高精度立靶测试系统角度测量电路的设计.pdfVIP

第9卷 第2期 Vol.9No.2 2007年2月 设计参考 Feb.2007 高精度立靶测试系统角度测量 电路的设计 许丹，雷志勇，雷鸣 (西安工业大学 电信学院，陕西 西安 710032) 摘 要：介绍了一种新型高精度立靶密集度测试系统中角度测量电路的设计方法，该角度测 量电路主要由高精度角度传感器、51单片机、多位LED显示部分构成。可用于完成线阵CCD 相机仰角的实时测量和显示，并可和上位机进行多路串口通信，同时还可方便地对多台线阵 CCD相机仰角进行监控。 关键词：角度测量；角度传感器；单片机；立靶测试 0 引言 计算转换后，最终在LED显示屏上显示角度数， 同时根据上位机发出的指令来判断是否向串口发 立靶密集度测试系统是利用2个或多个线阵 送角度数据。 CCD相机交汇形成的靶面，主要用于捕获弹丸的 飞行轨迹，并计算弹丸着靶坐标。在传统的布靶 过程中，线阵CCD相机的仰角测量往往是通过手 动计算或者是靠固定角度的托架来实现的。这些 图1 角度测量系统简单框图 方法有很多缺点和局限性，譬如布靶时间较长、 系统中的角度传感器采用HENGSTLER公司 相机角度位置不够精确、单一固定角度托架不够 的AC36型单圈传感器，并采用光电轴角编码器 灵活、不能实时监测相机角度值、在大口径弹丸 进行精确地位置控制。光电轴角编码器根据其刻 测试中由于震动可能导致相机角度的变化从而影 度方法及信号输出形式可分为增量式、绝对式， 响测量精度等。本文所介绍的角度测量方法则具 以及混合式三种。其中，绝对式编码器是直接输 有很高的精度，角度分辨率可达到0.0027度。该 出数字量的传感器，它利用自然二进制或循环二 系统在每个立靶上都有六位LED可以显示角度， 进制 (格雷码)方式进行光电转换，编码的设计 因而可使布靶人员快速精确地调整好相机角度。 一般是采用自然二进制码、循环二进制码、二进 由于每个立靶都有串口接口，故可和计算机进行 制补码等。这种方式的特点是不需要计数器，且 多机通信，以实时监测各个立靶的相机角度，从 在转轴的任意位置都可读出一个固定的、与位置 而避免因震动带来的测量误差。 相对应的数字码；抗干扰能力强，没用累积误 1 角度测量电路的硬件设计 差；电源切断后位置信息不会丢失。但这种方式 的分辨率是由二进制的位数决定的，设计时可根 这种角度测量系统框图如图1所示，整个系 据不同的精度要求选择不同的分辨率 (即位数)。 统都集成在相机架中，角度传感器安装于相机架