[發(fā)明專利]多柔性鉸接板旋轉(zhuǎn)振動檢測裝置及方法

有效

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• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108692900B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱志成;余昆
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

本發(fā)明公開了一種多柔性鉸接板旋轉(zhuǎn)振動檢測裝置及方法，所述裝置包括兩塊柔性鉸接板、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、振動檢測機構(gòu)和控制組件，兩塊柔性鉸接板對稱設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上，每塊柔性鉸接板包括2N+1塊相鉸接的柔性板，每塊柔性板上粘貼有多個標(biāo)志點，所述振動檢測機構(gòu)包括兩組雙目視覺系統(tǒng)和兩組加速度傳感器，兩組雙目視覺系統(tǒng)、兩組加速度傳感器和兩塊柔性鉸接板均為一一對應(yīng)，每組雙目視覺系統(tǒng)用于檢測對應(yīng)柔性鉸接板上的標(biāo)志點區(qū)域，每組加速度傳感器設(shè)置在對應(yīng)的柔性鉸接板上，所述控制組件分別與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、雙目視覺系統(tǒng)、加速度傳感器連接。本發(fā)明有效地消除了其它不可控因素對于振動控制效果的影響，對研究基于多傳感器的主動振動控制提供了條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種振動檢測裝置，尤其是一種多柔性鉸接板旋轉(zhuǎn)振動檢測裝置及方法，屬于柔性結(jié)構(gòu)的剛度、旋轉(zhuǎn)和振動檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

柔性結(jié)構(gòu)相對于剛性結(jié)構(gòu)，具有質(zhì)量輕、能耗低、效率高、操作靈活等優(yōu)點，但柔性結(jié)構(gòu)的固有頻率低，低頻模態(tài)振動易被激起等特點限制了其在某些領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用與發(fā)展。在航天航空領(lǐng)域，使用著大量的太陽能帆板。一般情況下，太陽能帆板由多塊矩形帆板連接而成，第一塊帆板的一段與航天器相連接，另一端通過鉸鏈與第二塊帆板相連接，第二塊帆板則以同樣的方式與第三塊帆板相連接；這樣，多塊矩形帆板連接構(gòu)成了太陽能帆板。在此連接條件下，太陽能帆板具有大跨度和高柔性的特點。而在無外阻的太空環(huán)境下，極易受到外部激勵作用而產(chǎn)生持續(xù)時間較長的低頻大幅值振動，因此，對柔性結(jié)構(gòu)的振動分析和控制研究是很有必要的。

現(xiàn)有技術(shù)中，連接鉸鏈的剛度對太陽能帆板結(jié)構(gòu)的彎曲模態(tài)和扭轉(zhuǎn)模態(tài)振動的影響不容忽視，研究不同剛度的連接鉸鏈對柔性板振動的影響對研究太陽能帆板結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)具有指導(dǎo)意義。

利用雙目視覺非接觸測量有其獨特的優(yōu)勢，且還能快速獲取測量數(shù)據(jù)。雙目視覺在不接觸被測物體表面的情況下，不改變振動物體的頻率、振幅等特性，可以很好的避免負(fù)載效應(yīng)。和激光位移傳感器相比，激光位移傳感器只能進(jìn)行單點測量，而機器視覺傳感器具有全局性測量特點，能夠進(jìn)行多點測量，而不僅僅局限于一點的振動信息等優(yōu)點。和單目視覺相比，單目視覺只能獲取柔性結(jié)構(gòu)的面內(nèi)位移，而雙目視覺不僅可以獲取面內(nèi)位移，還可以獲取面外位移。

加速度傳感器質(zhì)量輕，易安裝，并且頻帶較寬，利用加速度傳感器反饋控制可在較寬頻帶范圍增加系統(tǒng)的主動阻尼，增強系統(tǒng)魯棒性。由于加速度傳感器的應(yīng)用會給系統(tǒng)引進(jìn)大量的高頻噪聲信號，因此要進(jìn)行濾波處理。同時加速度傳感器對噪聲敏感，存在遲滯和溫漂等問題影響其精度，且只能測量物體上某一點的位移，要想獲得全部信息，必須在柔性板上分別布置多個加速度傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種多柔性鉸接板旋轉(zhuǎn)振動檢測裝置，該裝置將奇數(shù)塊（至少三塊）完全相同的柔性板通過鉸鏈連接構(gòu)成一塊柔性鉸接板，并將兩塊柔性鉸接板對稱設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上，其動力學(xué)特性與實際的太陽能帆板結(jié)構(gòu)更為接近，有效地消除了其它不可控因素對于振動控制效果的影響，采用雙目視覺檢測能夠反映柔性鉸接板的全局特性，并且使用加速度傳感器檢測和雙目視覺檢測相結(jié)合的方法對柔性鉸接板的振動信息進(jìn)行比較，有利于提高檢測精度，對研究基于多傳感器的主動振動控制提供了條件。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于上述裝置的多柔性鉸接板旋轉(zhuǎn)振動檢測方法。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

多柔性鉸接板旋轉(zhuǎn)振動檢測裝置，包括兩塊柔性鉸接板、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、振動檢測機構(gòu)和控制組件，兩塊柔性鉸接板對稱設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上，每塊柔性鉸接板包括2N+1塊相鉸接的柔性板，每塊柔性板上粘貼有多個標(biāo)志點，所述振動檢測機構(gòu)包括兩組雙目視覺系統(tǒng)和兩組加速度傳感器，兩組雙目視覺系統(tǒng)、兩組加速度傳感器和兩塊柔性鉸接板均為一一對應(yīng)，每組雙目視覺系統(tǒng)用于檢測對應(yīng)柔性鉸接板上的標(biāo)志點區(qū)域，每組加速度傳感器設(shè)置在對應(yīng)的柔性鉸接板上，所述控制組件分別與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、雙目視覺系統(tǒng)、加速度傳感器連接；其中，N為自然數(shù)。