一种柔性板旋转运动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板旋转运动振动检测装置，包括柔性板本体部分、电机传动部分、检测部分及驱动控制部分；柔性板本体由两块经切除的柔性板构成，并且处于垂直悬挂，上面粘贴有压电传感器及加速度传感器，还布置有多个固定的标志点以供检测；传动部分包括伺服电机、伺服电机驱动器、行星减速器等；振动检测部分包括两个CCD相机、镜头、激光器等；控制部分包括压电陶瓷片、计算机等。利用双目视觉的视差原理与结构光原理，解出铰接板上固定标志点和激光点的三维坐标，可以得到一定范围的振动信息，并实现可视化。通过计算机产生控制量，对柔性板进行控制。该装置可以用来对比固定标志点与激光点的测量。

A vibration detection device for rotating flexible plate

【技术实现步骤摘要】
一种柔性板旋转运动振动检测装置
本技术涉及旋转板振动控制领域，具体涉及一种柔性板旋转运动振动检测装置。
技术介绍
航天器中大量使用了大型柔性结构，以及超轻、超薄的材料。轻型结构可以增加有效载荷的重力，提高运载工具的效率；大型结构可以增加空间的功能和航天器设计、制造的灵活性。不过轻型柔性结构同时也存在一些不足。在系统调整姿态、变换速度时、以及外部扰动的影响等不可避免地带来柔性结构的振动问题。例如航天器在变轨控制时，由于发动机驱动引起航天器运动速度变化，因为惯性因素而引起航天器的挠性附件振动。振动将会影响航天器的稳定性，或者导致设备疲劳损坏。因此大型柔性结构振动的测量与主动控制是十分必要的课题。现有技术中，研究模拟太空帆板等挠性结构的振动控制，主要采用压电片、加速度传感器等进行振动主动控制研究。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。双目视觉可以计算出空间点的三维坐标，可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等优点。结构光视觉大量程、大视场、较高精度、图像信息易于提取、实时性强及主动受控。结构光视觉系统也是非接触式测量，用光学投射器代替了一个相机，成本更低。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本技术提供一种模拟卫星变轨时的柔性板旋转运动振动检测装置，实现柔性板多点非接触，实时准确测量。本技术采用如下技术方案：一种柔性板旋转运动振动检测装置，包括柔性板本体部分、电机传动部分、检测部分及驱动控制部分；所述柔性板本体部分包括柔性铰接板，所述柔性铰接板由两个结构相同的柔性板通过铰链连接构成，两个柔性板分别为第一柔性板及第二柔性板，所述两个柔性板的中间均设置切除结构，所述柔性铰接板一端与机械夹紧装置固定连接处于垂挂状态，所述柔性铰接板与机械夹紧装置连接的一端称为固定端，另一端为自由端；所述电机传动部分包括伺服电机、行星减速器、联轴器及转轴，所述伺服电机与行星减速器连接，行星减速器与转轴通过联轴器连接，柔性铰接板与转轴连接，通过控制伺服电机的转动控制柔性板本体的转动；所述检测部分检测柔性铰接板的振动信号；所述驱动控制部分对柔性铰接板的振动进行抑制。所述检测部分包括压电传感器、加速度传感器、电荷放大器、端子板、运动控制卡、计算机、标志点、CCD相机及激光器，所述端子板与运动控制卡相互连接，所述运动控制卡与计算机相互连接；所述压电传感器及加速度传感器设置柔性铰接板上，检测柔性铰接板的振动信号，经电荷放大器放大，通过端子板，输入运动控制卡，最后输入计算机；所述标志点及CCD相机构成双目视觉检测单元，标志点位于柔性铰接板上，CCD相机具体为两个，安装在柔性铰接板的正前方，标志点在其视野范围内，CCD相机拍摄标志点的图像，输入至计算机；所述激光器设置在柔性铰接板的前方，发射激光点在柔性铰接板上，CCD相机拍摄包含激光点的图像，输入计算机。所述驱动控制部分包括压电陶瓷驱动器及伺服电机驱动器；所述压电陶瓷驱动器设置在柔性铰接板上，所述计算机根据振动信息得到控制量，经过运动控制卡及端子板，分别输入伺服电机驱动器及压电放大电路，进一步驱动伺服电机及压电陶瓷驱动器，抑制柔性铰接板的振动。所述切除结构具体为：每个柔性板的中心处有380mm×380mm的正方形切除，但对角线及距离外圈80mm的正方形圈保留，保留的线宽度为40mm，切除结构为对称结构。所述压电传感器为两个，在第一柔性板正反两面对称安装，靠近固定端，且位于第一柔性板竖直方向中线上，姿态为90°。所述压电陶瓷驱动器由12片压电陶瓷片构成，分为两组，分别位于第一柔性板的正面及反面，每组六片，其中四片靠近固定端，关于柔性铰接板竖直中线对称，另外两片位于第一柔性板的两侧，其关于柔性铰接板竖直中线对称。所述加速度传感器为三个，其中一个位于第二柔性板的竖直中线上，另外两个加速度传感器关于柔性板竖直中线对称。所述标志点位于第二柔性板，具体为5×5的点阵。所述激光器为两个，两个激光器通过激光器支架安装在第二实验台上。本技术还包括显示器。本技术的有益效果：(1)本技术将柔性板处于竖直垂挂状态，相比于其他研究装置，能更好地减少重力对挠性结构扭转的影响；(2)本技术采用了双目视觉检测与结构光检测，相比于其它传感器，具有非接触测量，不增加结构附加质量，不改变结构特征，多点测量等优点；视觉测量得到的是包含振动信息的图像，能够反映全局特性；(3)本技术能够对比使用固定标志点检测振动与使用激光点检测振动的误差，能反映使用激光点进行检测的特点；(4)本技术中采用了多传感器系统，既有两种视觉结构系统检测，又有分布式压电传感器，还有加速度传感器，可以通过多传感器信息融合进行摆转柔性板结构的振动研究。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术的柔性板正面结构示意图；图3是本技术的前视图；图4是第一实验台的俯视图；图5是第二实验台的俯视图；图6是本技术的标志点与激光点的位置示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本技术作进一步地详细说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例如图1-图5所示，一种柔性板旋转运动振动检测装置，包括柔性板本体部分、电机传动部分、检测部分及驱动控制部分；所述柔性板本体部分包括两个尺寸结构均相同的柔性板7，两个柔性板的中间位置设置对称的切除结构，剩余部分形成框架结构，两个柔性板通过铰链连接构成柔性铰接板，所述柔性铰接板的一端通过机械夹紧装置4固定连接，并处于垂挂状态，称为固定端，另一端为自由端，两个柔性板具体为第一柔性板及第二柔性板，第一柔性板与机械夹紧装置连接。本实施例的切除结构为柔性板在距离固定端270mm及750mm的中心处有380mm×380mm的正方形切除但对角线及距离外圈80mm的正方形圈保留，保留的线宽度为40mm。所述电机传动部分包括伺服电机1、行星减速器2、联轴器3、转轴5、轴承座6等零部件，伺服电机通过行星减速器进行传动，伺服电机与行星减速器固定安装在第一实验台20上；行星减速器与转轴通过联轴器连接，转轴安装在轴承座上，轴承座规定安装在第一实验太上，柔性铰接板固定连接在转轴上，通过控制伺服电机的转动就能控制柔性板的转动。所述检测部分：压电传感器19、加速度传感器16、电荷放大器23、端子板24、运动控制卡25、计算机26、标志点17、CCD相机及激光器，所述端子板与运动控制卡相互连接，所述运动控制卡与计算机相互连接；所述压电传感器安装在靠近固定端的柔性铰接板上，所述压电传感器的个数为2，在柔性板上正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性板旋转运动振动检测装置，其特征在于，包括柔性板本体部分、电机传动部分、检测部分及驱动控制部分；/n所述柔性板本体部分包括柔性铰接板，所述柔性铰接板由两个结构相同的柔性板通过铰链连接构成，两个柔性板分别为第一柔性板及第二柔性板，所述两个柔性板的中间均设置切除结构，所述柔性铰接板一端与机械夹紧装置固定连接处于垂挂状态，所述柔性铰接板与机械夹紧装置连接的一端称为固定端，另一端为自由端；/n所述电机传动部分包括伺服电机、行星减速器、联轴器及转轴，所述伺服电机与行星减速器连接，行星减速器与转轴通过联轴器连接，柔性铰接板与转轴连接，通过控制伺服电机的转动控制柔性板本体的转动；/n所述检测部分检测柔性铰接板的振动信号；/n所述驱动控制部分对柔性铰接板的振动进行抑制。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性板旋转运动振动检测装置，其特征在于，包括柔性板本体部分、电机传动部分、检测部分及驱动控制部分；
所述柔性板本体部分包括柔性铰接板，所述柔性铰接板由两个结构相同的柔性板通过铰链连接构成，两个柔性板分别为第一柔性板及第二柔性板，所述两个柔性板的中间均设置切除结构，所述柔性铰接板一端与机械夹紧装置固定连接处于垂挂状态，所述柔性铰接板与机械夹紧装置连接的一端称为固定端，另一端为自由端；
所述电机传动部分包括伺服电机、行星减速器、联轴器及转轴，所述伺服电机与行星减速器连接，行星减速器与转轴通过联轴器连接，柔性铰接板与转轴连接，通过控制伺服电机的转动控制柔性板本体的转动；
所述检测部分检测柔性铰接板的振动信号；
所述驱动控制部分对柔性铰接板的振动进行抑制。


2.根据权利要求1所述的一种柔性板旋转运动振动检测装置，其特征在于，所述检测部分包括压电传感器、加速度传感器、电荷放大器、端子板、运动控制卡、计算机、标志点、CCD相机及激光器，所述端子板与运动控制卡相互连接，所述运动控制卡与计算机相互连接；
所述压电传感器及加速度传感器设置柔性铰接板上，检测柔性铰接板的振动信号，经电荷放大器放大，通过端子板，输入运动控制卡，最后输入计算机；
所述标志点及CCD相机构成双目视觉检测单元，标志点位于柔性铰接板上，CCD相机具体为两个，安装在柔性铰接板的正前方，标志点在其视野范围内，CCD相机拍摄标志点的图像，输入至计算机；
所述激光器设置在柔性铰接板的前方，发射激光点在柔性铰接板上，CCD相机拍摄包含激光点的图像，输入计算机。


3.根据权利要求2所述的一种柔性板旋转运动振动检测装置，其特征在于，所述驱动控制部分包括压电陶瓷驱动器及伺服电机驱动器；
...

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