[发明专利]一种机场跑道异物探测系统限位转台的寻零装置

说明书

技术领域

本发明属于民用航空的机场跑道异物(FOD)探测系统的限位转台控制技术领域，特别是涉及一种机场跑道异物(FOD)探测系统限位转台在启动时实现高精度寻找机械零位的寻零装置。

背景技术

随着世界民用航空业的迅猛发展，民用客机数量大幅增加，机场航班的起降越加更加频繁，机场跑道异物(Foreignobjectdebris，FOD)导致的飞机损伤、飞行事故及航班晚点事件发生频率不断上升，破坏程度不断加大，对民用航空业带来了巨大的影响和损失。目前，国内外跑道监察工作主要是靠道面巡查人员完成民航组织规定每天对道面进行四次步行检查，在巡查跑道时将关闭跑道，这使得航班通行能力大大降低。在雷达技术和计算机视觉目标识别技术日益发展的今天，机场跑道异物监测系统正日益成为国内外大中型机场即时发现跑道入侵，保障飞行器安全起降的重要装备。

受限于民航飞行区的安全技术标准要求，FOD探测系统的设计结构是利用限位转台配合远距离成像设备在距离几百米以外实现对跑道的异物探测功能。这种条件下，为了保证转台所负责的跑道探测区域的检测连续性，需要用到高精度的限位转台，而对于依赖机械零位的原理实现高精度运行的限位转台来说，高精度的零位寻位很大程度上决定了限位转台的运行精度。

目前市面上多数转台寻找机械零位时，都是采用基于光电开关作为参考点的技术方案，例如中国专利公开号CN102183916A公开了一种有限转角伺服转台用位置寻零方法，该专利申请的背景技术部分记载了：将光电开关安装在伺服转台的预知角度位置，即已知参考点和机械零位之间的角度差为固定值θ，开机时，伺服转台先向安装有光电开关的方向转动，当检测到光电开关被触发产生的TTL电平信号时，控制伺服转台向相反的方向运动θ角度即到达转台的机械零位，并将脉冲计数器清零。但是这种方法虽然简单，但是一旦光电开关损坏，伺服转台将无法找到机械零位，不能正常开机工作；针对上述技术问题，该专利申请提出了一种有限转角伺服转台用位置寻零方法，该方法在伺服转台的机械零位与正向限位之间安装了一个光电开关，并将光电开关位置和正向机械限位分别作为本方法的第一参考点和辅助参考点，在伺服转台开机时，电机正向转动，如果查询到光电开关控制的TTL电平信号或者监测到电机的电流值达到设置门限值，即可控制电机反转相应的已知角度，就能够找到准确的机械零位。但是，该专利申请的寻零方法却没有解决高精度寻零的技术问题。

中国专利公开号CN103744350A公开了一种光电开关转台角度复位装置，其转盘架的上端固定定位盘，定位盘上有定位块，定位盘下的转盘架通过轴承固定转盘，转盘上固定光电开关挡片和限位柱，靠近光电开关挡片圆周轨迹的转盘架上固定光电开关，光电开关挡可以从光电开关的光电槽中穿过，穿过时即可挡住光电开关，所述限位柱的位置是当光电开关挡挡住光电开关时限位柱正好碰上定位盘的定位块，定位块对限位柱挡住定位。该专利申请解决的技术问题是：以往所使用光电开关的转台角度复位方法，由于光电开关工作原理会带来较大的系统误差，如要提高复位精度，控制程序非则会常复杂，需要设置多种判据进行判断，才能确定零位；而判据的复杂化不仅增大系统计算量，程序判据过多，在控制程序的编写过程中也容易出错。其带来的技术效果是：通过简单判据进行判断即可确定零位，可简化控制程序，并且能够提高复位精度。该专利申请仅仅是通过简单判断进行确定零位，虽然能提高复位精度，但该方法采用碰撞的方法实现复位，长期运行时可能会导致转台传动结构、电机等内部结构损伤，并且受不同转速发生碰撞的影响，其正常运行时确定零位的精度也远远达不到FOD系统的限位转台的运行精度要求。

目前市面上的高分辨率的光电开关的光柱直径通常在0.5～1mm，部分厂家提供的最高可达0.1mm，但是价格昂贵。如果按照0.1mm光柱的进行计算，假设电机转轴的定位环的有效直径约20cm，其限位片在光电开关的光柱不同位置触发时带来的最大误差仍可达到约0.0573度，这种误差对于保证FOD系统实现几百米外的跑道异物探测连续性是不能容忍的，理论上如果加大定位环的直径，可以提高转台的寻零定位精度，但实际上由于转台的设计安装尺寸，很难通过该方式提高精度。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的技术缺陷，为了满足FOD探测系统的限位转台的运行精度要求，设计了一种机场跑道异物探测系统限位转台的寻零装置。