Имитатор движения транспортного средства

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано при вибрационных испытаниях транспортных средств. Цель изобретения - повышение точности определения координат транспортного средства. Платформа 1 установлена на шпонах силовых гидроцилиндров 2, связанных с устройством 3 управления. На платформе 1 установлены источники 6-9 излучения, а на основании 4 - одноплоскостные оптические датчики 10-15, съюстированные с соответствующими источниками излучения. Выходы датчиков подключены к вычислительному устройству, которое определяет координаты платформы 1 с установленным на ней транспортным средством 5 относительно неподвижной системы координат при наклонах платформы 1 в различных направлениях. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 М 17/00, 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ФЮ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4413019/40-11 (22) 18.04.88 (46) 23.09.90. Бюл. № 35 (72) М. 1О. Алексеев и В. В. Кочергин (53) 620.178.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1283571, кл. G Ol М 7/00, 1985. (54) ИМИТАТОР ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано при вибрационных испытаниях транспортных средств. Цель изобретения — повышение точности определения координат

„„д<() „„1594364

2 транспортного средства. Платформа 1 установлена на шпонах силовых гидроцилиндров 2, связанных с устройством 3 управления.

На платформе 1 установлены источники излучения, а на основании 4 — одноплоскостные оптические датчики, съюстированные с соответствующими источниками излучения

Выходы датчиков подключены к вычислительному устройству, которое определяет координаты платформы 1 с установленным на ней транспортным средством 5 относительно неподвижной системы координат при наклонах платформы в различных направлениях. 5 ил.

1594364

55 з

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано при вибрационных испытаниях транспортных средств.

Цель изобретения — повышение точности определения координат транспортного средств а.

На фиг. 1 изображена общая схема имитатора; на фиг. 2 — то же, вид спереди; на фиг. 3 — схема одноплоскостного оптического датчика; на фиг. 4 — неподв иж ная и подвижная декартовы системы координат; на фиг. 5 — структурная схема вычислительного устройства.

Имитатор движения транспортного средства содержит платформу 1, связаннук> со штокам и силовых гидроцилиндров 2, подключенных к устройству 3 управления. Корпусы силовых гидроцилиндров шарнирно связаны с основанием 4., Шарниры силовых гидроцилиндров 2 распределены на основании 4 и на платформе 1 симметрично относительно центральной вертикальной оси со смещением на 120 друг относительно друга.

Для обеспечения устойчивости платформы 1 с транспортным средством 5 диаметр окружности размещения шарниров на основании 4 больше, чем на платформе 1. Силовые гидроцилиндры 2 с устройством 3 управления образуют привод наклона и перемещения платформы 1, на которой размещено испытуемое транспортное средство 5. На платформе 1 по ее периметру размещены источники 6 — 9 излучения, ориентированные от центра наружу вдоль ее продольной и поперечной осей колебаний. На основании 4 попарно в ортогональных одна по отношению к другой плоскостях установлены одноплоскостные оптические датчики 10 — 17, сьюстированные с соответствующими источниками излучения. Одноплоскостные оптические датчики содержат линейный прибор 18 с зарядовой связью с блоком 19 управления, сферический объектив 20 и цилиндрическую линзу 21.

Имитатор содержит также вычислительное устройство 22, восемь входов которого подкл ючены к выходам соответствующих одноплоскостных оптических датчиков,, и регистрирующий блок 23, шесть входов которого подключены к соответствующим шести выходач вычислительного устройства 22.

Последнее содержит четырнадцать сумматоров 24 — 37 и восемь умножителей 38- — 45, соединенных между собой по определенной схеме (фиг. 5).

Кроме того, приведены следующие обо,начения: OL, ОМ, Ой продольная, поперечная и вертикальная оси неподвижной относительно основания системы координат;

R u r — радиусы размещения одноплоскостных оптиче ких датчиков 10 в 17 и источников 6 — 9 и>лучения от оси ON и центра плат-!

>ормы 1 >огветственно; l„длина оптиче ого к пп;;а линейного прибора 18 с зарядовой связью; l, — длина световой полости;

fo — фокусное расстояние объектива; а>— угол падения лучей света на объектив при перемещении источника излучения из положения S в положение Si, пп — координата перемещения вдоль оси ON; SOF u S >OF i— ход центральных лучей, SBC, SDE — ход боковых лучей; 6 — расстояние между линейным прибором 18 с зарядовой связью и цилиндрической линзой 21; 01 MN u

0>ХYZ — ссютветственно неподвижная и подвижная декартовы системы координат у, v,× вЂ” углы поворота платформы 1 относительно соответственно осей ОМ, OL, и

0N; x„y„z„ l., т„п, — координаты произвольной точки А в подвижной и неподвижной системах координат; рь ..., р4, аь ... а4— углы падения лучей источников 6 — 9 излучения на одноплоскостные оптические датчики 10 — 17 в горизонтальной LOM и вертикальной LON либо MON плоскостях соответственно; 00> — линейное смещение платформы 1 относительно центра колебаний— точки О; 4, то, .по — координаты центра О> в неподвижной системе координат.

Оптический канал линейного прибора 18 с зарядовой связью установлен в положении наибольшей резкости изображения источников 6 — 9 излучения, т. е. при R — r»fо на расстоянии, приблизительно равном fo от сферического объектива 20.

В исходном положении все шесть воздействий устройства 3 управления равны нулю, штоки силовых гидроцилиндров 2 находятся в среднем положении, а центр масс платформы 1 совмещен с началом неподвижной системы координат OLMN, источники 6 — 9 излучения находятся на продольной и поперечной осях, углы падения лучей одноплоскостных оптических датчиков !Π— 17 от соответствующих источников излучения равны нулю и, следовательно, равны нулю выходные сигналы одноплоскостных датчиков 10—

17 и сигналы вычислительного устройства 22, поступающие в регистрирующий блок 23.

При отклонении воздействий устройства 3 управления от нулевых значений штоки силовых гидроцилиндров 2 смещаются относительно средних положений, при этом положение платформы 1 в неподвижной системе координат OLMN определяется шестью переменными: тремя линейными перемещениями lo, тп, ип и тремя углами поворота v, у, Ч". При этом углы падения лучей одноплоскостных оптических датчиков 10 — 17 отличаются от нулевых значений и на выходе этих датчиков формируются сигналы, пропорциональные значениям тангенсов углов падения. Эти сигналы поступают на входы вычислительного устройства 22. Результаты вычислений отображаются в регистрирующем блоке 23. Одноплоскостные датчики

10 — 17, вычислительное устройство 22 и регистрирующий блок 23 работают циклически

1594364

Формула изобретения с частотой опроса линейного прибора 18 с зарядовой связью, поэтому воспроизвЕдение и регистрация колебаний производятся в режиме реального времени.

Одноплоскостной оптический датчик работает следующим образом.

При смещении источника излучения в плоскости MON оптическое изображение источника излучения — световая полоска

ЕС вЂ” смещается вдоль оптического канала, оставаясь перпендикулярной ему. При смещении источника излучения в плоскости

LON световая полоска ЕС либо Е С (в зависимости от fo, о и фокусного расстояния цилиндрической линзы 21) остается неподвижной или смещается в направлении, перпендикулярном оптическому каналу линейного прибора 18 с зарядовой связью, не влияя на выходной сигнал одноплоскостного оптического датчика. Линейный прибор 18 с зарядовой связью работает в циклическом режиме, определяемом сигналами блока 19 управления. Выходной видеосигнал, снимаемый с линейного прибора 18, поступает в блок 19 управления, где преобразуется во временной интервал, пропорциональный tgai

В зависимости от интерфейса вычислительного устройства 22 временной интервал, снимаемый с блока 19 управления, подается непосредственно на вычислительное устройство 22 либо после преобразования в последовательный или параллельный цифровой код.

Работа вычислительного устройства 22 заключается в решении уравнений преобразования подвижной системы координат

O XYZ, связанной с платформой 1, относительно неподвижной системы координат

OLMN. Эти уравнения имеют следующий вид: 1

4=2((— )(1Ф +1Фз)+ по(Ф вЂ” tglo)l гпО= 2 ((R r)(tgp2+tg04+lo(tgp2 tg54))

no= ((R r)(tgu +tg®4)+lo(tgaz tgu4));

Чг= 2((R — г)(1@1 — 1фЗ)+ mo(tgp!+1@3)) )

1 у — ((R — r)(tguq — tgu4+ lo(tguz+tga4))—

1 — Vv1

v= — ((R — r)(tga — tga>)+ mo(tgu + tgug)—

Ъ вЂ” Ч у.

Решение этих уравнений выполняется вычислительным устройством 22 в реальном вре мени в следующей последовательности. Сумматоры 24 — 31 вычисляют алгебраические суммы сигналов одноплоскостных оптических датчиков 10 — 17> умножители 38 — 43 вычисляют произведения полученных алгебраичес5

Е0

55 ких сумм на текущие значения искомых переменных, определяя правые части слагаемых уравнений, заключенных в квадратные скобки, сумматоры 32 — 37 определяют алгебраическую сумму слагаемых, заключенных в квадратные скобки, при этом с выхода сумматоров 33 — 36 снимаются искомые переменные lo, ф, mo и л соответственно, умножители 44 и 45 определяют произведения выходных переменных ф.v и .у, соответственно сумматоры 32 и 37 определяют алгебраическую сумму слагаемых, входящих в уравнения для у и q, при этом с выходов этих сумматоров снимают искомые переменные. Операции масштабирования — умножение на постоянные: (R — r), 1/2, 1/2r — на структурной схеме вычислительного устройства 22 не показаны. Методическая погрешность расчета уменьшается с уменьшением отношения г/R и относительных перемещений 4/г, mo/г, n/r. При r/R(0,2; Цr=m,/r=n,/га0,125 и повороте платформы на углы ф=у= г=

=0,1 рад методическая погрешность при расчете координат по приведенным уравнениям менее 0,4% для всех линейных координат, 1 % для углов ф, v и 2% — для у. С уменьшением углов колебаний платформы методическая погрешность расчета координат уменьшается.

Использование изобретения повышает точность определения координат транспортного средства при имитации движения по пересеченной местности.

Имитатор движения транспортного средства, содержащий основание, платформу для установки транспортного средства, привод наклона и перемещения платформы, установленный на основании, измерительную аппаратуру, вычислительное устройство и регистрирующий блок, подключенный к выхода м в ычисл ител ьного устройства, о тличаюи1ийся тем, что, с целью повышения точности определения координат транспортного средства, измерительная аппаратура содержит четыре источника излучения, размещенные по периметру платформы и ориентированные от центра наружу вдоль ее продольной и поперечной осей колебаний, и восемь одноплоскостных оптических датчиков, установленных на основании попарно в ортогональных одна по отношению к другой плоскостях и съюстированных с соответствующими источниками излучения, а вычислительное устройство выполнено с восемью входами, соединенными с выходами соответствующих одноплоскостных оптических датчиков, и шестью выходами и содержит четырнадцать сумматоров и восемь умножителей, при этом первый вход вычислительного устройства соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, вто1594364 рые входы которых соединены с пятым входом вычислительного устройства, второй вход вычислительного устройства соединен с первыми входами третьего и четвертого сумматоров, вторые входы которых соединены с шестым входом вычислительного устройства, третий вход вычислительного устройства соединен с первыми входами седьмого и восьмого сумматоров, вторые входы которых соединены с седьмым входом вычислительного устройства, четвертый вход вычислительного устройства соединен с первыми входами пятого и шестого сумматоров, вторые входы которых соединены с восьмым входом вычислительного устройства, выход первого сумматора соединен с первым входом первого умножителя, выход которого соединен с первым входом девятого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, третий вход — с выходом восьмого умножителя, выход третьего сумматора соединен с первыми входами третьего умножителя и десятого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, выход — с первым выходом вычислительного устройства и с первыми входами четвертого, пятого и шестого умножителей, выход четвертого сумматора соединен с первыми входами второго умножителя с одиннадцатого сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего умножителя, а выход — с четвертым выходом вычислительного устройства и с первыми входами седьмого и восьмого умножителей, второй вход седьмого умножителя соединен с выходом девятого сумматора и с шестым выходом вычислительного устройства, второй вход восьмого умножителя соединен с выходом четырнадцатого сумматора и с пя1О тым выходом вычислительного устройства, выход пятого сумматора соединен с пе рвым входом двенадцатого сумматора, второй вход которого соединен с выходом четвертого умножителя, а выход — с вторыми входами первого, второго, третьего умножителей и с вторым выходом вычислителя, выход шестого сумматора соединен с вторым входом четвертого умножителя, выход седьмого сумматора соединен с вторым входом шестого умножителя и с пер20 вым входом тринадцатого сумматора, второй вход которого соединен с выходом пятого умножителя, а выход — с третьим выходом вычислителя, выход восьмого сумматора соединен с вторым входом пятого умножителя и с первым входом четырнадцатого сумматора, второй вход которого соединен с выходом шестого умножителя, а третий — с выходом седьмого умножителя.

1594364

1594364

Составитель С. Белоусько

Редактор Н. Бобкова Техред А. Кравчук Корректор Н. Ревская

Заказ 2821 Тираж 448 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О1