基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置及方法，所述装置包括柔性铰接板本体、振动检测部分、驱动控制部分、信号处理模块和计算机；柔性铰接板本体由两块材料相同的柔性板通过铰链连接在一起构成；振动检测部分包括多个加速度传感器、两个工业相机和一个幻灯机；驱动控制部分包括多个压电片驱动器；振动检测部分检测到柔性铰接板本体的振动信号，通过信号处理模块将振动信号输入计算机中，计算机运行相应的主动控制算法，通过信号处理模块输出给驱动控制部分，来抑制柔性铰接板本体的振动。所述振动控制装置采用幻灯机投影标志点结合相机检测的方法实现了对铰接板振动的完全无接触式测量，使得测量结果更精确。

Vibration control device and method for flexible articulated plate based on binocular vision measurement

The invention discloses a flexible hinge plate vibration control device and method of binocular vision measurement based on the flexible hinge device comprises a plate body, a vibration detection part, a drive control part, signal processing module and computer; flexible hinge plate body is composed of two blocks of the same material as a flexible plate are connected together through a hinge; vibration detection includes a plurality of acceleration sensors, two industrial cameras and a projector; a drive control part comprises a plurality of piezoelectric actuator; vibration detection part detects the vibration signal of flexible hinge plate body, the vibration signal is input to the computer through the signal processing module, the corresponding algorithm of active control the operation of a computer, through the signal processing module output to the drive control part, vibration suppression of flexible hinge plate body. The vibration control device adopts a slide projector, a projection mark point and a camera detection method to realize the complete non-contact measurement of the vibration of the articulated plate, so that the measurement result is more accurate.

【技术实现步骤摘要】
基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置及方法
本专利技术涉及柔性结构的定位和振动控制领域，具体涉及一种基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置及方法。
技术介绍
柔性化、大型化是各类航天结构的一个重要发展趋势，轻型结构意味着可以增加有效载荷的重量，大型结构使得航天器设计、制造时更具灵活性。然而，由于大型柔性结构刚度低、柔性大，在无外阻的太空中运行时，极易受到外部激励作用而产生持续时间较长的低频大幅值振动，因此，对大型柔性结构的振动分析和控制研究是很有必要的。现有的技术中，通常用柔性板结构模拟太空帆板，主要采用压电片、加速度传感器、形状记忆合金、角速率陀螺仪传感器、光电位置传感器等传感器件，来实现对柔性板结构的振动测量。但是，压电材料和形状记忆合金由于自身强度、疲劳寿命及耐温性能等因素，应用受到一定的限制；加速度传感器和角速率陀螺仪传感器对噪声敏感，且只能测量物体上某一点的位移信息；光电位置传感器的测量范围较小、结构复杂、操作难度大、计算过程繁琐且成本昂贵。在大型柔性结构振动测量及主动控制的研究中，利用双目视觉系统测量结构的振动有其独特的优势。双目视觉测量是一种非接触式测量，它不改变结构的振动特性，因此得到的测量结果精确。双目视觉测量中要求结构上具有标志点，实际中通常采用结构上粘贴标志点和结构上投影标志点的做法，结构上粘贴标志点的做法会在一定程度上影响结构的振动，而投影标志点能够实现真正的非接触式测量，但用投影点的振动信息来代替板真实的振动信息采用了近似方法，由于板的振动是小幅值的，也即说明这种近似方法是可行的。大型柔性结构如柔性板的振动中低频弯曲振动和扭转振动是耦合在一起的，利用相机对不同的标志点进行监测，能够得到不同标志点的振动信息，从而将振动解耦，分别得到板的弯曲振动信息和扭转振动信息，弯曲振动信息用来驱动压电驱动器抑制板的弯曲振动，扭转振动信息用来驱动压电驱动器抑制板的扭转振动。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置，以实现对柔性铰接板振动的非接触、实时准确测量，同时考虑到了以投影点振动信息来代替柔性板真实振动信息的近似性。本专利技术的另一目的在于提供一种基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制方法。本专利技术的目的可以通过如下技术方案实现：一种基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置，包括柔性铰接板本体、振动检测部分、驱动控制部分、信号处理模块和计算机；所述柔性铰接板本体由两块材料相同的柔性板通过铰链连接在一起，构成的柔性铰接板本体一端通过机械夹紧装置悬空夹在固定于水平实验台Ⅰ的支座上，柔性铰接板本体与水平面垂直，另一端为自由端；所述振动检测部分包括相机检测部分和多个加速度传感器，相机检测部分包括两个工业相机和一个幻灯机，两个工业相机通过滑轨固定在水平实验台Ⅱ上，构成双目视觉测量系统，幻灯机也置于水平实验台Ⅱ上，将光斑投射至柔性铰接板本体上，两个工业相机的镜头平面平行于柔性铰接板本体，对准幻灯机投射在柔性铰接板本体上的光斑；多个加速度传感器安装在柔性铰接板本体靠近自由端的边缘处；所述驱动控制部分包括多个压电片驱动器，多个压电片驱动器双面粘贴于柔性铰接板本体靠近固定端的柔性板上；振动检测部分检测到柔性铰接板本体的振动信号，通过信号处理模块将振动信号输入计算机中，计算机运行相应的主动控制算法，然后通过信号处理模块输出给驱动控制部分，来抑制柔性铰接板本体的振动。进一步地，所述信号处理模块包括适调放大器、采集控制卡、端子板和电压放大器，振动检测部分检测到柔性铰接板本体的振动信号，通过适调放大器调制后传输给端子板，再通过采集控制卡内部的A/D转换模块将模拟信号转换为数字信号后输入计算机中，计算机运行相应的主动控制算法，将控制信号经由采集控制卡输出，通过端子板的传递，并经由电压放大器放大信号后输出给驱动控制部分，来抑制柔性铰接板本体的振动。进一步地，所述压电片驱动器的数量和具体粘贴位置能够根据柔性铰接板本体的大小以及材质自行设计。进一步地，所述幻灯机投射在柔性铰接板本体上的光斑位置能够根据测量者想要得到的柔性铰接板本体的振动信息来自行设计。进一步地，所述驱动控制部分包括多个压电片驱动器，其中4片压电片驱动器粘贴于柔性铰接板本体靠近固定端的柔性板中线的正反面，每面两片，对称粘贴，并联连接，用于控制柔性板的扭转振动；其中8片压电片驱动器粘贴于柔性铰接板本体靠近固定端的柔性板中线两侧的正反面，每面四片，对称粘贴，并联连接，用于控制柔性板的弯曲振动；靠近固定端的柔性板的右侧宽度方向中间位置，还粘贴一片压电片驱动器，作为弯曲振动传感器。进一步地，所述基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置能够用来模拟太空中太阳能帆板的振动情况，在太阳能帆板所处环境无光源的情况下，使用幻灯机投影标志点结合相机检测的方式，获得太阳能帆板的振动信息。本专利技术的另一目的可以通过如下技术方案实现：一种基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制方法，所述方法包括以下步骤：一、打开幻灯机将标志点光斑投射于柔性铰接板本体上，利用工业相机和加速度传感器检测柔性铰接板本体的振动，得到相应的振动信号；二、将步骤一中加速度传感器采集到的振动信号通过适调放大器调制后传输给端子板，再通过采集控制卡内部的A/D转换模块将模拟信号转换为数字信号后输入计算机中，工业相机采集到的振动信号直接输入到计算机中；三、计算机运行相应的主动控制算法，得到的振动控制信号经由采集控制卡的D/A转换模块输出，通过端子板的信息传递，并经由电压放大器放大信号后输出给驱动控制部分，来抑制柔性铰接板本体的振动；四、改变控制参数，反复试验，获取多次实验结果，得到柔性铰接板本体的振动特性及控制效果。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1、本专利技术的基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置采用幻灯机投影标志点结合相机检测的方法实现了对铰接板振动的完全无接触式测量，由于测量不对板的振动特性有任何影响，所以获得的测量结果更精确。2、本专利技术的基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置使用相机对投影的不同标志点进行监测，能够得到不同标志点的振动信息，不同标志点的振动信息能够反映出柔性板的弯曲振动信息和扭转振动信息，从而实现了柔性板的振动解耦。3、本专利技术使用幻灯机投影光斑的方法来获得板面上的标志点，解决了无光源环境下铰接板的振动测量问题。附图说明图1为本专利技术实施例1基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置的总体结构示意图。图2为本专利技术实施例1中柔性铰接板本体的示意图。图3为本专利技术实施例2中工业相机对标志点光斑进行标定的流程图。图4为本专利技术实施例2中两个工业相机构成的双目视觉测量系统测量方式的流程图。其中，1-工业相机，2-加速度传感器，3-铰链，4-压电片驱动器，5-幻灯机。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：如图1所示，本实施例提供了一种基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置，包括柔性铰接板本体、振动检测部分、驱动控制部分、信号处理模块和计算机；所述柔性铰接板本体由两块材料相同的柔性板通过铰链(3)连接在一起(如图2所示)，构成的柔性铰接板本体一端通过机械夹紧装置悬空夹在固定于水平实验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置，其特征在于：包括柔性铰接板本体、振动检测部分、驱动控制部分、信号处理模块和计算机；所述柔性铰接板本体由两块材料相同的柔性板通过铰链连接在一起，构成的柔性铰接板本体一端通过机械夹紧装置悬空夹在固定于水平实验台Ⅰ的支座上，柔性铰接板本体与水平面垂直，另一端为自由端；所述振动检测部分包括相机检测部分和多个加速度传感器，相机检测部分包括两个工业相机和一个幻灯机，两个工业相机通过滑轨固定在水平实验台Ⅱ上，构成双目视觉测量系统，幻灯机也置于水平实验台Ⅱ上，将光斑投射至柔性铰接板本体上，两个工业相机的镜头平面平行于柔性铰接板本体，对准幻灯机投射在柔性铰接板本体上的光斑；多个加速度传感器安装在柔性铰接板本体靠近自由端的边缘处；所述驱动控制部分包括多个压电片驱动器，多个压电片驱动器双面粘贴于柔性铰接板本体靠近固定端的柔性板上；振动检测部分检测到柔性铰接板本体的振动信号，通过信号处理模块将振动信号输入计算机中，计算机运行相应的主动控制算法，然后通过信号处理模块输出给驱动控制部分，来抑制柔性铰接板本体的振动。

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置，其特征在于：包括柔性铰接板本体、振动检测部分、驱动控制部分、信号处理模块和计算机；所述柔性铰接板本体由两块材料相同的柔性板通过铰链连接在一起，构成的柔性铰接板本体一端通过机械夹紧装置悬空夹在固定于水平实验台Ⅰ的支座上，柔性铰接板本体与水平面垂直，另一端为自由端；所述振动检测部分包括相机检测部分和多个加速度传感器，相机检测部分包括两个工业相机和一个幻灯机，两个工业相机通过滑轨固定在水平实验台Ⅱ上，构成双目视觉测量系统，幻灯机也置于水平实验台Ⅱ上，将光斑投射至柔性铰接板本体上，两个工业相机的镜头平面平行于柔性铰接板本体，对准幻灯机投射在柔性铰接板本体上的光斑；多个加速度传感器安装在柔性铰接板本体靠近自由端的边缘处；所述驱动控制部分包括多个压电片驱动器，多个压电片驱动器双面粘贴于柔性铰接板本体靠近固定端的柔性板上；振动检测部分检测到柔性铰接板本体的振动信号，通过信号处理模块将振动信号输入计算机中，计算机运行相应的主动控制算法，然后通过信号处理模块输出给驱动控制部分，来抑制柔性铰接板本体的振动。2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置，其特征在于：所述信号处理模块包括适调放大器、采集控制卡、端子板和电压放大器，振动检测部分检测到柔性铰接板本体的振动信号，通过适调放大器调制后传输给端子板，再通过采集控制卡内部的A/D转换模块将模拟信号转换为数字信号后输入计算机中，计算机运行相应的主动控制算法，将控制信号经由采集控制卡输出，通过端子板的传递，并经由电压放大器放大信号后输出给驱动控制部分，来抑制柔性铰接板本体的振动。3.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉测量的柔性铰接板振动控制装置，其特征在于：所述压电片驱动器的数量和具体粘贴位置能够根据柔性铰接板本体的大小以及材质自行设计。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志成，王涛先，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44