单兵定位多维运动姿态检测装置整机校验系统及校验方法与流程

本发明涉及校验系统，尤其涉及一种单兵定位多维运动姿态检测装置整机校验系统及校验方法，属于检测装置模拟校验
技术领域：
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背景技术：
：单兵定位多维运动姿态检测装置是一种由多个传感器构成的检测装置，用于检测单兵动作的各个方向和幅度，然而，对于该检测装置的准确程度的情况的检测，现有技术还是采对单个传感器逐个进行监测的方式，所以检测过程比较繁琐，检测难度较大。因此，如何对单兵定位多维运动姿态检测装置的检测准确度情况进行整体式校验，是本领域急需解决的技术难题。技术实现要素：本发明的目的是提供一种单兵定位多维运动姿态检测装置整机校验系统，能够模拟单兵的各个自由度的动作，并对检测装置进行整体式校验，并自动调节动作幅度，并自动记录全方位的校验结果。本发明采取以下技术方案：一种单兵定位多维运动姿态检测装置整机校验系统，包括执行系统、控制系统；所述执行系统包括升降平台组件、回转平台组件、俯仰平台组件、倾斜平台组件；所述升降平台组件包括升降气缸、升降平台，升降气缸对升降平台竖直支撑；所述回转平台组件包括设置在升降平台上的棘轮机构和回转气缸，所述回转气缸能够带动所述棘轮机构单向转动；所述俯仰平台组件包括设置在升降平台上的俯仰气缸，所述俯仰气缸的固定端与升降平台固定连接，顶杆端与倾斜平台固定连接，倾斜平台与俯仰平台转动连接；所述倾斜平台组件包括所述倾斜平台和倾斜气缸，所述倾斜平台上固定设置转轴，所述转轴通过连杆与倾斜气缸的顶杆铰接，倾斜气缸通过所述连杆能够带动倾斜平台在所其在平面内转动；所述控制系统包括与计算机和位于执行系统上的气路电磁阀，所述计算机与所述气路电磁阀电连接。进一步的，所述计算机通过控制气路的时间或流量来实时控制执行系统的动作幅度和角度。进一步的，整机校验系统采用无磁性材料。进一步的，所述回转平台(1)的回转轴内部设有与各个气缸连通的导气槽，回转轴外壁上设有与所述导气槽连通的进气孔，所述进气孔用于与外部气源连接。进一步的，所述升降平台(2)的最大行程为200mm。一种单兵定位多维运动姿态检测装置整机校验系统的校验方法，升降校验：升降平台的一次往复运动模拟人体行走或奔跑一步，行走模拟时，平台升降频率取90次/分，行程范围取值0-100mm；跑步模拟时，平台升降频率取180次/分，行程范围取值0-200mm；回转校验：回转平台模拟朝向角度变化，从而校验单兵定位装置中的电子罗盘，回转平台采用三角形齿的单向棘轮机构，齿数n＝16，以2齿为旋转单元，提供8*45°的朝向角变化，依次选取正东、东南、正南、西南、正西、西北、正北、东北八个方位进行校验；俯仰校验：俯仰平台模拟人体俯仰角度变化，配合回转平台朝向角度变化时能够模拟消防员平地运动以及上下楼梯；俯仰平台由双气缸直线驱动，俯仰范围为0-45°，平地及上楼模拟时，俯仰角取值ψ＝45°，回转平台依次进行8个方位朝向校验；下楼模拟时，俯仰角取值ψ＝0，回转平台依次进行8个方位朝向校验；倾斜校验：倾斜平台用于校验单兵定位装置中的倾斜传感器；倾斜角平台同时提供4个测试机位，后置气动旋转机构满足0-90°范围内的倾斜角度变化；倾斜角分别取值0、90°，同时进行8个方位朝向校验；所述升降校验、回转校验、俯仰校验、倾斜校验能够单独进行或任意组合同时进行。本发明的有益效果在于：1)包含升/降、左旋/右旋、俯/仰、左倾/右倾4个自由度，能够模拟单兵的各个自由度的动作，并对检测装置进行整体式校验；2)采用计算机系统通过气体流量或时间来设定各个自由度的动作幅度，从而满足不同状态下的模拟校验的效果，并自动记录全方位的校验结果；4)四个校验平台结构设计巧妙，可靠性高。5)回转平台的转轴上设置进气孔及内部导气槽，从而便于气路的设置，避免管路缠绕。附图说明图1是本发明单兵定位多维运动姿态检测装置整机校验系统的结构总图。图2是升降平台的升降状态对比示意图。图3是回转平台棘轮机构示意图。图4是俯仰平台的第一状态下的示意图。图5是俯仰平台的第二状态下的示意图。图6是倾斜平台的第一状态下的示意图。图7是倾斜平台的第二状态下的示意图。图8是本发明单兵定位多维运动姿态检测装置整机校验系统的各个驱动气缸的位置示意图。图9是回转平台的转轴上的进气孔及内部导气槽的示意图。图中，1.回转平台，2.升降平台，3.倾斜平台，4.俯仰平台，1a.回转气缸，1b.棘轮，1c.回转盘，2a.升降气缸，3a.倾斜气缸，4a.俯仰气缸。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。一、总体结构设计：参见图1，结合本校验系统的功能需求，单兵定位多维运动姿态检测装置整机校验系统可分为升降平台、回转平台、俯仰平台、倾斜平台4个功能单元，包含升/降、左旋/右旋、俯/仰、左倾/右倾4个自由度，总设计尺寸为400mm*495mm*862mm。由于单兵定位装置信号数据传输采用无线电磁传导，为避免电磁扰动，整机采用无磁性材料。二、升降平台设计：参见图2，升降平台主要用以模拟人在行走及奔跑过程中身体重心在垂直轴内的往复变化。根据大量实验数据及文献资料查阅，人体行走及奔跑过程重心变化满足表1规律:表1：人体运动分析表步频步幅重心变化幅度行走1.5步/秒600mm-750mm60mm-100mm奔跑3步/秒1500mm-2000mm150mm-200mm正常人行走频率为1.5步/秒，重心变化幅度为60mm-100mm；跑步频率为3步/秒，重心变化幅度为120mm-200mm。由此，系统以升降平台的一次往复运动模拟人体行走或奔跑一步，简化运动模型，减少系统体积。选取200mm作为升降平台最大行程，满足人体行走或奔跑时垂直轴内变化模拟范围，如图2所示。行走模拟时，平台升降频率取90次/分，行程范围取值0-100mm；跑步模拟时，平台升降频率取180次/分，行程范围取值0-200mm。三、回转平台设计：参见图3，回转平台主要用以模拟朝向角度变化，从而校验单兵定位装置中的电子罗盘。系统采用三角形齿的单向棘轮机构，齿数n＝16，以2齿为旋转单元，提供8*45°的朝向角变化，依次选取正东、东南、正南、西南、正西、西北、正北、东北八个方位进行校验。四、俯仰平台设计：俯仰平台主要用以模拟人体俯仰角度变化，配合回转平台朝向角度变化时能够模拟消防员平地运动以及上下楼梯。如图4-5，俯仰平台由双气缸直线驱动，俯仰范围为0-45°。平地及上楼模拟时，俯仰角取值ψ＝45°，回转平台依次进行8个方位朝向校验；下楼模拟时，俯仰角取值ψ＝0，回转平台依次进行8个方位朝向校验。五、倾斜平台设计：参见图6-7，结合图1，倾斜平台主要用以校验单兵定位装置中的倾斜传感器。如图6-7所示，末端倾斜角校验平台可同时提供4个测试机位(图中四个方孔)，后置气动旋转机构满足0-90°范围内的倾斜角度变化。同样的，倾斜角分别取值0、90°，同时进行8个方位朝向校验。六、执行系统设计：单兵定位装置采用电磁数据传导，为避免电磁信号扰动，整机采用4组气压驱动单元，包括单气缸升降平台驱动单元、单气缸回转平台驱动单元、双气缸俯仰平台驱动单元、单气缸倾斜平台驱动单元。如图8所示。七、气体管路设计：为避免各功能平台旋转过程中导气管之间发生干涉，气路采用防缠绕结构，如图9所示，气压通过i级导气管进入密闭导气槽后分配至各次级导气管，并利用双层螺纹在回转平台处将棘轮与回转盘分离。在回转平台棘轮旋转过程中，回转盘相对基座固定，俯仰平台驱动气路与倾斜平台驱动气路相互独立；各平台导气管跟随回转平台运动，相对位置固定，无缠绕干涉。该校验系统的进行校验时，将单兵定位多维运动姿态检测装置整机固定在倾斜平台上的四个方孔位置内，升降校验：升降平台的一次往复运动模拟人体行走或奔跑一步，行走模拟时，平台升降频率取90次/分，行程范围取值0-100mm；跑步模拟时，平台升降频率取180次/分，行程范围取值0-200mm；回转校验：回转平台模拟朝向角度变化，从而校验单兵定位装置中的电子罗盘，回转平台采用三角形齿的单向棘轮机构，齿数n＝16，以2齿为旋转单元，提供8*45°的朝向角变化，依次选取正东、东南、正南、西南、正西、西北、正北、东北八个方位进行校验；俯仰校验：俯仰平台模拟人体俯仰角度变化，配合回转平台朝向角度变化时能够模拟消防员平地运动以及上下楼梯；俯仰平台由双气缸直线驱动，俯仰范围为0-45°，平地及上楼模拟时，俯仰角取值ψ＝45°，回转平台依次进行8个方位朝向校验；下楼模拟时，俯仰角取值ψ＝0，回转平台依次进行8个方位朝向校验；倾斜校验：倾斜平台用于校验单兵定位装置中的倾斜传感器；倾斜角平台同时提供4个测试机位，后置气动旋转机构满足0-90°范围内的倾斜角度变化；倾斜角分别取值0、90°，同时进行8个方位朝向校验；所述升降校验、回转校验、俯仰校验、倾斜校验能够单独进行或任意组合同时进行。以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都属于本发明要求保护的范围之内。当前第1页12