伞状反射器振动测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种伞状反射器振动测量装置，所述装置包括伞状反射器、振动激励机构和视觉检测机构，所述伞状反射器具有反射薄膜，所述振动激励机构与伞状反射器连接，用于激励伞状反射器产生振动，所述视觉检测机构包括投影仪、双目视觉系统和工作平台，所述投影仪和双目视觉系统设置在工作平台上，所述投影仪的镜头正对反射薄膜中心，用于将标志点投射到反射薄膜的表面，所述双目视觉系统用于检测反射薄膜表面的标志点区域。本实用新型专利技术采用非接触式视觉检测，通过投影仪将标志点投射到反射薄膜表面，并利用双目视觉系统识别标志点匹配反射薄膜的特征，从而处理分析振动信息，实时反映反射薄膜的动态形态。

【技术实现步骤摘要】
伞状反射器振动测量装置
本技术涉及一种振动测量装置，尤其是一种伞状反射器振动测量装置，属于空间伸展结构的振动检测领域。
技术介绍
可展开的通信天线是用于各种任务应用的关键航天器子系统部件，例如深空探测器，通信，侦察和环境监测，并且在现代航空航天应用中起着不可或缺的作用。空间通信环境被各种频率或能量的不同电磁信号淹没。为了快速和准确地识别目标信息，对高增益和高分辨率的需求日益增加，这激励了天线孔径的扩大。一般在5-8米范围内的孔径将不得不在固定和广播卫星业务(FSS/BSS)和宽带卫星Ku-Ka频段的C-Ku频段内工作服务。投影口径高达25米的较大反射镜已投入使用，主要用于移动卫星服务的L和S波段。其他应用包括L频段的空中交通管理卫星业务，以及VHF/UHF的应急和战术通信系统。Mangenot等人对空间通信任务场景和天线结构进行了广泛的评论。然而，由于火箭当前的输送能力的限制，天线的质量和体积是有限的。因此，现代航天的大口径系统迫切地需要可展开天线。未来太空任务中，需要大量部署用于电信和特定科学以及地球观测应用的大型可展反射器。对于未来这种孔径超过了15米的大型可展反射器，需要侧重研究其反射薄膜的振动对天线效率，系统分辨率的影响。基于大型抛物面反射器天线的概念提供了几个优点，其中包括天线效率，带宽，质量，能量消耗，复杂性和成本可以更加可控。非接触式的视觉检测可以快速获取测量数据，不增加原本结构的质量，阻尼比，模态频率的参数，与粘合剂靶相比，标志点提供了一些明显的优点，用于膜的形状和动态测量(例如，可以在不增加质量或硬度的情况下使用数千个靶)，但也存在一些缺点。例如，在有光泽的膜上，大部分投射光将从镜面反射，而不会进入相对于投影仪大多数视角的摄像机。这导致标志点区域图像中明显的光强度变化，使摄影测量分析复杂化，并限制可达到的测量精度。显然，这膜表面的反射特性将直接影响用点投影技术测量的图像质量。漫射表面对于摄影测量通常是最佳的，因为光线在所有方向上散射，导致图像中对比度更均匀。和单目视觉相比，双目视觉可以计算出空间点的三维坐标，以获取物体多点的结构振动的参数信息，而不仅仅局限于一点的振动信息。
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，提供了一种伞状反射器振动测量装置，该装置考虑到传感器对薄膜结构的测量困难，并且容易改变伞状反射器原有的力学性能和振动特性，采用非接触式视觉检测降低振动测量装置对伞状反射器的影响，通过投影仪将标志点投射到反射薄膜表面，并利用双目视觉系统识别标志点匹配反射薄膜的特征，从而处理分析振动信息，实时反映反射薄膜的动态形态。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：伞状反射器振动测量装置，包括伞状反射器、振动激励机构和视觉检测机构，所述伞状反射器具有反射薄膜，所述振动激励机构与伞状反射器连接，用于激励伞状反射器产生振动，所述视觉检测机构包括投影仪、双目视觉系统和工作平台，所述投影仪和双目视觉系统设置在工作平台上，所述投影仪的镜头正对反射薄膜中心，用于将标志点投射到反射薄膜的表面，所述双目视觉系统用于检测反射薄膜表面的标志点区域。进一步的，所述伞状反射器包括竖直支撑杆、直角梯形底座、多个反射薄膜和多根肋骨，所述反射薄膜和肋骨的数量相一致；所述竖直支撑杆的第一端固定在直角梯形底座的斜面上，竖直支撑杆的第二端分别与每个反射薄膜的第一端固定连接，多根肋骨沿圆周均匀分布，每个反射薄膜的第二端通过支撑钢架分别与圆周上相邻的两根肋骨连接，形成一定曲率的曲面；所述竖直支撑杆上配合有上蜂巢和下蜂巢，所述上蜂巢固定在竖直支撑杆与反射薄膜的连接处，且上蜂巢与多根肋骨之间铰接，所述下蜂巢可沿竖直支撑杆滑动，且下蜂巢与多根肋骨之间通过连杆铰接。进一步的，所述竖直支撑杆的第一端设有圆形底座，所述直角梯形底座的斜面上设有固定板，所述竖直支撑杆的圆形底座固定在直角梯形底座的固定板上。进一步的，所述伞状反射器的最大直径为3150mm，所述直角梯形底座斜面的轴线与地面呈45度夹角，所述反射薄膜形成的曲面与地面之间的距离为1500mm。进一步的，所述装置还包括支撑平台，所述直角梯形底座固定在支撑平台上。进一步的，所述双目视觉系统包括两台高速相机、一条导轨、两个滑块和两个液压云台，所述导轨固定在工作平台上，所述两个滑块滑动设置在导轨上，所述两台高速相机、两个滑块和两个液压云台均为一一对应，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。进一步的，所述两台高速相机与地面之间的距离为1600mm，两台高速相机之间的水平距离为200mm，两台高速相机的镜头与伞状反射器中心之间的距离为3000mm。进一步的，所述振动激励机构包括激振器和信号处理模块，所述激振器与伞状反射器连接，所述信号处理模块与激振器连接。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、功率放大器和激振器依次连接。本技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本技术采用非接触式视觉检测手段，利用投影仪将标志点投射到伞状反射器的表面，并利用双目视觉系统检测反射薄膜表面的标志点区域，相比粘贴标志点的方式，不增加原有伞状反射器的重量，不改变其力学性能，不会破坏伞状反射器的结构，伞状反射器原来的固有频率不改变，这种手段的测量结果更加准确；此外，采用非接触式视觉检测伞状反射器的振动信息，可以解决传感器难以安装在反射薄膜上并且可能对反射薄膜造成破坏的难题。2、本技术的双目视觉系统设有两台高速相机，通过移动导轨上的两个滑块，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，确保标志点均在两台高速相机的视觉检测的视野范围内，从而采集视野范围内所有标志点的空间坐标，利用标志点识别匹配反射薄膜的特征，可采集完整图像，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。3、本技术的两台高速相机可以根据空间立体标定初始坐标，按一定的采样时间对反射薄膜上的标志点进行采集，并将采集的图像输入计算机，计算机保存图像并对图像进行处理，标志点的振动坐标对比原始坐标可以分析出振动位移，进而可以分析出伞状反射器的各振动参数，如模态频率、阻尼比等振动参数。4、本技术运用了可视化技术，根据反射薄膜上标志点的振动信息，通过两台高速相机进行立体标定，识别匹配反射薄膜的特征，在显示器中可观察到反射薄膜的振动动态形态。5、本技术的的标志点由投影仪通过激光诱导荧光靶生成然后投射到反射薄膜上的漫射光斑，考虑到反射薄膜的厚度以及反射薄膜本身对光的反射，相对于反射光斑，漫射光斑不会使测量分析复杂化，图像对比度更加均匀。附图说明图1为本技术实施例1的伞状反射器振动测量装置总体结构示意图。图2为本技术实施例1的伞状反射器振动测量装置的主视图。图3为本技术实施例1的伞状反射器振动测量装置的俯视图。图4为本技术实施例1的伞状反射器振动测量装置的右视图。图5为本技术实施例1的伞状反射器省略直角梯形底座的结构示意图。图6为本技术实施例1的视觉检测机构的结构示意图。图7为本技术实施例1的伞状反射器振动测量方法流程图。其中，1-伞状反射器，101-竖直支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.伞状反射器振动测量装置，其特征在于：包括伞状反射器、振动激励机构和视觉检测机构，所述伞状反射器具有反射薄膜，所述振动激励机构与伞状反射器连接，用于激励伞状反射器产生振动，所述视觉检测机构包括投影仪、双目视觉系统和工作平台，所述投影仪和双目视觉系统设置在工作平台上，所述投影仪的镜头正对反射薄膜中心，用于将标志点投射到反射薄膜的表面，所述双目视觉系统用于检测反射薄膜表面的标志点区域。

【技术特征摘要】
1.伞状反射器振动测量装置，其特征在于：包括伞状反射器、振动激励机构和视觉检测机构，所述伞状反射器具有反射薄膜，所述振动激励机构与伞状反射器连接，用于激励伞状反射器产生振动，所述视觉检测机构包括投影仪、双目视觉系统和工作平台，所述投影仪和双目视觉系统设置在工作平台上，所述投影仪的镜头正对反射薄膜中心，用于将标志点投射到反射薄膜的表面，所述双目视觉系统用于检测反射薄膜表面的标志点区域。2.根据权利要求1所述的伞状反射器振动测量装置，其特征在于：所述伞状反射器包括竖直支撑杆、直角梯形底座、多个反射薄膜和多根肋骨，所述反射薄膜和肋骨的数量相一致；所述竖直支撑杆的第一端固定在直角梯形底座的斜面上，竖直支撑杆的第二端分别与每个反射薄膜的第一端固定连接，多根肋骨沿圆周均匀分布，每个反射薄膜的第二端通过支撑钢架分别与圆周上相邻的两根肋骨连接，形成一定曲率的曲面；所述竖直支撑杆上配合有上蜂巢和下蜂巢，所述上蜂巢固定在竖直支撑杆与反射薄膜的连接处，且上蜂巢与多根肋骨之间铰接，所述下蜂巢可沿竖直支撑杆滑动，且下蜂巢与多根肋骨之间通过连杆铰接。3.根据权利要求2所述的伞状反射器振动测量装置，其特征在于：所述竖直支撑杆的第一端设有圆形底座，所述直角梯形底座的斜面上设有固定板，所述竖直支撑杆的圆形底座固定在直角梯形底座的固定板上。4.根据权利要求2...

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