线和连接插头是否存在异常；
51.(6)检查主机上运行的主控系统软件，对比操作规范，并检查其是否运行正常，确认无误后，进行下一步操作；
52.(7)根据待测试的惯导传感器类型，在主机显示的主控系统软件页面设置测试条件，主控系统会对测试的惯导传感器自动编码；在设置测试条件时，在主控系统软件页面依次设置，同时设置合格参数，主控系统软件会根据设置项目，依次对设置的测试项目进行自动化运行，并在运行完成后，自动进行数据分析，并和合格参数进行对比，筛选出合格惯导传感器；
53.(8)主控系统会将所有待测试惯导传感器的测试数据导出，并转换成已设置好的“excel模板工作表”，另存至预先设置目录，自动分为“合格”和“不合格”两个文件夹。
54.由于具备报告自动生成功能，通过将数据库中数据导出至excel生成系统标准测试报告，也可根据需求生成自定义测试报告。“合格”惯导传感器按照正常步骤进入下一工序即可，“不合格”惯导传感器送至维修部检查维修，维修部根据自动导出的excel表格数据，来确定惯导传感器损坏的部件并进行更换。
55.显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。