[發明專利]一種旋翼無人機霧流場的可視化裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201710433026.9
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107290127B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 蘭玉彬;文晟;李晟華;姚偉祥;張海艷
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁;裘暉

1.一種旋翼無人機霧流場的可視化裝置，其特征在于，包括風洞試驗段、無人機、可伸縮懸掛系統、激光發射器、短脈沖紫外線燈、攝像頭、計算機和示蹤粒子煙霧發生器，無人機通過可伸縮懸掛系統固定于風洞試驗段的內部，無人機的藥箱內裝有熒光溶液；激光發射器放置于無人機旋翼的正上方，用于照亮并顯示風洞試驗段內部位于無人機旋翼下方的湍流場；短脈沖紫外線燈放置于風洞試驗段外，位于無人機的斜下方；示蹤粒子煙霧發生器置于風洞試驗段的入風口；攝像頭與計算機連接，用于獲取表征無人機旋翼霧流場運動規律的示蹤粒子圖像信息，并將圖像信息傳輸至計算機進行處理；

所述可伸縮懸掛系統為中空的柱形可伸縮桿，包括與無人機連接的機架伸縮桿、與風洞試驗段連接的基座伸縮桿，以及位于機架伸縮桿與基座伸縮桿之間的中間伸縮桿，機架伸縮桿的半徑小于中間伸縮桿的半徑，中間伸縮桿的半徑小于基座伸縮桿的半徑；機架伸縮桿的一端用于固定無人機，另一端與中間伸縮桿的一端活動連接，并可沿中間伸縮桿的軸向在中間伸縮桿內部升降；中間伸縮桿的另一端與基座伸縮桿的一端活動連接，并可沿基座伸縮桿的軸向在基座伸縮桿內部升降；

所述機架伸縮桿通過活動頂針與中間伸縮桿的一端活動連接，中間伸縮桿的內部設有螺旋槽，活動頂針嵌套在螺旋槽相鄰兩個螺旋圈之間的間隙內。

2.根據權利要求1所述的旋翼無人機霧流場的可視化裝置，其特征在于，所述旋翼無人機霧流場的可視化裝置還包括分別與激光發射器、短脈沖紫外線燈連接的同步控制器，用于設置激光發射器和短脈沖紫外線燈的脈沖頻率和脈沖延遲時間。

3.根據權利要求1所述的旋翼無人機霧流場的可視化裝置，其特征在于，所述旋翼無人機霧流場的可視化裝置還包括與無人機連接的手持終端。

4.根據權利要求1所述的旋翼無人機霧流場的可視化裝置，其特征在于，所述風洞試驗段的前、后、上、下四個側面是封閉的，左、右兩側分別設置出風口和入風口。

5.根據權利要求1所述的旋翼無人機霧流場的可視化裝置，其特征在于，所述中間伸縮桿通過活動頂針與基座伸縮桿的一端活動連接，基座伸縮桿的內部設有螺旋槽，活動頂針嵌套在螺旋槽相鄰兩個螺旋圈之間的間隙內。

6.根據權利要求1或5所述的旋翼無人機霧流場的可視化裝置，其特征在于，所述活動頂針包括頂針、彈簧、頂針支座及頂針螺母；頂針支座帶有外螺紋，設置在機架伸縮桿或中間伸縮桿的外圓周，用于放置頂針；頂針為階梯圓柱體，圓柱底端設有用于放置彈簧的孔，頂針通過頂針螺母固定于頂針支座上。

7.根據權利要求1所述的旋翼無人機霧流場的可視化裝置，其特征在于，所述機架伸縮桿的另一端設有用于固定無人機的十字臂，十字臂的末端部設有凸臺。

8.基于權利要求1所述旋翼無人機霧流場的可視化裝置的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：將無人機固定于風洞試驗段內的可伸縮懸掛系統上；

步驟2：根據測量要求，控制無人機的對角旋翼旋轉，令無人機自身旋轉并帶動可伸縮懸掛系統伸長或縮短，使無人機與風洞試驗段底部的距離達到設定目標；控制無人機停留在設定目標位置；

步驟3：將熒光溶液添加到無人機的藥箱中；

步驟4：根據無人機的位置，調整激光發射器、短脈沖紫外線燈的相對位置，使激光發射器位于無人機旋翼的正上方，短脈沖紫外線燈位于無人機的斜下方；

步驟5：啟動位于風洞試驗段入風口處的示蹤粒子煙霧發生器，產生示蹤粒子，并使示蹤粒子所形成的煙霧均布于風洞試驗段；

步驟6：啟動風洞風機，控制無人機的飛行狀態，并開啟無人機噴嘴，噴出熒光溶液；控制激光發射器和短脈沖紫外線燈的脈沖頻率和脈沖延遲時間，通過短脈沖紫外線燈激發無人機噴嘴噴出的熒光溶液，使激光發射器產生片光源以照亮并顯示風洞試驗段內部位于無人機旋翼下方的湍流場，湍流場由無人機噴嘴噴出的熒光溶液及示蹤粒子所形成的煙霧混合而成；控制攝像頭拍攝表示無人機旋翼霧流場運動規律的示蹤粒子圖像信息，利用計算機對所拍攝圖像信息進行處理，得到清晰的霧流場圖。