Prueba de inerciaTablas de las tasasson equipos de ensayo básicos en la industria aeroespacial, la fabricación de equipos de gama alta y la metrología de precisión, que proporcionan referencias de movimiento angular precisas y controlables para giroscopios, acelerómetros,y sistemas de navegación inercial. Elegir entre un eje único y un eje dualCuadro de tasasno es una simple actualización de las especificaciones, sino una decisión de ingeniería sistemática basada en la naturaleza física del ensayo, los indicadores técnicos y el coste total del ciclo de vida.Este artículo proporcionará un análisis comparativo riguroso y científico de los dos desde tres dimensionesEn este sentido, la Comisión ha adoptado una serie de medidas en el marco de la estrategia de la Unión Europea para la protección de los datos.
I. Diferencias fundamentales: de un solo grado de libertad a la simulación de actitudes
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Las dimensiones de comparación
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Prueba de inercia en un solo ejeCuadro de tasas
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Prueba de inercia en dos ejesCuadro de tasas
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Grados de libertad de circulación
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Un grado de libertad de rotación. Sólo puede girar alrededor de un eje fijo (generalmente el eje de lael azimut eje).
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En general, incluye un eje horizontal (el azimut) y un eje vertical (tiro) que son ortogonales entre sí, que pueden simular los cambios de posición de un vehículo en el espacio bidimensional.
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Funciones básicas
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Proporciona una precisión posición angular de un solo eje, velocidad angular y aceleración angularreferencias. Usado principalmente paraes la respuesta de los dispositivos a una entrada de rotación de un solo eje.
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Proporciona posición angular de actitud, velocidad angular, y el movimiento compuesto de referenciaElen el espacio bidimensionalPuede ser sim.Los movimientos combinados, como el pitch-yaw o el roll-yaw.
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Construcción mecánica
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La estructura es relativamente simple, generalmente consiste en una mesa en forma de "T" o un sistema de eje vertical, que contiene solo un conjunto de ejes, un motor de accionamiento y un sensor de ángulo de alta precisión.
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La estructura es compleja, siendo la corriente principalun marco en forma de U(U exterior,Los dos sistemas de eje están conectados en serie, lo que presenta problemas de acoplamiento entre los marcos y coincidencia de inercia de carga..
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Puntos técnicos clave
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Mecanizado de eje de alta precisión, precisión de control servo de un solo eje,el tipo de interés Estabilidad y torque de fricción bajo.
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Precisión del control de enlace de dos ejes,Perpendicularidad entre ejes,rigidez dinámica/estática del marco,con una capacidad de transmisión superior a 100 W, uny más complejos de modelado y compensación de errores.
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Rango de precisión típico
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La precisión del control de posición angular puede alcanzarel nivel de segundo de arco(por ejemplo, ± 2 segundos de arco)La estabilidad de las tasas puede alcanzar el orden de10−5.
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Comparado con el eje superior de un solo ejeTablas de las tasas, la precisión de cada eje independiente de un eje dualCuadro de tasas es comparable o ligeramente inferior. Pero el chLa mayor parte de la ayuda se encuentra en la consecución deprecisión compuestayrespuesta dinámica constante durante el movimiento síncrono de dos ejes.
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La diferencia fundamental entre el eje único y el dobleel tipo de interésLas tablas se basan en los grados de libertad (DOF) que pueden proporcionar, lo que determina directamente su complejidad técnica y los límites de capacidad de prueba.
Diferencias clave:
Dimensiones de ensayo: soltero- ejeel tipo de interéslas tablas se ejecutanensayos lineales unidimensionales, como calibrar el factor de escala, el sesgo cero y el umbral de un giroscopio en una sola dirección. Doble ejeel tipo de interéslas tablas puede realizarensayos de acoplamiento bidimensional,permitir la evaluación de parámetros de rendimiento más complejos, como el error de acoplamiento cruzado y el ángulo de desalineación de la instalación cuando los dispositivos inerciales se mueven simultáneamente en dos direcciones.
Rendimiento dinámico: Aunque de gama alta de un solo ejeTablas de las tasaspuede lograr una precisión estática extremadamente alta y una estabilidad de velocidad en una sola dirección, de doble ejeTablas de las tasaspuede simular más realista trayectorias dinámicas de posición a través del movimiento de interpolación de dos ejes¿ Qué pasa?Esto es crucial para la alineación dinámica y la verificación de algoritmos de los sistemas de navegación inercial (INS).
La complejidad del sistema aumentadramáticamente: un eje dualCuadro de tasasno es simplemente una superposición de dos un ejeel tipo de interéssus marcos interiores y exteriores están sujetos a acoplamiento por inercia e interferencias de deformación estructural,y el algoritmo de control necesita resolver el problema de desacoplamiento dinámico del circuito servo de doble ejeLa dificultad técnica de su diseño, fabricación y calibración aumenta exponencialmente..
II. Escenarios de aplicación: calibración y simulación de sistemas dedicados
La elección deel tipo de interésLa tabla a utilizar depende principalmente de la naturaleza de los requisitos de ensayo del objeto sometido a ensayo.
Escenarios de aplicación típicos para un solo ejeel tipo de interéslas tablas:
Calibración de los parámetros del dispositivo inercial: Ejecutar ensayos de funcionamiento básicos enotros aparatosyacelerómetros, como medir su no linealidad del factor de escala en modo de velocidad de precisión, o medir su sesgo cero utilizando el componente de rotación de la Tierra en modo de posición.
Pruebas dinámicas de grado único de libertad: Utilizó uneluna tabla de vibración angular, una vibración angular sinusoidal de una frecuencia específicase aplica al dispositivo inercial para probar sus características de respuesta dinámica de frecuencia.
Ensayo específico del módulo funcional: ensayo del rendimiento de escaneo en un solo eje de la antena de radar, precisión de puntuación en un solo eje de los componentes ópticos, etc.
Referencia metrológica de alta precisión:Como ángulo de referenciaEn elEn el campo de la metrología, proporciona señales estándar de desplazamiento angular o velocidad angular para otros instrumentos..
Escenarios de aplicación típicos de r de doble ejecomidolas tablas:
Prueba del sistema de navegación inercial (INS) y del sistema de referencia de actitud y rumbo (AHRS): Esta es la aplicación principal del eje dualel tipo de interésPor Simuel tiempolos cambios bidimensionales de posición de las aeronaves, misiles, buques, etc., la actitudLa precisión de cálculo, la capacidad de seguimiento dinámico y el algoritmo de alineación de todo el sistema de navegación se prueban y verifican..
Pruebas de sistemas de seguimiento y puntería electroópticos: Se utiliza para ensayar equipos que requieren movimiento bidimensional, tales como: Capsulas electroópticas, terminales de comunicación láser y cargas útiles a bordo- ¿ Qué?el ejeel tipo de interésla tabla puede simular el movimiento relativo de un objetivo dentro del campo de visión, evaluando la precisión de seguimiento del sistema, la estabilidad y las capacidades de calibración de la línea de visión.
Simulación de hardware en el bucle (HIL): En el desarrollo de armas guiadas como misiles y drones, un doble ejeel tipo de interésLa tabla sirve como un simulador de movimiento, llevando componentes reales como la cabeza del buscador..
Prueba compuesta de adaptabilidad al medio ambiente: Combinadosconcámaras de temperatura, mesas de vibración, etc., para formar ensayos compuestosSistemas tales como "tocadiscos de doble eje con control de temperatura" para probar el rendimiento de dispositivos o sistemas inerciales en las condiciones de acoplamiento de cambio de temperatura y movimiento de posición.
Principios de selección de escenarios: Si el objetivo del ensayo se limita a aislar el modelo de error de los dispositivos inerciales bajouna sola entrada física, de un solo ejeel tipo de interésLa tabla es una opción eficiente y económica.un producto a nivel del sistema, y su mecanismo de trabajo se basa endetección o control de actitud multidimensional, de doble eje ode varios- ejeel tipo de interésLa tabla debe utilizarse para reproducir su entorno de trabajo real.
III. Comparación de los costes globales: Precio de compraV.S.. Inversión total del ciclo de vida
La comparación de costes va mucho más allá de las cotizaciones de los equipos; debe tener en cuenta de forma exhaustiva el CAPEX (gastos de capital) y el OPEX (gastos de explotación).
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Estructura de los costes
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Prueba de inercia en un solo ejeel tipo de interésCuadro
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Prueba de inercia en dos ejesel tipo de interésCuadro
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Costo de adquisición
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El coste más bajo se debe a que la estructura mecánica, los componentes de accionamiento y el sistema de control son relativamente simples.doble- eje rcomido la mesa es típicamente de 2 a 3 veces más caro que un eje únicoel tipo de interés la mesa, o incluso más.
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El aumento de los costes se debe a:
1Un conjunto adicional de sistemas de eje de alta precisión, motores y sensores.
2- Mecanizado y montaje de precisión más complejos de los marcos en forma de "U" o "O".
3Un controlador de movimiento multi-eje más potente y un software de control avanzado.
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Instalación e infraestructura
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Los requisitos para la vibración de los cimientos y la plataforma de instalación son relativamente relajados y la huella es pequeña.
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Los requisitos son estrictos.Se necesita una base de alta rigidez y aislamiento de vibracionespara suprimir las micro-vibraciones causadas por el movimiento de múltiples marcos, y la huella suele ser mayor.
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Sistemas de control e integración
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El sistema de control es simple, por lo general un controlador dedicado de un solo eje, y la integración del sistema es fácil.
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Esto requieresistemas de control específicos de uso general o avanzados con coordinación de varios ejes, y los algoritmos de software son complejosLa integración con sistemas de prueba de nivel superior (como el intercambio de datos en tiempo real a través de Ethernet o redes de memoria reflectante) es aún más exigente, aumentando significativamente los costes de integración..
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Mantenimiento y calibración
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El mantenimiento es sencillo y la calibración está dirigida principalmente a la precisión de posicionamiento y la estabilidad de velocidad de un sistema de un solo eje.
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El mantenimiento es relativamente complejo y requiere controles y calibraciones regularesde ortogonalidad del eje,posición de cero biaxial, yerror de acoplamiento dinámico.
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Uso y consumo de energía
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Tiene un bajo consumo de energía y un ciclo de formación corto para el operador.
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Consume mucha energía (múltiples accionamientos), requiere un alto conocimiento teórico y experiencia de los operadores y tiene altos costos de formación.
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