本实用新型专利技术公开了一种基于数字散斑的无人机低频振动检测装置，所述装置包括无人机、驱动激励机构和振动检测机构，所述无人机的左右机翼上分别喷涂有随机散斑，且对称粘贴有若干编码标志点，所述驱动激励机构与无人机的左右机翼连接，用于激励无人机的左右机翼产生振动，所述振动检测机构包括两个共轭视觉检测组、两组加速度传感器和处理设备，所述两个共轭视觉检测组分别用于检测左右机翼上的随机散斑和编码标志点，所述两组加速度传感器分别设置在无人机的左右机翼上，所述处理设备分别与两个共轭视觉检测组、两组加速度传感器连接。本实用新型专利技术可以实现对无人机主要受载产生振动的机翼部分结构的全面、快速、高精度的振动检测。
UAV Low Frequency Vibration Detection Device Based on Digital Speckle
【技术实现步骤摘要】
基于数字散斑的无人机低频振动检测装置
本技术涉及一种振动检测装置，尤其是一种基于数字散斑的无人机低频振动检测装置，属于大型柔性结构的振动检测领域。
技术介绍
大型无人机在飞行中经常会受到气流载荷产生低频振动，从而机翼内部以及外部载荷分布都会发生变化，产生诸如弯曲、扭转等多种复杂模态振动，振动变形到一定程度会严重影响飞行性能、破坏无人机结构，甚至产生颤振使飞机失稳导致毁坏。对于翼展为40～50m的大型无人机飞行时翼尖波动可能超过1m，对于猎鹰式固定翼无人机，虽然整体体积相对较小，但展弦比大导致机翼部分在受载变形后升阻比降低，从而导致滚转力矩和偏航力矩显著增大，对需要灵活机动的飞行性能有很大影响，其中低频大幅值振动引起的动态变形影响显著。因此对无人机的主要受载产生振动的机翼部分进行低频振动测量，具有重大意义。无人机机翼振动检测的方法多样，但传统测量方法如加速度传感器、应变片、激光位移传感器很难在不影响到无人机飞行的前提下安装在机翼表面，且均为单点测量，无法获取机翼三维振动信息，且对于大型曲面结构的安装测量存在较多问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种基于数字散斑的无人机低频振动检测装置，该装置可以实现对无人机主要受载产生振动的机翼部分结构的全面、快速、高精度的振动检测。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：基于数字散斑的无人机低频振动检测装置，包括无人机、驱动激励机构和振动检测机构，所述无人机的左右机翼上分别喷涂有随机散斑，且对称粘贴有若干编码标志点，所述驱动激励机构与无人机的左右机翼连接，用于激励无人机的左右机翼产生振动，所述振动检测机构包括两个共轭视觉检测组、两组加速度传感器和处理设备，所述两个共轭视觉检测组分别用于检测左右机翼上的随机散斑和编码标志点，所述两组加速度传感器分别设置在无人机的左右机翼上，所述处理设备分别与两个共轭视觉检测组、两组加速度传感器连接。进一步的，所述无人机包括机身、机头、左机翼、右机翼、尾翼和螺旋桨，所述机身分别与机头、左机翼、右机翼、尾翼、螺旋桨连接，所述左机翼和右机翼水平悬置。进一步的，所述左机翼和右机翼均包括桁条、翼肋、翼梢和副翼，所述桁条分别与翼肋、翼梢连接，且翼梢设置在桁条悬空的一端，所述翼肋和翼梢外侧设有蒙皮层，所述副翼设置在蒙皮层上，并靠近翼梢。进一步的，所述驱动激励机构包括第一激振器、第二激振器和信号处理模块，所述信号处理模块分别与第一激振器、第二激振器连接，所述第一激振器与无人机左机翼连接，所述第二激振器与无人机右机翼连接。进一步的，所述信号处理模块包括信号发生器和功率放大器，所述信号发生器与功率放大器连接，所述功率放大器分别与第一激振器、第二激振器连接。进一步的，每个共轭视觉检测组包括两台高速相机、两个液压云台和两个滑块，所述两台高速相机、两个液压云台和两个滑块均为一一对应，每台高速相机设置在对应的液压云台上，每个液压云台固定在对应的滑块上，两个共轭视觉检测组的滑块滑动设置在一滑轨上；所述两个共轭视觉检测组分别为第一共轭视觉检测组和第二共轭视觉检测组，第一共轭视觉检测组的两台高速相机镜头对准无人机左机翼上的随机散斑和编码标志点，第二共轭视觉检测组的两台高速相机镜头对准无人机右机翼上的随机散斑和编码标志点。进一步的，所述处理设备包括计算机、A/D采集卡、电荷放大器和同步触发器，所述计算机通过同步触发器与两个共轭视觉检测组连接，并依次通过A/D采集卡、电荷放大器与两组加速度传感器连接。进一步的，所述装置还包括支撑平台，所述无人机固定在支撑平台上。进一步的，所述装置还包括工作平台，所述两个共轭视觉检测组设置在工作平台上。本技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本技术利用数字散斑相关方法对无人机主要振动的机翼部分进行检测，随机散斑制作简易，无需辅助光学结构，降低成本，采用两个共轭视觉检测组实现非接触式测量，精度高、可实现全场测量，且无需引入电路噪声，避免了曲面检测传感器安装不便的问题；此外，还设置了两组加速度传感器，分别用于检测无人机左右机翼的振动量，检测结果与散斑相关检测结果对比验证，提高测量结果的可靠性。2、本技术采用粘贴编码标志点的方式为散斑匹配提供准确初值，以编码标志点为中心扩散相关匹配，提高匹配效率与精度；通过相机分组多次立体标定，实现了左右翼点云坐标的全局统一。3、本技术的每个共轭视觉检测组设有两台高速相机，通过移动滑轨上的两个滑块，可以调节两台高速相机的水平位置，从而改变两台高速相机之间的位置关系，确保无人机左右机翼的随机散斑和编码标志点均在两台高速相机的视觉检测的视场范围内，通过两个液压云台的俯仰阻尼旋钮和全景旋转旋钮，可以调整两台高速相机的俯仰角度和水平角度，可以实现对无人机主要受载产生振动的机翼部分结构的全面、快速、高精度的振动检测。4、本技术可获取较多信息，通过改变激振参数，通过拟合振动曲面、计算振动速率，寻找振动最大位置等研究不同载荷条件对无人机结构的影响。附图说明图1为本技术实施例1的基于数字散斑的无人机低频振动检测装置总体结构示意图。图2为本技术实施例1的基于数字散斑的无人机低频振动检测装置的主视图。图3为本技术实施例1的基于数字散斑的无人机低频振动检测装置的俯视图。图4为本技术实施例1的无人机的右机翼剖视图。图5为本技术实施例1的两个共轭视觉检测组的示意图。图6为本技术实施例1的基于数字散斑的无人机低频振动检测方法的总体流程图。图7为本技术实施例1的基于数字散斑的无人机低频振动检测方法的匹配示意图。其中，1-无人机，101-机身，102-机头，103-左机翼，104-右机翼，1041-桁条，1042-翼肋，1043-翼梢，1044-副翼，1045-蒙皮层，105-尾翼，106-螺旋桨，107-第一底座，2-随机散斑，3-编码标志点，4-支撑平台，401-第一竖向支撑杆，402-第一横向支撑杆，403-基板，5-第一激振器，501-第一顶杆，502-第二底座，6-第二激振器，601-第二顶杆，602-第三底座，7-信号发生器，8-功率放大器，9-第一高速相机，10-第二高速相机，11-第一液压云台，12-第二液压云台、13-第一滑块，14-第二滑块，15-第三高速相机，16-第四高速相机，17-第三液压云台，18-第四液压云台、19-第三滑块，20-第四滑块，21-滑轨，22-第四底座，23-第一加速度传感器，24-第二加速度传感器，25-计算机，26-A/D采集卡，27-电荷放大器，28-同步触发器，29-工作平台，2901-第二竖向支撑杆，2902-第一层板，2903-第二层板。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式不限于此。实施例1：近年来发展的基于数字图像相关(DIC)技术的三维散斑视觉测量方法，凭借测量速度快、精度高、实时性强、受光路环境影响小以及可非接触全场测量的优点，在许多工业检测领域已经得到了应用，其优点也十分适用于无人机机翼的全场振动测量。基于DIC技术的数字散斑相关方法(DSCM)是一种光学测量振动方法，通过双目视觉系统采集喷涂有随机散斑的被测物图像，利本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于数字散斑的无人机低频振动检测装置，其特征在于：包括无人机、驱动激励机构和振动检测机构，所述无人机的左右机翼上分别喷涂有随机散斑，且对称粘贴有若干编码标志点，所述驱动激励机构与无人机的左右机翼连接，用于激励无人机的左右机翼产生振动，所述振动检测机构包括两个共轭视觉检测组、两组加速度传感器和处理设备，所述两个共轭视觉检测组分别用于检测左右机翼上的随机散斑和编码标志点，所述两组加速度传感器分别设置在无人机的左右机翼上，所述处理设备分别与两个共轭视觉检测组、两组加速度传感器连接。
【技术特征摘要】
1.基于数字散斑的无人机低频振动检测装置，其特征在于：包括无人机、驱动激励机构和振动检测机构，所述无人机的左右机翼上分别喷涂有随机散斑，且对称粘贴有若干编码标志点，所述驱动激励机构与无人机的左右机翼连接，用于激励无人机的左右机翼产生振动，所述振动检测机构包括两个共轭视觉检测组、两组加速度传感器和处理设备，所述两个共轭视觉检测组分别用于检测左右机翼上的随机散斑和编码标志点，所述两组加速度传感器分别设置在无人机的左右机翼上，所述处理设备分别与两个共轭视觉检测组、两组加速度传感器连接。2.根据权利要求1所述的基于数字散斑的无人机低频振动检测装置，其特征在于：所述无人机包括机身、机头、左机翼、右机翼、尾翼和螺旋桨，所述机身分别与机头、左机翼、右机翼、尾翼、螺旋桨连接，所述左机翼和右机翼水平悬置。3.根据权利要求2所述的基于数字散斑的无人机低频振动检测装置，其特征在于：所述左机翼和右机翼均包括桁条、翼肋、翼梢和副翼，所述桁条分别与翼肋、翼梢连接，且翼梢设置在桁条悬空的一端，所述翼肋和翼梢外侧设有蒙皮层，所述副翼设置在蒙皮层上，并靠近翼梢。4.根据权利要求1所述的基于数字散斑的无人机低频振动检测装置，其特征在于：所述驱动激励机构包括第一激振器、第二激振器和信号处理模块，所述信号处理模块分别与第一激振器、第二激振器连接，所述第一激振器与无人机左机翼连接，所述第二激振器与无人机右机翼连接。5.根据权利要求4所述的基于数字散...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文政，邱志成，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44
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