柔性桁架振动检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种柔性桁架振动检测装置，所述装置包括柔性桁架、压电驱动机构和振动检测机构，所述压电驱动机构与柔性桁架连接，用于驱动柔性桁架产生振动，所述振动检测机构包括双目视觉系统、工作平台、加速度传感器和处理设备，所述双目视觉系统设置在工作平台上，用于检测柔性桁架上的标志点区域，所述加速度传感器设置在柔性桁架上，所述处理设备分别与双目视觉系统、加速度传感器连接。本实用新型专利技术采用视觉和加速度传感器对柔性桁架进行检测，通过将两种检测方式的优势结合，既弥补了视觉检测在光照条件不足的情况下图像对比度不足的缺点，又展示了视觉检测的灵活性和良好的适应性。

Vibration Detection Device for Flexible Truss

【技术实现步骤摘要】
柔性桁架振动检测装置
本技术涉及一种振动检测装置，尤其是一种柔性桁架振动检测装置，属于空间伸展结构的振动检测领域。
技术介绍
柔性结构在航天及工业生产领域应用广泛，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航天器天线，帆板上的应用与发展。近几年以来，人们对航天器结构的研究成为研究重点和热门课题。由于火箭的搭载能力提升有限，对天线等采用柔性结构是首要的选择。该柔性桁架在太空上的应用主要是在航天器的体外伸展机构。电机驱动柔性桁架伸展，桁架的自由端连接另一个信号发射及接收装置。另外，也可以通过这种柔性伸展桁架在两侧展开反射薄膜。实际应用中，由于桁架结构为柔性，质量轻，太空中阻尼小，桁架易激起振动，对探测系统的精度产生更大的偏差。为了提高航天器的精度，对空间柔性结构的振动研究愈加迫切。由于桁架结构本身固有频率分布十分复杂，因此对振动检测的方法要求较高。加速度传感器具有频带宽，结构简单，质量轻，易于安装等优点，利用加速度传感器合理分布可以实时处理柔性桁架的振动反馈信号，实际应用比较方便。视觉检测是近年来新型的检测手段，由于其对原本柔性桁架系统的动力学性能影响非常小，适合应用于对空间柔性伸展结构的振动检测。一般在地面模拟实验时，除了重力对桁架结构的特性产生影响之外，实验室的硬件条件也是其中影响因素之一。需要对实际天线结构进行模型代替，采取合理的结构设计。
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，提供了一种柔性桁架振动检测装置，该装置采用视觉和加速度传感器对柔性桁架进行检测，通过将两种检测方式的优势结合，既弥补了视觉检测在光照条件不足的情况下图像对比度不足的缺点，又展示了视觉检测的灵活性和良好的适应性。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：柔性桁架振动检测装置，包括柔性桁架、压电驱动机构和振动检测机构，所述压电驱动机构与柔性桁架连接，用于驱动柔性桁架产生振动，所述振动检测机构包括双目视觉系统、工作平台、加速度传感器和处理设备，所述双目视觉系统设置在工作平台上，用于检测柔性桁架上的标志点区域，所述加速度传感器设置在柔性桁架上，所述处理设备分别与双目视觉系统、加速度传感器连接。进一步的，所述柔性桁架具有多层结构，每层结构由十六根柔性杆相互连接而成，最底层结构与压电驱动机构连接。进一步的，所述柔性桁架的每层结构中，十六根柔性杆包括八根水平柔性杆、四根竖直柔性杆以及四根倾斜柔性杆，其中四根水平柔性杆与另外四根水平柔性杆上下对称设置，四根竖直柔性杆与八根水平柔性杆构成一个立方体，四根倾斜柔性杆分别设置在立方体的四个侧面上。进一步的，所述柔性桁架的最底层结构中，两根柔性杆分别与压电驱动机构连接，柔性桁架除这两根柔性杆外的每根柔性杆上均匀分布有多圈标志点。进一步的，所述装置还包括支撑平台，所述柔性桁架的最底层结构固定在支撑平台上。进一步的，所述双目视觉系统包括两台工业相机、一条导轨、两个滑块和两个云台，所述两个滑块滑动设置在导轨上，所述导轨固定在工作平台上，所述两台工业相机、两个滑块和两个云台均为一一对应，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。进一步的，所述压电驱动机构包括压电陶瓷促动器和信号处理模块，所述压电陶瓷促动器与柔性桁架连接，所述信号处理模块与电陶瓷促动器连接。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、功率放大器和压电陶瓷促动器依次连接。进一步的，所述处理设备包括计算机、A/D采集卡和滤波放大电路，所述计算机与双目视觉系统连接，并依次通过A/D采集卡、滤波放大电路与加速度传感器连接。本技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本技术采用视觉和加速度传感器对柔性桁架进行检测，通过将两种检测方式的优势结合，既弥补了视觉检测在光照条件不足的情况下图像对比度不足的缺点，又展示了视觉检测的灵活性和良好的适应性，可以在实验室条件不足的情况下提供更可行的解决办法，实现降低实验成本以及搭建难度的目的。2、本技术的柔性桁架具有多层结构，每层结构由十六根柔性杆相互连接而成，其中四根水平柔性杆与另外四根水平柔性杆上下对称设置，四根竖直柔性杆与八根水平柔性杆构成一个立方体，四根倾斜柔性杆分别设置在立方体的四个侧面上，通过合理的机械结构设计，基于实际应用的柔性桁架天线进行合适的建模，设计出合适的可应用于现有实验室条件的结构，尽可能的达到实际效果。3、本技术采用压电陶瓷促动器驱动柔性桁架最底层的两根柔性杆，利用逆压电效应主动激励柔性桁架产生振动，驱动柔性桁架发生X、Y、Z各向的振动，从而进行一系列的检测试验，振动结果分析。4、本技术的双目视觉系统设有两台工业相机，通过移动导轨上的两个滑块，可以调节两台工业相机的水平位置，从而改变两台工业相机之间的位置关系，确保标志点均在两台工业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，可采集完整图像，通过两个云台的粗调旋钮和微调旋钮，可以调整两台工业相机的俯仰角度和水平角度。5、本技术采用视觉检测手段对柔性桁架进行检测，由于非接触的测量方式，可以达到最小限度影响柔性桁架的固有频率及模态频率，为后续的实验及应用提供更加真实精确的数据。附图说明图1为本技术实施例1的柔性桁架振动检测装置总体结构示意图。图2为本技术实施例1的柔性桁架振动检测装置的主视图。图3为本技术实施例1的柔性桁架振动检测装置的俯视图。图4为本技术实施例1的柔性桁架振动检测装置的右视图。图5为本技术实施例1的柔性桁架的结构示意图。图6为本技术实施例1的双目视觉系统设置在工作平台上的结构示意图。图7为本技术实施例1的柔性桁架振动检测方法流程图。其中，1-柔性桁架，101-水平柔性杆，102-竖直柔性杆，103-倾斜柔性杆，104-单轴万向节，105-链接球，106-固定脚架，2-标志点，3-支撑平台，301-基板，302-支撑脚，303-横向支撑杆，4-压电陶瓷促动器，5-信号发生器，6-功率放大器，7-双目视觉系统，701-第一工业相机，702-第二工业相机，703-导轨，704-第一滑块，705-第二滑块，706-第一云台，707-第二云台，8-工作平台，801-竖向支撑杆，802-上层板，803-中层板，804-下层板，9-加速度传感器，10-传感器供电电源，11-A/D采集卡，12-滤波放大电路，13-主机，14-显示器。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：如图1～图4所示，本实施例提供了一种柔性桁架振动检测装置，该装置包括柔性桁架1、压电驱动机构和振动检测机构。如图1～图5所示，所述柔性桁架1由八十八根材料相同，尺寸不完全一样的柔性杆拼装而成，其截面为矩形，具有七层结构，具体地，每层结构由十六根柔性杆相互连接而成，十六根柔性杆包括八根水平柔性杆101、四根竖直柔性杆102以及四根倾斜柔性杆103，其中四根水平柔性杆101与另外四根水平柔性杆102上下对称设置，四根竖直柔性杆102与八根水平柔性杆101构成一个立方体，四根倾斜柔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.柔性桁架振动检测装置，其特征在于：包括柔性桁架、压电驱动机构和振动检测机构，所述压电驱动机构与柔性桁架连接，用于驱动柔性桁架产生振动，所述振动检测机构包括双目视觉系统、工作平台、加速度传感器和处理设备，所述双目视觉系统设置在工作平台上，用于检测柔性桁架上的标志点区域，所述加速度传感器设置在柔性桁架上，所述处理设备分别与双目视觉系统、加速度传感器连接。

【技术特征摘要】
1.柔性桁架振动检测装置，其特征在于：包括柔性桁架、压电驱动机构和振动检测机构，所述压电驱动机构与柔性桁架连接，用于驱动柔性桁架产生振动，所述振动检测机构包括双目视觉系统、工作平台、加速度传感器和处理设备，所述双目视觉系统设置在工作平台上，用于检测柔性桁架上的标志点区域，所述加速度传感器设置在柔性桁架上，所述处理设备分别与双目视觉系统、加速度传感器连接。2.根据权利要求1所述的柔性桁架振动检测装置，其特征在于：所述柔性桁架具有多层结构，每层结构由十六根柔性杆相互连接而成，最底层结构与压电驱动机构连接。3.根据权利要求2所述的柔性桁架振动检测装置，其特征在于：所述柔性桁架的每层结构中，十六根柔性杆包括八根水平柔性杆、四根竖直柔性杆以及四根倾斜柔性杆，其中四根水平柔性杆与另外四根水平柔性杆上下对称设置，四根竖直柔性杆与八根水平柔性杆构成一个立方体，四根倾斜柔性杆分别设置在立方体的四个侧面上。4.根据权利要求2所述的柔性桁架振动检测装置，其特征在于：所述柔性桁架的最底层结构中，两根柔性杆分别与压电驱动机构连接，柔性桁架除这两根柔性杆外的每根柔性杆上均匀分布...

【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