[發(fā)明專利]基座擺動的多柔性板振動檢測控制裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010816628.4
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112098025B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳國豪;邱志成
• 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;G01H11/08;G01H9/00;B64G7/00
• 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: 王東東

1.一種基座擺動的多柔性板振動檢測控制裝置，其特征在于，包括多柔性板本體部分、定向指向驅(qū)動部分、擺動基座部分及控制部分；

所述多柔性板本體部分包括四個鉸接板葉結(jié)構(gòu)和一個中心本體，所述四個鉸接板葉結(jié)構(gòu)關(guān)于中心本體中軸線呈90°圓周分布安裝，每個鉸接板葉結(jié)構(gòu)包括兩塊鉸鏈連接的柔性板，每個鉸接板葉結(jié)構(gòu)一端自由，另一端與機(jī)械夾持裝置固定，所述機(jī)械夾持裝置固定在中心本體上，跟隨中心本體運(yùn)動，每塊柔性板設(shè)置壓電陶瓷傳感器及壓電驅(qū)動器，所述中心本體的指向端前側(cè)中心位置安裝陀螺儀傳感器，用于中心本體指向的姿態(tài)檢測，所述中心本體上安裝用于設(shè)置雙目視覺測量單元的框型支架；

所述定向指向驅(qū)動部分包括轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)、伺服電缸及單軸伺服轉(zhuǎn)臺，伺服電缸的電機(jī)端與轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接，其伸長端與中心本體前側(cè)指向端連接，轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與中心本體的后側(cè)固定端連接，通過控制伺服電缸伸縮能夠?qū)崿F(xiàn)控制中心本體的俯仰運(yùn)動；轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與單軸伺服轉(zhuǎn)臺連接，單軸伺服轉(zhuǎn)臺驅(qū)動轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)向；

所述擺動基座部分包括底座、弧形齒條、擺動基座、伺服電機(jī)及驅(qū)動齒輪，所述弧形齒條設(shè)置在底座上，底座的兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)軌，伺服電機(jī)帶動驅(qū)動齒輪，驅(qū)動齒輪與弧形齒條嚙合，實現(xiàn)擺動基座在底座上擺動，定向指向驅(qū)動部分及柔性板本體部分均設(shè)置在擺動基座上；

所述控制部分，用于接收檢測振動信號，處理后得到控制信號，驅(qū)動相應(yīng)元件用于抑制柔性板的振動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多柔性板振動檢測控制裝置，其特征在于，所述控制部分包括計算機(jī)、運(yùn)動控制卡、端子板、壓電放大電路、電荷放大器、伺服電機(jī)驅(qū)動器、轉(zhuǎn)動驅(qū)動器及電缸驅(qū)動器，所述計算機(jī)與運(yùn)動控制卡相互連接，所述運(yùn)動控制卡與端子板相互連接，所述端子板分別與伺服電機(jī)驅(qū)動器、轉(zhuǎn)臺驅(qū)動器及電缸驅(qū)動器相互連接，所述端子板輸出信號到壓電放大電路，進(jìn)一步驅(qū)動壓電驅(qū)動器，所述壓電陶瓷傳感器檢測信號輸入電荷放大器，所述電荷放大器與端子板連接，所述雙目視覺測量單元與計算機(jī)連接，所述陀螺儀傳感器與端子板連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多柔性板振動檢測控制裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷傳感器具體為八片，每個柔性板安裝一片，單面粘貼。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多柔性板振動檢測控制裝置，其特征在于，所述壓電驅(qū)動器包括三十二片壓電陶瓷片，每塊柔性板有四片，正反兩面對稱粘貼，每面兩片，并聯(lián)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多柔性板振動檢測控制裝置，其特征在于，所述雙目視覺測量單元包括四組，與四個鉸接板葉結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)，每組雙目視覺測量單元包括兩個CCD相機(jī)及一個激光點(diǎn)陣投射器，CCD相機(jī)與激光點(diǎn)陣投射器均固定在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌固定在框型支架上，通過激光點(diǎn)陣投射器將標(biāo)志點(diǎn)投射到柔性板，兩個CCD相機(jī)實時拍攝圖像。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多柔性板振動檢測控制裝置，其特征在于，激光點(diǎn)陣投射器將激光點(diǎn)陣投射到鉸接板葉結(jié)構(gòu)外側(cè)的柔性板。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多柔性板振動檢測控制裝置，其特征在于，所述框型支架采用合金鋁材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多柔性板振動檢測控制裝置，其特征在于，所述底座為弧形。

9.一種如權(quán)利要求1-8任一項所述的多柔性板振動檢測控制裝置的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步，參數(shù)標(biāo)定，對四組雙目視覺測量單元進(jìn)行標(biāo)定，獲得每組雙目視覺測量系統(tǒng)的內(nèi)參與外參；

第二步，調(diào)節(jié)多柔性板指向，計算機(jī)規(guī)劃驅(qū)動軌跡后傳輸相應(yīng)控制指令給驅(qū)動伺服電缸與單軸伺服轉(zhuǎn)臺，在避免引起較大振動的前提下控制多柔性板的指向一定方向；

第三步 基座擺動干擾：計算機(jī)通過運(yùn)動控制卡經(jīng)由端子板傳輸擺動指令給伺服電機(jī)驅(qū)動器，擺動基座內(nèi)部的伺服電機(jī)開始驅(qū)動，擺動基座開始擺動；

第四步 定向指向控制，根據(jù)陀螺儀傳感器、電缸驅(qū)動器和轉(zhuǎn)臺驅(qū)動器通過端子板經(jīng)由運(yùn)動控制卡的傳輸?shù)接嬎銠C(jī)的反饋信息，經(jīng)過相應(yīng)算法運(yùn)算后，計算機(jī)傳輸對應(yīng)的控制信號通過運(yùn)動控制卡經(jīng)由端子板傳輸?shù)诫姼昨?qū)動器與轉(zhuǎn)臺驅(qū)動器，調(diào)節(jié)伺服電缸伸縮量與單軸伺服轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動量，維持多柔性板的定向指向；

第五步 振動檢測，利用壓電陶瓷傳感器與雙目視覺測量系統(tǒng)分別檢測多柔性板的振動，將壓電陶瓷傳感器信號經(jīng)由電荷放大器放大，經(jīng)由端子板傳輸，通過運(yùn)動控制卡內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸入到計算機(jī)；雙目視覺測量系統(tǒng)中的CCD相機(jī)將拍攝的標(biāo)志點(diǎn)陣圖像通過USB接口傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中進(jìn)行處理解算，獲取振動信息；

第六步 振動控制，根據(jù)步驟四獲得的振動檢測信號，計算機(jī)運(yùn)行相應(yīng)的主動控制算法，得到相應(yīng)的振動控制反饋信號通過運(yùn)動控制卡的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出，經(jīng)由端子板的傳遞，通過壓電放大電路放大信號后，輸出到壓電驅(qū)動器中進(jìn)行響應(yīng)，控制柔性板的振動；

第七步 通過改變相關(guān)控制參數(shù)，進(jìn)行反復(fù)試驗，獲得多次實驗結(jié)果，得到多柔性板定向指向準(zhǔn)確度以及多柔性板的振動特性及控制效果。