[實用新型]基于多相機的柔性臂空間振動特性分析裝置

有效

• 申請號: 201720876364.5
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN207036252U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 邱志成;林浩輝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 李斌

技術領域

本實用新型涉及柔性結構的定位和振動控制技術領域，尤其涉及一種基于多相機的柔性臂空間振動特性分析裝置。

背景技術

隨著當今航天航空事業的快速發展，人類對太空空間探索的效率要求越來越迅速，其中太空物資的快速輸送對航天器的維修以及空間站工作人員食物補給影響巨大，航天飛機達到目標空間站附近后，因太空環境的因素，航天飛機和空間站的對接十分困難，這樣造成了物資輸送的效率非常有限，原本十分簡單的對接工作變得非常艱難，甚至可能導致物資輸送嚴重拖延。而太空機械臂地成功研發并投入使用，幾乎從根本上解決了空間站物資輸送對接工作的難題。同時，太空機械臂除了能夠快速完成空間站物資輸送對接工作，還能實現對漂浮在附近空間的太空垃圾進行有效清理。

太空機械臂是具有極精確的操作性和靈活性的智能型機器人，是精密機械、空間動力學、精密微型電子和控制等多門學科有機結合的高端航天設備。太空機械臂的成功應用及其相關技術的飛速發展，太空機械臂已經成為航天飛機和空間站之間的重要橋梁，也促進了航天飛機和國際空間站部分重要技術和空間科學研究的發展，擴大了人類在太空中的活動規模和范圍。

此類太空機械臂配備有多視角的視覺識別系統及其反饋主動控制，以及各類靈敏傳感器的信號檢測及其反饋主動控制，使得太空機械臂具有很好的自主分析和自主控制的能力，同時能夠由空間站工作人員進行人為操控，實現精確的對接和空間廢棄衛星、大型太空垃圾等的清理。

太空機械臂目前主要采用長度達十幾米的高強度合金管材，具備有多個自由度(一般為6個自由度)。在國際空間站的應用過程中，因管材長度與其直徑的比值較大和自由度高，太空機械臂的彎曲振動和扭轉振動情況對其精確遙控必然存在巨大的影響，因此對其振動的有效控制是決定太空機械臂能否正常應用于國際空間站的關鍵所在，對其彎曲振動和扭轉振動的測量精準程度又是得出準確振動控制信息的基礎。

而多相機測量系統能夠應用高速工業相機的高幀率、極短曝光時間、非接觸式測量等特點，準確地實時動態記錄太空機械臂的實驗模擬情況，進而通過計算機處理記錄的照片并分析得出各個標定點的準確振動信息，從而實現對太空機械臂的準確主動控制，同時為更高自由度太空機械臂能夠成功應用于太空環境提供理論及實驗基礎。

實用新型內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本實用新型提供一種基于多相機的柔性臂空間振動特性分析裝置，應用了高速工業相機的逐行掃描傳感器和全局快門，在極短時間內能夠清晰記錄視景內信息的優點，實現對兩自由度柔性臂的空間彎曲振動和扭轉振動信息進行實時動態記錄，以便準確地分析柔性臂在空間中的振動情況，為更高自由度柔性臂的振動分析提供參考基礎。

為解決上述技術問題，本實用新型提供如下技術方案：一種基于多相機的柔性臂空間振動特性分析裝置，包括實驗臺座、減速機支撐座、交流伺服電機Ⅰ、減速機Ⅰ、工字延伸臂、柔性大臂Ⅰ、減速機支架、交流伺服電機Ⅱ、減速機Ⅱ以及柔性大臂Ⅱ；

所述減速機支撐座固定于所述實驗臺座上，所述交流伺服電機Ⅰ固定于減速機支撐座上；

所述減速機Ⅰ與交流伺服電機Ⅰ的驅動軸固定連接，所述柔性大臂Ⅰ通過所述工字延伸臂固定連接減速機Ⅰ，交流伺服電機Ⅰ通過軸驅動減速機Ⅰ，從而驅動柔性大臂Ⅰ；

所述減速機Ⅱ通過所述減速機支架固定連接所述柔性大臂Ⅰ，所述交流伺服電機Ⅱ固定連接減速機Ⅱ，所述柔性大臂Ⅱ固定連接減速機Ⅱ，所述交流伺服電機Ⅱ軸驅動減速機Ⅱ，從而驅動柔性大臂Ⅱ做旋轉運動。

進一步地，所述的基于多相機的柔性臂空間振動特性分析裝置還包括相機固定支架、可調支座Ⅰ、可調支座Ⅱ、相機快裝臺、相機總成Ⅰ、深度相機總成Ⅱ和平面相機總成；

其中，可調支座Ⅰ一端固定相機固定支架上、另一端固定可調支座Ⅱ，相機快裝臺中部固定在可調支座Ⅰ和可調支座Ⅱ之間的連接處，相機總成Ⅰ和深度相機總成Ⅱ分別設置于相機快裝臺兩端，平面相機總成設置于可調支座Ⅱ頂端；

所述相機固定支架固定安裝在實驗臺座旁，且相機總成Ⅰ、深度相機總成Ⅱ和平面相機總成的鏡頭正對實驗臺座。

進一步地，所述的基于多相機的柔性臂空間振動特性分析裝置還包括工業計算機以及編碼器；

所述編碼器集成于所述交流伺服電機Ⅰ和交流伺服電機Ⅱ，用于檢測交流伺服電機Ⅰ和交流伺服電機Ⅱ的轉角位置信號，并將轉角位置信號經過編碼器解算卡后發送至工業計算機；