一种转台和陀螺仪测角数据同步采集装置的制作方法

1.本实用新型涉及动态角度测量领域，特别涉及一种转台和陀螺仪测角数据同步采集装置。


背景技术：

2.转台测角系统具有高精度、高分辨率等优点，在动态角度测量领域中有着重要地位。但是转台在进行动态角度测量过程中，由于转台存在构件尺寸误差、圆光栅安装偏心偏斜等因素，会对转台圆周位置角度测量值引入误差。为提高转台动态角度测量精度，需要对转台动态角位置误差进行分离，然后实现误差补偿。陀螺仪具有动态测角精度高、带宽高、实时性强等优点，可以应用于动态测量过程中转台角位置误差分离。如何同步获取动态中转台和陀螺仪测角数据，是转台动态角位置误差分离过程中关键技术问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种转台和陀螺仪测角数据同步采集装置，有效解决在转台动态角位置误差分离过程中同步获取转台和陀螺仪测角数据这一关键技术问题。
4.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
5.一种转台和陀螺仪测角数据同步采集装置，包括转台信号接收模块、陀螺仪信号接收模块、角度同步采集模块和串口传输模块。
6.所述转台信号接收模块包括转台信号调理电路单元；所述陀螺仪信号接收模块包含陀螺仪信号调理电路单元；所述角度同步采集模块包含转台角度测量单元、陀螺仪角度测量单元、触发信号生成单元、转台角度获取单元和陀螺仪角度获取单元。
7.所述转台信号接收模块中的信号调理电路单元输入端与转台测角系统中的读数头连接，转台信号调理电路单元输出端与角度同步采集模块中转台角度测量单元输入端连接，转台角度测量单元输出端与转台角度获取单元输入端连接；陀螺仪信号接收模块中的信号调理电路单元输入端与陀螺仪端口连接，陀螺仪信号调理电路单元输出端与角度同步采集模块中陀螺仪角度测量单元输入端连接，陀螺仪角度测量单元输出端与陀螺仪角度获取单元输入端连接；触发信号生成单元输出端与转台角度获取单元、陀螺仪角度获取单元输入端连接；转台角度获取单元和陀螺仪角度获取单元输出端与串口传输模块输入端连接。
8.进一步说，所述转台信号调理电路单元采用ds26ls32差分转单端芯片和sn74lvc3245a电平转换芯片作为信号调理端主芯片。
9.进一步说，所述陀螺仪信号调理电路单元采用opa827运算放大器、ad8138运放芯片和ad9238模数转换芯片作为信号调理端主芯片。
10.进一步说，所述角度同步采集模块由fpga芯片、jtag电路、50m晶振以及电源组成，用于转台和陀螺仪角度测量和测角数据同步获取；所述fpga芯片选择altera公司cyclone系列产品ep4ce115f29c7。
11.进一步说，所述串口传输模块核心器件为ch340串口芯片，按照uart通讯方式进行测角数据传输。
12.本实用新型的有益效果体现在：
13.本实用新型通过所述角度同步采集模块生成两路相同频率的触发信号，实现同时获取转台和陀螺仪测角数据并上传，用于转台和陀螺仪的动态角位置比对，解决了转台动态角位置误差分离过程中无法同步获取转台和陀螺仪测角数据这一关键技术问题。
附图说明
14.图1为本实用新型的同步采集装置与转台、陀螺仪和计算机连接图。
15.图2为本实用新型的同步采集装置结构框图。
16.图3为本实用新型的同步采集装置的转台信号接收模块信号调理电路图。
17.图4为本实用新型的同步采集装置的陀螺仪信号接收模块信号调理电路图。
18.图5为本实用新型的同步采集装置的角度同步采集模块电路结构图。
19.图6为本实用新型的同步采集装置的串口传输模块电路图。
20.其中，1、陀螺仪；2、转台；3、db15接口；4、读数头；5、同步采集装置；6、串口；7、计算机。
具体实施方式
21.以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
22.图1是本实用新型的同步采集装置5与陀螺仪1、转台2、计算机7的连接图。陀螺仪1与同步采集装置5通过db15接口3进行连接，转台2与同步采集装置5通过读数头4进行连接，同步采集装置5通过串口6与计算机7连接。同步采集装置5用于处理读数头4输出细分信号和陀螺仪1输出信号，并同步获取转台2和陀螺仪1的测角数据，最终通过串口6对获取测角数据进行传输。
23.图2是本实用新型的同步采集装置的结构框图。转台和陀螺仪测角数据同步采集装置包括转台信号接收模块、陀螺仪信号接收模块、角度同步采集模块和串口传输模块。所述角度同步采集模块包含转台角度测量单元、陀螺仪角度测量单元、触发信号生成单元、转台角度获取单元和陀螺仪角度获取单元。转台信号接收模块中的信号调理电路单元输入端与转台测角系统中的读数头连接，转台信号调理电路单元输出端与角度同步采集模块中转台角度测量单元输入端连接，转台角度测量单元输出端与转台角度获取单元输入端连接；陀螺仪信号接收模块中的信号调理电路单元输入端与陀螺仪端口连接，陀螺仪信号调理电路单元输出端与角度同步采集模块中陀螺仪角度测量单元输入端连接，陀螺仪角度测量单元输出端与陀螺仪角度获取单元输入端连接；触发信号生成单元输出端与转台角度获取单元和陀螺仪角度获取单元输入端连接；转台角度获取单元和陀螺仪角度获取单元输出端与串口传输模块输入端连接。
24.转台测角系统中，连接转台的读数头输出两路电平标准为rs422/ttl 5v的差分方波信号，所述差分方波信号通过转台信号调理电路单元，调整为两路ttl3.3v单端正交方波信号，转台角度测量单元接收两路正交方波后转换成角度值α。
25.陀螺仪测角系统中，陀螺仪端口输出两路电平标准为ttl2v的模拟正弦信号，所述
模拟正弦信号通过陀螺仪信号调理电路单元，调整为两路ttl2v数字正弦信号，陀螺仪角度测量单元接收两路正交正弦信号后转换成角度值β。
26.所述触发信号生成单元产生两路相同频率的触发信号，分别作用于转台角度获取单元和陀螺仪角度获取单元，所述转台角度获取单元和陀螺仪角度获取单元分别输出转台角度值θ和陀螺仪角度值γ，最后通过串口传输模块对θ和γ进行上传，完成转台和陀螺仪角度测量数据同步采集。
27.本实用新型的转台和陀螺仪测角数据同步采集装置，所述转台信号接收模块由转台信号调理电路构成，转台信号调理电路如图3所示。该调理电路核心器件为ds26ls32差分转单端芯片和sn74lvc3245a电平转换芯片。ds26ls32差分输入端可同时采集读数头输出的两路差分信号，sn74lvc3245a将采集的读数头信号进行电平转换，满足fpga引脚的电平要求。
28.本实用新型的转台和陀螺仪测角数据同步采集装置，所述陀螺仪信号接收模块由陀螺仪信号调理电路构成，陀螺仪信号调理电路如图4所示。该调理电路核心器件为opa827运算放大器、ad8138运放芯片和ad9238模数转换芯片。opa827和ad8138将输入信号的幅值调整到2v以内，防止信号幅值超量程损坏adc，ad9238将陀螺仪输出的模拟信号转换成数字信号，传输至fpga进行后续处理。
29.本实用新型的转台和陀螺仪测角数据同步采集装置，所述角度同步采集模块由fpga芯片、jtag电路、50m晶振以及电源组成，电路结构图如图5所示。fpga芯片选择altera公司cyclone系列产品ep4ce115f29c7，jtag电路用于fpga芯片的程序的烧录，50m晶振为fpga芯片提供时钟信号，fpga同时对时钟进行计数产生触发信号，1.2v、2.5v、3.3v的电源为fpga芯片提供工作电源。转台角度测量单元、陀螺仪角度测量单元、触发信号生成单元、转台角度获取单元和陀螺仪角度获取单元通过fpga芯片丰富的逻辑资源、存储单元、布线资源实现，并集成在fpga芯片内部。
30.本实用新型的转台和陀螺仪测角数据同步采集装置，所述串口传输模块核心器件为ch340串口芯片，按照uart通讯方式进行测角数据传输。图6是串口传输模块电路图，用于将同步获取的转台和陀螺仪测角数据传输至计算机。
31.以上所述仅为本实用新型较好的实施方式，本实用新型的保护范围并不局限于此，领域内任何熟知相关技术人员在不改变本实用新型原理而进行的变化或改进，都应在本实用新型保护范围内。