CN105716819B - 一种用于药箱防震荡性能测试的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及设备测试领域，具体涉及一种用于药箱防震荡性能测试的装置，其特征在于，包括测试架、控制系统、驱动装置、滑轨和药箱固定装置，所述滑轨固定在测试架上，所述药箱固定装置安装在滑轨上并可沿滑轨运动，所述驱动装置用于在控制系统的控制下驱动药箱固定装置运动；所述药箱固定装置包括上连接板、下连接板，所述上连接板和下连接板之间通过柔性拉绳连接；所述下连接板上安装有药箱姿态检测模块、数据通讯模块和电源一，所述数据通讯模块与药箱姿态检测模块连接。本发明通过模拟无人机作业时药箱所处的实际情况，测量药箱的姿态信息反映药箱的防震荡性能，操作简便，易于进行筛选不同防震荡性能的药箱。

Description

一种用于药箱防震荡性能测试的装置和方法

技术领域

本发明涉及设备测试领域，具体涉及一种用于药箱防震荡性能测试的装置和方法。

背景技术

近年来，国内外农用无人机在农作物航空植保方面应用的发展势头迅猛。无人机喷施作业具有效率高、作业效果好等特点，且不受地面环境、作物长势的限制，不伤作物，无需专用起降机场，其应用前景被各农用无人机相关企业所看好，纷纷在全国各地推广示范农用无人机植保作业。

药箱是农业无人机装载药液的主要部件，其形状与材质多种多样。作业中的无人机，因阵风等环境因素或地头调头等特殊情况下需要快速急停时，药液由于惯性作用，其行驶方向和垂直方向受力都比较大，产生震荡效应，其两个方向的冲击，都会对药箱壁造成强烈的拉伸或挤压应力，从而带动整个飞行器在这两个方向上产生有害的加速度，为了消除上述有害的加速度影响，保持飞行器稳定，飞控系统需要快速检测该变化，并做出响应动作。药箱的这种震荡效应，一方面对飞控系统及整个飞行器的飞行执行部件的响应能力提出了较高的要求，不仅增加了飞行器各部件的负荷，而且也增加了制造成本；另一方面当震荡效应的作用超出了飞控系统的稳定性调节范围时，会导致难以控制飞行器的飞行姿态，造成偏离预定航线，出现较大的误差，甚至造成坠机事件，影响作业效率，增加了飞行器的维护成本。

要开发具有防震荡功能的药箱，减少药液震荡对飞行器的影响，需要进行大量的药箱防震荡性能测试和对比试验。农用无人机植保作业兴起时间短，目前尚未检索到适于药箱防震荡性能测试的装置和方法。由于药箱震荡发生的实际作业工况是在飞行器运动中，现有技术中一般的姿态测试仪器和方法都难以达到要求。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种用于药箱防震荡性能测试的装置，另外本发明还提供一种药箱防震荡性能的测试方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种用于药箱防震荡性能测试的装置，其特征在于，包括测试架、控制系统、驱动装置、滑轨和药箱固定装置，所述滑轨固定在测试架上，所述药箱固定装置安装在滑轨上并可沿滑轨运动，所述驱动装置用于在控制系统的控制下驱动药箱固定装置运动；所述药箱固定装置包括上连接板、下连接板，所述上连接板和下连接板之间通过柔性拉绳连接；所述下连接板上安装有药箱姿态检测模块、数据通讯模块和电源一，所述数据通讯模块与药箱姿态检测模块连接，用于发送药箱姿态检测模块所检测的药箱姿态数据；；所述电源一用于向药箱姿态检测模块和数据通讯模块供电。

进一步的，所述滑轨为同步带滑轨，所述同步带滑轨上配合有滑块，所述滑块与上连接板连接。

进一步的，所述驱动装置为步进电机，所述步进电机通过联轴器与同步带滑轨的一端连接。

进一步的，所述控制系统包括步进电机驱动器、控制器、控制器操作面板和电源二，其中，所述步进电机驱动器与步进电机连接，所述控制器操作面板用于输入预设的药箱运动速度和距离，所述控制器用于生成控制指令，根据所测药箱的预期速度及工作电流输出控制量输送给步进电机驱动器；所述步进电机驱动器根据控制器输出的控制量来控制药箱的不同运动速度和运动距离；所述电源用于给步进电机及控制系统供电。

进一步的，所述测试架包括底板、立柱、上部支架和水平支架，其中，所述立柱下端固定在底板上，所述上部支架垂直连接在立柱上，所述水平支架连接在两个立柱之间。

进一步的，所述下连接板上打若干个孔洞，用于固定不同规格的药箱。

进一步的，所述药箱姿态检测模块安装于药箱底部或侧面。

另外，本发明还提供一种药箱防震荡性能的测试方法，其特征在于，采用所述的用于药箱防震荡性能测试的装置，包括以下步骤：

a.以下连接板的下底面为安装参考基准面，模拟药箱实际应用中的安装连接处的基准面，将被测试的药箱固定于下连接板下底面，使药箱安装连接处的基准面与下连接板的下底面持平；

b.连通控制系统电源，根据药箱实际应用中的运动速度，通过控制器操作面板输入预期的药箱运动速度和距离；

c.在药箱中添加药液，连通药箱姿态检测模块和数据通讯模块电源，并将外部的数据接收器与数据通讯模块的数据传输接口连通，启动步进电机，滑轨带动药箱固定装置按设定的参数运行，记录运行中药箱的姿态数据；

d．调整药箱的药量，重复步骤b、c，记录运行中药箱的姿态数据；

e．经药箱防震荡性能分析计算得出药箱防动荡性能参数并生成相应的性能参数报告。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

1. 本发明通过测量药箱的姿态信息反映药箱的防震荡性能，易于拆卸更换不同类型的药箱，操作简便，易于进行筛选不同防震荡性能的药箱。

2. 本发明将药箱固定在同步带滑轨上，相对于传统技术，更为全面地、科学地模拟无人机作业时药箱所处的实际情况。

3、发明采用步进电机替代现有技术中通常采用的直流电机，从而可以更加准确地控制药箱的速度、行进距离和制动。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为图1的局部放大示意图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1-2所示，一种用于药箱防震荡性能测试的装置，包括测试架、控制系统、驱动装置、滑轨和药箱固定装置，所述滑轨固定在测试架上，所述药箱固定装置安装在滑轨上并可沿滑轨运动，所述驱动装置用于在控制系统的控制下驱动药箱固定装置运动；所述药箱固定装置包括上连接板401、下连接板403，所述上连接板401和下连接板403之间通过柔性拉绳402（本实施例优选为四根钢丝）连接；所述下连接板403上安装有药箱姿态检测模块404、数据通讯模块405和电源一406，所述数据通讯模块405与药箱姿态检测模块404连接，用于将药箱姿态检测模块404所测姿态数据往外发送；所述电源一406用于向药箱姿态检测模块404和数据通讯模块405供电。本实施例中，数据通讯模块405采用无线数据收发模块，药箱姿态检测模块404采用包括了惯性测量单元、双轴陀螺、单轴陀螺、三轴加速度计等姿态测量传感器的APM姿态传感器系统。

滑轨为同步带滑轨201，所述同步带滑轨201上配合有滑块204，所述滑块204与上连接板401连接。驱动装置为步进电机203，所述步进电机203通过联轴器202与同步带滑轨201的一端连接。

控制系统包括步进电机驱动器301、控制器302、控制器操作面板和电源二303，其中，所述步进电机驱动器301与步进电机203连接，所述控制器操作面板用于输入预设的药箱运动速度和距离，所述控制器302用于生成控制指令，根据所测药箱的预期速度及工作电流输出控制量输送给步进电机驱动器301；所述步进电机驱动器301根据控制器302输出的控制量来控制药箱的不同运动速度和运动距离；所述电源303用于给步进电机203及控制系统供电。

测试架包括底板101、立柱102、上部支架103和水平支架104，其中，所述立柱102下端固定在底板101上，所述上部支架103垂直连接在立柱102上，所述水平支架104连接在两个立柱102之间。所述下连接板403上打多个孔洞，用于固定不同规格的药箱。

实施例2

一种药箱防震荡性能的测试方法，采用实施例1所述的用于药箱防震荡性能测试的装置，包括以下步骤：

a.以下连接板403的下底面为安装参考基准面，模拟药箱实际应用中的安装连接处的基准面，将被测试的药箱固定于下连接板下底面，使药箱安装连接处的基准面与下连接板403的下底面持平；

b.连通控制系统电源，根据药箱实际应用中的运动速度，通过控制器操作面板输入预期的药箱运动速度和距离；

c.在药箱中添加药液，连通药箱姿态检测模块404和数据通讯模块405电源，并将外部的数据接收器与数据通讯模块405的数据传输接口连通，启动步进电机，滑轨带动药箱固定装置按设定的参数运行，记录运行中药箱的姿态数据；

d．调整药箱的药量，重复步骤b、c，记录运行中药箱的姿态数据；

e．经药箱防震荡性能分析计算得出药箱防动荡性能参数并生成相应的性能参数报告。

本发明的工作原理是：根据不同药箱407和药液总的重量，设定驱动器301和控制器302，保证药箱407运动速度相同，由步进电机203通过联轴器202带动同步带滑轨上的滑块204做水平运行，进而牵引药箱做水平运动，药箱407以一定速度做水平运动中突然停止，由于惯性作用，药液会对药箱407内壁造成不同程度的冲击力，从而带动整个药箱固定装置产生震荡，记录APM检测模块404所测得的姿态数据（翻滚角），经药箱防震荡性能分析计算得出药箱防动荡性能参数，进而比较不同形状和材质的药箱407的防震荡性能。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于药箱防震荡性能测试的装置，其特征在于，包括测试架、控制系统、驱动装置、滑轨和药箱固定装置，所述滑轨固定在测试架上，所述药箱固定装置安装在滑轨上并可沿滑轨运动，所述驱动装置用于在控制系统的控制下驱动药箱固定装置运动；所述药箱固定装置包括上连接板（401）、下连接板（403），所述上连接板（401）和下连接板（403）之间通过柔性拉绳（402）连接；所述下连接板（403）上安装有药箱姿态检测模块（404）、数据通讯模块（405）和电源一（406），所述数据通讯模块（405）与药箱姿态检测模块（404）连接，用于发送药箱姿态检测模块（404）所检测的药箱姿态数据；所述电源一（406）用于向药箱姿态检测模块（404）和数据通讯模块（405）供电。

2.根据权利要求1所述的用于药箱防震荡性能测试的装置，其特征在于，所述滑轨为同步带滑轨（201），所述同步带滑轨（201）上配合有滑块（204），所述滑块（204）与上连接板（401）连接。

3.根据权利要求2所述的用于药箱防震荡性能测试的装置，其特征在于，所述驱动装置为步进电机（203），所述步进电机（203）通过联轴器（202）与同步带滑轨（201）的一端连接。

4.根据权利要求3所述的用于药箱防震荡性能测试的装置，其特征在于，所述控制系统包括步进电机驱动器（301）、控制器（302）、控制器操作面板和电源二（303），其中，所述步进电机驱动器（301）与步进电机（203）连接，所述控制器操作面板用于输入预设的药箱运动速度和距离，所述控制器（302）用于生成控制指令，根据所测药箱的预期速度及工作电流输出控制量输送给步进电机驱动器（301）；所述步进电机驱动器（301）根据控制器（302）输出的控制量来控制药箱的不同运动速度和运动距离；所述电源（303）用于给步进电机（203）及控制系统供电。

5.根据权利要求1所述的用于药箱防震荡性能测试的装置，其特征在于，所述测试架包括底板（101）、立柱（102）、上部支架（103）和水平支架（104），其中，所述立柱（102）下端固定在底板（101）上，所述上部支架（103）垂直连接在立柱（102）上，所述水平支架（104）连接在两个立柱（102）之间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于药箱防震荡性能测试的装置，其特征在于，所述下连接板（403）上打若干个孔洞，用于固定不同规格的药箱。

7.根据权利要求1所述的用于药箱防震荡性能测试的装置，其特征在于，所述药箱姿态检测模块（404）安装于药箱底部或侧面。

8.一种药箱防震荡性能的测试方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的用于药箱防震荡性能测试的装置，包括以下步骤：

a.以下连接板（403）的下底面为安装参考基准面，模拟药箱实际应用中的安装连接处的基准面，将被测试的药箱固定于下连接板下底面，使药箱安装连接处的基准面与下连接板（403）的下底面持平；

b.连通控制系统电源，根据药箱实际应用中的运动速度，通过控制器操作面板输入预期的药箱运动速度和距离；

c.在药箱中添加药液，连通药箱姿态检测模块（404）和数据通讯模块（405）电源数据通讯模块，并将外部的数据接收器与数据通讯模块（405）的数据传输接口连通，启动步进电机，滑轨带动药箱固定装置按设定的参数运行，记录运行中药箱的姿态数据；

d．调整药箱的药量，重复步骤b、c，记录运行中药箱的姿态数据；

e．经药箱防震荡性能分析计算得出药箱防动荡性能参数并生成相应的性能参数报告。