Оптическая система наведения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оптическая система наведения

Введение

Данная работа включает в себя общие сведения об оптической системе наведения (ОСН), определяет порядок и правила эксплуатации ОСН входящей в состав стационарного поста 2 (далее СП-2) автоматической системы дистанционного мониторинга «Лидар» (далее АСДМ «Лидар»). Выполнение положений данного руководства обеспечивает долговременную безотказную работу системы.

1. Описание и работа

1.1 Описание и работа оптической системы наведения (ОСН)

оптическая система наведение

1.1.1 Назначение ОСН

Оптическая система наведения предназначена для наведения оси визирования каналов оптико-электронного контроля обстановки по азимуту и углу места. ОСН обеспечивает вывод на заданное направление линии лидарного зондирования, выведение поля зрения телевизионной и тепловизионной систем на зону контроля КС/ЧС. ОСН может работать на направление выбранные оператором или заданные вычислительно-управляющим комплексом в соответствии с регламентом мониторинга. ОСН обеспечивает измерение текущих углов оси визирования и передачи информации в ВУК.

1.1.2 Характеристика ОСН

Наименование параметра и единица его измерения	Номинальное
Диапазон углов наведения: по азимуту [угл.град.] - по углу места [угл.град.] Максимальная угловая скорость азимутального привода при выходе на заданную азимутальную позицию [угл.град./с] Угловая скорость азимутального в режиме детального анализа ситуации: - максимальная [угл.град./с] Максимальное угловое ускорение азимутального привода [угл.град./с2] Угловая скорость угломестного привода регулируемая: - минимальная - максимальная Время выхода на любое наперед заданное направление, не более [с] Воспроизводимость азимутальных позиций Воспроизводимость угломестных позиций Погрешность наведения оптической оси ЛКО в заданном направлении, не более	от 0 до 360,0 15,0 10 0,2 1,0 10 0,1 3,0 30 7,5 / 5 / 5/

1.1.3 Состав ОСН

В состав ОСН входят:

- азимутальный привод (АП).

- угломестный привод (УП).

- Большое диагональное зеркало, площадки для установки тепловизора и визирующей камеры, входящий в состав ОМБ-В.

Рис.1 Компановка оптико-механического модуля СП-2

Условно оптико-механический (ОММ) модуль разделён на два узла. ОМБ-В (оптико-механический блок верхний) и ОМБ-Н (оптико-механический блок нижний), стыкующиеся между собой по фланцу поз 10 (рис.1).

На подвижной части ОМБ-В расположены:

- гермобокс с цветной видеокамерой визирующей телевизионной системы детального анализа кризисной ситуации (ТСКО) поз. 16;

- гермобокс с тепловизором тепловизионой системы кругового обзора (ТепСКО)поз.17;

- азимутальное зеркало лидара кругового обзора (ЛКО) поз. 18;

- - кожух азимутального зеркала ЛКО поз.14 с подвижными створками ЛКО с эл. приводом поз.19.

Азимутальный привод ОММ включает в себя азимутальный подшипник поз. 13, электроагрегат в составе: высокомоментный двигатель поз. 12, тахогенератор и датчик угла(вращающийся трансформатор) поз.21. Привод азимутального зеркала камер ТСКО и ТепСКО по углу места осуществляется приводом поз. 15

1.1.3.1 Состав азимутального привода

В состав азимутального привода входят:

1. Электроагрегат ДПМ600-15-Д4433 (высокомоментный двигатель, концевые выключатели, вращающийся трансформатор, тахогенератор).

2. Силовой блок управления азимутальным приводом. ИБПА468362.010

3. Блок питания (БП) азимутального привода.

ИБПА436737.001

4. Процессорный блок (входящий в состав ВУК). Intel-500

5. ПЭВМ вычислительно-управляющего комплекса.

6. ПМО.

7. Комплект кабелей.

Упрощенная структурная схема азимутального привода изображена на рис.2.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 2. Упрощенная структурная схема азимутального привода

1.1.3.2 Состав угломестного привода

В состав угломестного привода входят:

Шаговый двигатель ДШИ-200-3).

Ограничитель положения зеркала. ИБПА304261.018

Ограничитель положения зеркала. ИБПА304261.019

Датчик угла (вращающийся трансформатор) ВТ-5.

5. Блок управления угломестным приводом. ИБПА468332.021

6. Силовой блок угломестного привода. ИБПА468362.009

7. Блок питания и управления. ИБПА436234.007

8. ПЭВМ входящий в состав ВУК вычислительно-управляющего комплекса.

9. ПМО.

10. Комплект кабелей.

Упрощенная структурная схема угломестного привода изображена на рис.3.



Рис. 3 Упрощенная структурная схема угломестного привода

1.1.4 Устройство и работа ОСН

1.1.4.1 Устройство и работа азимутального привода

Структурная схема азимутального привода изображена на рис.4.

1.1.4.1.1 Исполнительным устройством АП является электроагрегат ДПМ-600-15-Д4430

Электроагрегат объединяет в себе:

- Моментный двигатель МД

- Тахогенератор ТГ

- Датчик угла (вращающийся трансформатор) ВТ

- Тормозное устройство ТУ

- Блок концевых выключателей ИБПА.421414.012 БКВ

1.1.4.1.2 Движителем АП является МД

Статор МД опирается на фланец (поз.10 рис.1) ОМБ-Н, ротор служит основанием для оптико-механического блока верхнего. При подаче напряжения на обмотки МД через них начинает протекать ток, который приводит ротор во вращение. При изменении полярности вращение происходит в противоположном направлении. Момент пропорционален току в обмотке. На одной оси с МД находятся ТГ, ВТ.



Рис.4 Структурная схема азимутального привода

1.1.4.1.3 ТГ генерирует напряжение, пропорциональное угловой скорости, полярность этого напряжения зависит от направления вращения.

1.1.4.1.4 ВТ имеет обмотки возбуждения, синусные и косинусные, которые запитываются напряжением синусоидальной формы одинаковой амплитуды и сдвинутые на 90 градусов. На сигнальных обмотках ВТ наводятся напряжения, сдвинутые по фазе относительно обмоток возбуждения. Сдвиг фаз пропорционален углу поворота ротора относительно статора ВТ. Измеряя сдвиг фазы, между этими напряжениями, определяют угол поворота.

1.1.4.1.5 Тормозное устройство предназначено для фиксации ротора МД. ТУ отпускает при подаче на обмотки электромагнитов напряжения 27в с последующим снижением до 3.5в. Торможение происходит при снятии напряжения.

1.1.4.1.6 БКВ предназначен для ограничения диапазона вращения от +185 до -185 градусов. Состоит из электрических замыкателей двух типов: герконов и датчиков Холла. При подходе к одному из крайних положений сначала срабатывает рабочий КВ, который снижает скорость вращения в аварийном направлении до без аварийного уровня. При подходе к другому крайнему положению происходят аналогичные действия.

1.1.4.1.7 По запросам от ВУК программа процессорного блока считывает информацию с датчиков угла ВТ, скорости ТГ , БКВ, ТУ и передает их по последовательному асинхронному порту на ВУК. При подаче команды отработки угла программа процессорного блока осуществляет отпускание ТУ, определяет направление вращения, а также момент воздействия. Величена механического момента воздействия определяется скважностью импульсов (f=1кГц), генерируемых блоком ШИМ силового блока управления (СБУ). При подходе к заданному углу программа рассчитывает тормозящее усилие. При совпадении заданного и текущего углов, происходит обесточивание ТУ и МД. Происходит полная остановка МД.

1.1.4.1.8 Электроника СБУ имеет аппаратную защиту от “зависания” процессорного блока. При правильной работе программы происходит инверсия битов с определенной частотой, это изменение отслеживается платой управления. При зависании программы происходит обесточивание МД.

Блок силовых ключей имеет функцию аппаратной защиты, при срабатывании концевых выключателей производит торможение и остановку, вне зависимости от команд компьютера. Таким образом, производится аппаратная защита привода от механических повреждений, вызванных сбоем в работе программного обеспечения.

1.1.4.1.9 Питание СБУ осуществляется от БП, в котором находятся необходимые источники электропитания 2х27в, +15в, -15в, +5в, +12в.Первичное питание БП осуществляется от промышленной сети переменного тока в, частотой 501 Гц.

1.1.4.1.10 На рис.5 приведен вид лицевой панели СБУ на которой указано положение основных его блоков.

Рис.5 Расположение функциональных блоков в блоке управления азимутальным приводом

1.1.4.2 Устройство и работа угломестного привода.

Структурная схема угломестного привода изображена на рис.6.

Рис.6 Структурная схема угломестного привода

1.1.4.2.1 При подаче напряжения на блок питания и управления все блоки и узлы запитываются необходимыми напряжениями

Команда управления от ВУК по линии RS-485 попадают на Блок управления (УП) и далее на микроконтроллер. Генератор синусоидальных напряжений одинаковой амплитудой и сдвинутых на 90 градусов находится в фазометре. Эти сигналы подаются на синусную и косинусную обмотки возбуждения ВТ-5. На сигнальных обмотках наводятся напряжения, сдвинутые по фазе относительно напряжения на обмотках возбуждения, на угол, пропорциональный углу поворота ротора ВТ. Сдвиг фазы измеряется фазометром, работа которого основана на измерении времени перехода синусоидального напряжения через ноль, снятого с обмотки возбуждения и сигнальной обмотки. Временной интервал измеряется двоичным счетчиком и в параллейном коде поступает на микроконтроллер. На микроконтроллер также поступают сигналы с концевых выключателей.

Микроконтроллер, имея информацию о положении зеркала, состоянии концевых выключателей передает ее по запросу в ВУК. Получив команды от ВУК микроконтроллер включает cиловой блок (УП), задает направление и скорость вращения шагового двигателя.

Силовой блок осуществляет подключение обмоток шагового двигателя к напряжению 27в мощными транзисторными ключами. Последовательности импульсов, с управляемой скважностью и фазой, приводит во вращение ось шагового двигателя в заданном направлении и с заданной скоростью. При срабатывании одного из аварийных концевых выключателей вращение шагового двигателя в аварийном направлении прекращается, в независимости от команд микроконтроллера. Таким образом, производится аппаратная защита привода от механических повреждений, вызванных сбоем в работе программного обеспечения.

1.1.4.2.2 Вращение шагового двигателя передается через редуктор на зеркало, площадку визирующей камеры, площадку тепловизора и датчик угла ВТ.

1.1.4.2.3 Текущий угол непрерывно измеряется и передается в микроконтроллер. Если текущий и заданный углы не равны, происходит вращение привода в нужном направлении. При равенстве заданного и текущего углов происходит остановка привода. Таким образом, происходит автоматическое наведение оси визирования по углу места.

1.1.5 Средства измерения, инструмент, принадлежность, маркировка и пломбирование, упаковка

В качестве средства измерения сигналов с ШИМ и генератора (Sin, Cos.) используется осциллограф типа С1-94, или др.

Для проверки питающих напряжений используется мультиметр.

Для тестовых сигналов синусоидальной формы используется генератор Г1-53 или аналогичный.

Маркировка кабелей произведена согласно «схеме электрической ОМБ-В».

2. Использование по назначению

2.1 Эксплуатационные ограничения

ОСН сохраняет работоспособность в условиях открытой атмосферы влажностью от 0 до 100% и при температуре от -40 до +40 градусов, давление 720 - 780 мм рт. ст.

2.2 Подготовка ОСН к использованию (в штатном режиме)

Для работы в штатном режиме нужно включить блоки питания угломестного и азимутального приводов, включить ПЭВМ.

2.3 Использование ОСН

2.3.1 Порядок действия персонала

Для ручного сканирования пространства устройства используются клавиши на клавиатуре “влево” и “вправо”.

Для наведения оси визирования на определенный азимут необходимо:

- нажать клавишу “вверх”, на клавиатуре процессорного блока.

- ввести азимут в градусах 0А360,00о

- нажать “Enter”.

2.3.2 Порядок контроля работоспособности ОСН в целом с описанием методик выполнения измерений, наладки изделия

Контроль работоспособности ОСН проверяется путем наведения оси визирования на реперные объекты.

Выбирается четыре реперных объекта, расположенных во всем диапазоне 0А360о, с помощью топографической съемки измеряются азимуты этих объектов (А*1 - А*4 ).



Рис.7 Пример городской застройки с реперными объектами

СП-2 при установке на позицию ориентируется по сторонам света так, чтобы направление на север совпадало с отсчетом нулевого азимута ОСН.

С ПЭВМ вводятся азимуты контрольных объектов (А1=А*1, А2=А*2, А3=А*3, А4=А*4) по визиру визирующей камеры контролируется выведение оси визирования на заданный объект. Погрешность отработки требуемого азимута оценивается по реальному углу Ареал, отработанному ОСН.

ДАi = Ареал - Аi

Величина ДА' должна быть меньше или равна значению погрешности наведения оптической оси визирования (см. п. 1.1.2)

Погрешность определяется:

2.3.3 Перечень возможных неисправностей в процессе использования ОСН по назначению и рекомендации по действиям при их возникновении

Таблица 1

Неисправность	Рекомендации для устранения неисправности
Система не выдает признаков работоспособности	Проверить подачу питающего напряжения на блоки питания
Не реагирует на команды с ПЭВМ	Проверить соеденение кабеля ПЭВМ с блоком управления приводом
Система не отрабатывает азимутальные углы с заданой точностью	Проверить работу и правильность функционирования системы силами разработчика
Зависание ПЭВМ	Перезагрузить ПЭВМ

2.3.4 Перечень и характеристики основных режимов работы ОСН

Таблица 2

	Режим мониторинга	Режим контроля зон особого внимания
	Ручной режим	Автоматический режим	Автоматический режим
ЛКО	+ определение растояния до выброса	+ секторный обзор	-
ТСКО	+ детальный анализ	+ выход на заданное направление	+ обнаружение аэрозольных выбросов
ТепСКО	+ детальный анализ	+ выход на заданное направление	+ обнаружение тепловых аномалий

3. Техническое обслуживание ОСН

3.1 Общие указания

ОСН нуждается в периодическом проведении регламентных: работ.

ТО-1 - еженедельно

ТО-2 - ежемесячно

ТО-3 - ежеквартально

ТО-4 - ежегодно

3.2 Меры безопасности

К работе с системой допускаются лица прошедшие обучение, изучившие техническую документацию на эксплуатируемую систему, получившие инструктаж по техники безопасности. При проведении проверочных работ необходимо соблюдать “Правила технической эксплуатации ”, правила техники безопасности.

3.3 Порядок технического обслуживания.

Таблица 3

	ТО-1	ТО-2	ТО-3	ТО-4
Общий осмотр и проверка правильности функционирования системы.	+	+	+	+
Контроль заземления и питающих напряжений (220в).	-	+	+	+
Контроль напряжений.	-	-	+	+
Проверка функционирования азимутального блока (фазометр, ШИМ и т.д.).	-	-	+	+
Проверка тормоза.	-	-	+	+
Замена щеток и контроль концевых выключателей.	-	-	-	+
Проверка технического состояния электромеханических узлов угломестного привода.	-	-	-	+

3.4 Проверка работоспособности

Контроль работоспособности ОСН осуществляется с помощью реперных объектов в соответствии с пунктом 2.3.2.

Размещено на Allbest.ru