多柔性铰接板旋转振动检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多柔性铰接板旋转振动检测装置及方法，所述装置包括两块柔性铰接板、旋转机构、振动检测机构和控制组件，两块柔性铰接板对称设置在旋转机构上，每块柔性铰接板包括2N+1块相铰接的柔性板，每块柔性板上粘贴有多个标志点，所述振动检测机构包括两组双目视觉系统和两组加速度传感器，两组双目视觉系统、两组加速度传感器和两块柔性铰接板均为一一对应，每组双目视觉系统用于检测对应柔性铰接板上的标志点区域，每组加速度传感器设置在对应的柔性铰接板上，所述控制组件分别与旋转机构、双目视觉系统、加速度传感器连接。本发明专利技术有效地消除了其它不可控因素对于振动控制效果的影响，对研究基于多传感器的主动振动控制提供了条件。

Rotating vibration detection device and method for multi flexible hinge plate

The invention discloses a rotating vibration detection device and a method for a multi-flexible articulated plate. The device comprises two flexible articulated plates, a rotating mechanism, a vibration detection mechanism and a control component. Two flexible articulated plates are symmetrically arranged on the rotating mechanism, and each flexible articulated plate comprises 2N+1 articulated flexible plates, each of which is a flexible plate. The vibration detection mechanism consists of two sets of binocular vision systems and two sets of acceleration sensors. Two sets of binocular vision systems, two sets of acceleration sensors and two flexible hinged plates correspond to each other one by one. Each set of binocular vision systems is used to detect the area of the marking points on the corresponding flexible hinged plates, each set of binocular vision systems. The acceleration sensor is arranged on the corresponding flexure hinge plate, and the control components are respectively connected with the rotating mechanism, the binocular vision system and the acceleration sensor. The invention effectively eliminates the influence of other controllable factors on the vibration control effect, and provides conditions for the study of active vibration control based on multi-sensor.

【技术实现步骤摘要】
多柔性铰接板旋转振动检测装置及方法
本专利技术涉及一种振动检测装置，尤其是一种多柔性铰接板旋转振动检测装置及方法，属于柔性结构的刚度、旋转和振动检测领域。
技术介绍
柔性结构相对于刚性结构，具有质量轻、能耗低、效率高、操作灵活等优点，但柔性结构的固有频率低，低频模态振动易被激起等特点限制了其在某些领域内的应用与发展。在航天航空领域，使用着大量的太阳能帆板。一般情况下，太阳能帆板由多块矩形帆板连接而成，第一块帆板的一段与航天器相连接，另一端通过铰链与第二块帆板相连接，第二块帆板则以同样的方式与第三块帆板相连接；这样，多块矩形帆板连接构成了太阳能帆板。在此连接条件下，太阳能帆板具有大跨度和高柔性的特点。而在无外阻的太空环境下，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，对柔性结构的振动分析和控制研究是很有必要的。现有技术中，连接铰链的刚度对太阳能帆板结构的弯曲模态和扭转模态振动的影响不容忽视，研究不同刚度的连接铰链对柔性板振动的影响对研究太阳能帆板结构的振动模态具有指导意义。利用双目视觉非接触测量有其独特的优势，且还能快速获取测量数据。双目视觉在不接触被测物体表面的情况下，不改变振动物体的频率、振幅等特性，可以很好的避免负载效应。和激光位移传感器相比，激光位移传感器只能进行单点测量，而机器视觉传感器具有全局性测量特点，能够进行多点测量，而不仅仅局限于一点的振动信息等优点。和单目视觉相比，单目视觉只能获取柔性结构的面内位移，而双目视觉不仅可以获取面内位移，还可以获取面外位移。加速度传感器质量轻，易安装，并且频带较宽，利用加速度传感器反馈控制可在较宽频带范围增加系统的主动阻尼，增强系统鲁棒性。由于加速度传感器的应用会给系统引进大量的高频噪声信号，因此要进行滤波处理。同时加速度传感器对噪声敏感，存在迟滞和温漂等问题影响其精度，且只能测量物体上某一点的位移，要想获得全部信息，必须在柔性板上分别布置多个加速度传感器。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种多柔性铰接板旋转振动检测装置，该装置将奇数块(至少三块)完全相同的柔性板通过铰链连接构成一块柔性铰接板，并将两块柔性铰接板对称设置在旋转机构上，其动力学特性与实际的太阳能帆板结构更为接近，有效地消除了其它不可控因素对于振动控制效果的影响，采用双目视觉检测能够反映柔性铰接板的全局特性，并且使用加速度传感器检测和双目视觉检测相结合的方法对柔性铰接板的振动信息进行比较，有利于提高检测精度，对研究基于多传感器的主动振动控制提供了条件。本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述装置的多柔性铰接板旋转振动检测方法。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：多柔性铰接板旋转振动检测装置，包括两块柔性铰接板、旋转机构、振动检测机构和控制组件，两块柔性铰接板对称设置在旋转机构上，每块柔性铰接板包括2N+1块相铰接的柔性板，每块柔性板上粘贴有多个标志点，所述振动检测机构包括两组双目视觉系统和两组加速度传感器，两组双目视觉系统、两组加速度传感器和两块柔性铰接板均为一一对应，每组双目视觉系统用于检测对应柔性铰接板上的标志点区域，每组加速度传感器设置在对应的柔性铰接板上，所述控制组件分别与旋转机构、双目视觉系统、加速度传感器连接；其中，N为自然数。进一步的，所述旋转机构包括电机、双输出轴减速机、两根旋转轴、两个支撑座和底座，所述电机的输出轴与双输出轴减速机的输入端连接，所述双输出轴减速机固定在底座上，且双输出轴减速机的两个输出轴分别通过联轴器与两根旋转轴连接，两根旋转轴、两个支撑座和两块柔性铰接板均为一一对应，每块柔性铰接板固定在对应的支撑座上，每个支撑座与对应的旋转轴固定连接。进一步的，所述旋转机构还包括两个轴承座，两个轴承座与两根旋转轴一一对应，每个轴承座固定在底座上，并套设在对应旋转轴的外侧。进一步的，每个支撑座上设有法兰盘，每个支撑座上的法兰盘与对应的旋转轴固定连接。进一步的，每组双目视觉系统包括两台工业相机、两个云台和两个滑块，所述两台工业相机、两个云台和两个滑块均为一一对应，两台工业相机的镜头均对准对应柔性铰接板上的标志点区域，且每台工业相机设置在对应的云台上，每个云台固定在对应的滑块上；两组双目视觉系统的滑块滑动设置在一滑轨上。进一步的，所述装置还包括支架，所述滑轨固定在支架上。进一步的，每组加速度传感器包括四个加速度传感器，四个加速度传感器设置在对应柔性铰接板靠近四个角的位置上。进一步的，所述控制组件包括计算机、运动控制卡、端子板、电荷放大器和驱动器，所述计算机、运动控制卡和端子板依次连接，所述端子板分别与电荷放大器、驱动器连接；所述计算机与双目视觉系统连接，所述电荷放大器与加速度传感器连接，所述驱动器与旋转机构连接。进一步的，所述装置还包括支撑平台，所述旋转机构固定在支撑平台上。本专利技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：基于权利要求上述装置的多柔性铰接板旋转振动检测方法，所述方法包括：利用两组双目视觉系统和两组加速度传感器分别检测两块柔性铰接板的振动，得到相应的振动信号；其中，两块柔性铰接板分别为第一柔性铰接板和第二柔性铰接板；将两组双目视觉系统检测到的振动信号直接输入到计算机中，以及将加速度传感器检测到的振动信号经由电荷放大器放大，经由端子板的传输，通过运动控制卡内部的A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号输入到计算机中；计算机根据两组双目视觉系统检测的信号，以第一柔性铰接板的中间柔性板为基座板三维坐标进行对比，得到第一柔性铰接板的两侧柔性板上标志点的系统坐标差，以及以第二柔性铰接板的中间柔性板为基座板三维坐标进行对比，得到第二柔性铰接板的两侧柔性板上标志点的系统坐标差，解耦出两块柔性铰接板的弯曲和扭转振动，并结合计算机得到的加速度传感器检测信号，对比分析在不同刚度铰链连接下的柔性铰接板振动信息的区别；通过改变铰链刚度，反复试验，获取多次实验结果，得到不同刚度铰链连接的柔性铰接板振动特性。本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本专利技术通过合理的机械结构设计，将奇数块(至少三块)完全相同的柔性板通过铰链连接构成一块柔性铰接板，并将两块柔性铰接板对称设置在旋转机构上，其动力学特性与实际的太阳能帆板结构更为接近，有效地消除了其它不可控因素对于振动控制效果的影响，为研究铰链连接对于柔性铰接板振动的影响提供了良好的条件；采用双目视觉来检测柔性铰接板的旋转振动位移，相比于其他接触式传感器，双目视觉具有不接触测量的优点，不增加结构附加质量，不改变结构特性，实现多点测量；双目视觉测量得到的是包含振动信息的图像，而图像信息丰富，能够反映柔性铰接板的全局特性，采取合适的图像处理算法，可以得到其他有意义的参数；同时，在两块柔性铰接板上设置加速度传感器，使用加速度传感器检测和双目视觉检测相结合的方法对柔性铰接板的振动信息进行比较，有利于提高检测精度，对研究基于多传感器的主动振动控制提供了条件。2、本专利技术的每组双目视觉系统设置了两台工业相机、两个云台和两个滑块，两台工业相机可以对柔性铰接板上的标志点区域进行检测，两个滑块滑动设置在一水平方向放置的直线滑轨上，通过水平放置的滑轨、云台以及滑块组成的相机调节方式，可以简便地通过两个云台来调节两台相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多柔性铰接板旋转振动检测装置，其特征在于：包括两块柔性铰接板、旋转机构、振动检测机构和控制组件，两块柔性铰接板对称设置在旋转机构上，每块柔性铰接板包括2N+1块相铰接的柔性板，每块柔性板上粘贴有多个标志点，所述振动检测机构包括两组双目视觉系统和两组加速度传感器，两组双目视觉系统、两组加速度传感器和两块柔性铰接板均为一一对应，每组双目视觉系统用于检测对应柔性铰接板上的标志点区域，每组加速度传感器设置在对应的柔性铰接板上，所述控制组件分别与旋转机构、双目视觉系统、加速度传感器连接；其中，N为自然数。

【技术特征摘要】
1.多柔性铰接板旋转振动检测装置，其特征在于：包括两块柔性铰接板、旋转机构、振动检测机构和控制组件，两块柔性铰接板对称设置在旋转机构上，每块柔性铰接板包括2N+1块相铰接的柔性板，每块柔性板上粘贴有多个标志点，所述振动检测机构包括两组双目视觉系统和两组加速度传感器，两组双目视觉系统、两组加速度传感器和两块柔性铰接板均为一一对应，每组双目视觉系统用于检测对应柔性铰接板上的标志点区域，每组加速度传感器设置在对应的柔性铰接板上，所述控制组件分别与旋转机构、双目视觉系统、加速度传感器连接；其中，N为自然数。2.根据权利要求1所述的多柔性铰接板旋转振动检测装置，其特征在于：所述旋转机构包括电机、双输出轴减速机、两根旋转轴、两个支撑座和底座，所述电机的输出轴与双输出轴减速机的输入端连接，所述双输出轴减速机固定在底座上，且双输出轴减速机的两个输出轴分别通过联轴器与两根旋转轴连接，两根旋转轴、两个支撑座和两块柔性铰接板均为一一对应，每块柔性铰接板固定在对应的支撑座上，每个支撑座与对应的旋转轴固定连接。3.根据权利要求2所述的多柔性铰接板旋转振动检测装置，其特征在于：所述旋转机构还包括两个轴承座，两个轴承座与两根旋转轴一一对应，每个轴承座固定在底座上，并套设在对应旋转轴的外侧。4.根据权利要求2所述的多柔性铰接板旋转振动检测装置，其特征在于：每个支撑座上设有法兰盘，每个支撑座上的法兰盘与对应的旋转轴固定连接。5.根据权利要求1所述的多柔性铰接板旋转振动检测装置，其特征在于：每组双目视觉系统包括两台工业相机、两个云台和两个滑块，所述两台工业相机、两个云台和两个滑块均为一一对应，两台工业相机的镜头均对准对应柔性铰接板上的标志点区域，且每台工业相机设置在对应的云台上，每个云台固定在对应的滑块上；两组双目视觉系统的滑块滑动设置在一滑轨上。6.根据权利要求5所述的多柔性铰接板旋...

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