[發明專利]一種非接觸式測量系繩張力與擺角的裝置

有效

• 申請號: 201810051168.3
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108375442B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 黃攀峰;張海濤;孟中杰;張夷齋;劉正雄;張帆;董剛奇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04;G01B11/26
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種非接觸式測量系繩張力與擺角的裝置，其特征在于包括兩個激光發射器、兩個凸透鏡和兩個CCD集成電路芯片；一個激光發射器、一個凸透鏡和一個CCD集成電路芯片依次形成一個平行光路，另一個激光發射器、另一個凸透鏡和另一個CCD集成電路芯片依次形成另一個平行光路；兩個光路正交垂直設置，兩個光路交叉的區域為系繩的非接觸測量，CCD集成電路芯片獲取反應系繩張力與擺角的圖像。因為對圖片進行特征點與數據提取算法比較復雜，響應時間相對于直接讀取數據較長。所以直接讀取數據的方式能帶來很大的優越性。

技術領域

本發明涉及空間繩系機器人在釋放與拖曳時，系繩參數測量的裝置，涉及一種非接觸式測量系繩張力與擺角的裝置。

背景技術

空間繩系機器人在釋放時存在一些外部的擾動，釋放末端或是平臺難以達到位置與姿態的絕對穩定控制。面對上述情況，要達到實時了解系繩是否張緊，或是說在釋放過程中系繩是否存在微張力，以及在拖曳過程中目標相對于平臺的方向，即擺角的確定。

現有技術是基于接觸式測量張力，通過相機對釋放的繩子進行視覺處理，得到系繩的面內角與面外角來分析系繩擺角。這種測量方式需要的設備較多，接觸式測量的存在對放繩裝置的設計有一定難度要求，而且對于出現的微張力不敏感，以及對放繩裝置的控制精度要求較高。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種非接觸式測量系繩張力與擺角的裝置。

技術方案

一種非接觸式測量系繩張力與擺角的裝置，其特征在于包括兩個激光發射器、兩個凸透鏡和兩個CCD集成電路芯片；一個激光發射器、一個凸透鏡和一個CCD集成電路芯片依次形成一個平行光路，另一個激光發射器、另一個凸透鏡和另一個CCD集成電路芯片依次形成另一個平行光路；兩個光路正交垂直設置，兩個光路交叉的區域為系繩的非接觸測量，CCD集成電路芯片獲取反應系繩張力與擺角的圖像。

所述激光發射器為平行激光發射器。

在激光發射器的管路上設有偏振鏡片。

有益效果

本發明提出的一種非接觸式測量系繩張力與擺角的裝置，將空間系繩置于兩個光路正交垂直設置的光路中，兩個光路交叉的區域為系繩的非接觸測量，CCD集成電路芯片獲取反應系繩張力與擺角的圖像。對CCD芯片直接取信號進行系繩的振動分析，不對系繩的振動進行成像。因為對圖片進行特征點與數據提取算法比較復雜，響應時間相對于直接讀取數據較長。所以直接讀取數據的方式能帶來很大的優越性。

附圖說明

圖1平臺與空間抓捕裝置相對位置(坐標系構建)示意圖

圖2系繩上取微段進行受力分析示意圖

圖3系繩擺角測量示意圖

圖4系繩擺角范圍與裝置簡易示意圖

圖5測量裝置的三維示意圖

圖6測量裝置結構剖面示意圖

圖7振動采集數據仿真圖

具體實施方式

現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述：

張力測量原理是基于空間系繩處于(微張力)釋放和拖曳階段時，系繩存在振動，對系繩進行微小單元進行振動受力分析可得張力與振動的偏微分方程關系，通過數據處理可以得到張力的值。