CN104931054A - 惯性测量减振器及无人飞行器惯性测量模块 - Google Patents

Abstract

一种惯性测量减振器及无人飞行器惯性测量模块，该减振器包括固定板、弹性管和减振棉，弹性管与固定板连接，减振棉设置在弹性管内。本发明还提供一种应用该减振器的无人飞行器惯性测量模块，包括：上层壳体、下层壳体、配重块、电路板、惯性传感器和两个减振器，惯性传感器设置在电路板上；配重块上设置有电路板安装槽，电路板设置在电路板安装槽内，两个减振器分别设置在配重块两侧，一个减振器设置在配重块上方，其弹性管与配重块连接，固定板与上层壳体连接；另一个减振器设置在配重块下方，其弹性管与配重块连接，固定板与下层壳体连接；上层壳体和下层壳体连接。本发明具有结构简单、减振效果好、连接稳定可靠、使用方便且使用寿命长的优点。

Description

惯性测量减振器及无人飞行器惯性测量模块

技术领域

本发明涉及无人飞行器领域，具体地，涉及一种惯性测量减振器及无人飞行器惯性测量模块。

背景技术

在无人飞行器领域，剧烈的随机振动是惯性测量装置运行中面临的主要力学环境，振动容易引起惯性测量模块性能不稳定或电子元器件损坏，对惯性测量装置的稳定性影响很大。为了减小无人飞行器的随机振动对惯性测量装置的影响，传统无人飞行器惯性测量模块的减振措施是在控制模块的壳体外部设置四个减振垫形成四个支点来支撑控制模块的外壳。但是，该种结构存在增加无人飞行器无效负载、安装不方便以及减振垫易损坏的缺点。

为了克服上述缺点，中国专利申请号201110260585.7的发明专利公开了一种无人飞行器惯性测量模块，该无人飞行器惯性测量模块分别在第一电路板与配重块之间以及第二电路板与配重块之间设置减振垫，减振垫分别与第一电路板、配重块和第二电路板粘接连接，通过设置减振垫对第二电路板进行减振来达到对惯性传感器减振的目的。该惯性测量模块解决了传统无人飞行器惯性测量模块的减振措施增加无人飞行器无效负载的缺陷，但是，由于减振垫与第一电路板、配重块和第二电路板之间为粘接连接，粘胶的面积会影响减振的效果，并且，粘接连接稳定性差，容易发生粘胶面断开，造成惯性测量模块损坏。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种惯性测量减振器及无人飞行器惯性测量模块。

根据本发明的一个方面，提供一种惯性测量减振器，包括：固定板、弹性管和减振棉，弹性管与固定板连接，减振棉设置在弹性管内。

优选地，弹性管采用橡胶制成。

优选地，减振棉为海绵块。

根据本发明的另一个方面，提供一种无人飞行器惯性测量模块，包括：上层壳体、下层壳体、配重块、电路板、惯性传感器和两个减振器，惯性传感器设置在电路板上；配重块上设置有电路板安装槽，电路板设置在电路板安装槽内，减振器包括固定板、弹性管和减振棉，弹性管与固定板连接，减振棉设置在弹性管内；两个减振器分别设置在配重块两侧，其中，一个减振器设置在配重块上方，该减振器的弹性管与配重块连接，其固定板与上层壳体连接，另一个减振器设置在配重块下方，该减振器的弹性管与配重块连接，其固定板与下层壳体连接；上层壳体和下层壳体连接。

优选地，配重块包括上层配重块和下层配重块，下层配重块上设置有电路板安装槽，电路板设置在电路板安装槽内，上层配重块和下层配重块连接；设置在配重块上方的减振器的弹性管与上层配重块连接，设置在配重块下方的减振器的弹性管与下层配重块连接。

优选地，上层配重块和下层配重块上均设置有连接槽，弹性管与连接槽套接连接。

优选地，配重块还包括多个固定件，上层配重块上设置有多个第一连接部，下层配重块上设置有多个第二连接部，各第二连接部上设置有电路板安装槽，且第一连接部上设置有第一连接孔，第二连接部上设置有第二连接孔，电路板上设置有多个第三连接孔，电路板设置在电路板安装槽内，上层配重块与下层配重块对应，固定件穿过第二连接孔和第三连接孔与第一连接孔连接。

优选地，还包括柔性连接线，柔性连接线一端与电路板连接，另一端与上层壳体或下层壳体连接。

优选地，弹性管采用橡胶制成。

优选地，减振棉为海绵块。

捷联惯导系统通常安装在减振基座上，以隔离运载体对该系统特别敏感的某些频率的振动。捷联惯导系统的减振设计是一个复杂的问题，要求仔细匹配减振基座的设计、系统内惯性敏感器的特性以及主体，平台干扰特性的范围和频率、工作振动频率对惯性传感器的影响等。本发明通过弹性管和减振棉分别产生回复力和阻尼力，使之与处在配重块中的惯性测量模块构成一个减振系统对输入噪声进行低通滤波。本发明的惯性测量减振器结构简单，减振效果好，弹性管和海绵块能够使无人飞行器对惯性传感器造成的振动迅速衰减，当无人飞行器产生50MHZ以上的频率时，惯性传感器受到的振动衰减至未使用减振垫和柔性减振套时的振动的20％以下，极大减小无人飞行器的工作振动频率对惯性传感器的影响，大大提高惯性传感器测量的稳定性，有效延长了惯性测量模块的使用寿命。

另外，本发明的配重块采用分体式设计，能够实现惯性测量装置单独外置设置，方便使用。分体式设计的配重块组装后四个侧面均为中空结构，减小了配重块与壳体的接触面积，有效减少了振动传递路径，降低了振动传递，增强了减振效果，大大提高惯性传感器测量的稳定性。并且，本发明实现了弹性中心点与物理重心重合，进一步提升减振效果。同时，本发明的无人飞行器惯性测量模块结构简单，安装维护方便，配重块采用分体式设计，上层配重块和下层配重块通过固定件连接组成配重块并实现电路板的固定，连接稳定可靠，保证了惯性测量模块连接的稳定性，有效延长惯性测量模块的使用寿命。并且，如果发生部件故障，可将上层配重块和下层配重块拆开进行维修，安装维护方便，维护成本低。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有结构简单、减振效果好、连接稳定可靠、使用方便、维护方便、成本低廉且使用寿命长的有益效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明惯性测量减振器的结构分解图；

图2为本发明无人飞行器惯性测量模块的结构示意图；

图3为本发明无人飞行器惯性测量模块的减振器与配重块的连接结构分解图；

图4为图3的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

请参阅图1，一种惯性测量减振器4，包括：固定板41、弹性管42和减振棉43，弹性管42与固定板41连接，减振棉43设置在弹性管42内。

具体地，弹性管42采用橡胶制成，减振棉43为海绵块。

请同时参阅图2至图4，本发明还提供一种应用上述惯性测量减振器的无人飞行器惯性测量模块，包括：上层壳体1、下层壳体2、配重块、电路板3、惯性传感器和两个减振器4，惯性传感器设置在电路板3上；配重块上设置有电路板安装槽，电路板3设置在电路板安装槽内，减振器4包括固定板41、弹性管42和减振棉43，弹性管42与固定板41连接，减振棉43设置在弹性管42内；两个减振器4分别设置在配重块两侧，一个减振器4设置在配重块上方，该减振器4的弹性管42与配重块连接，其固定板41与上层壳体1连接，另一个减振器4设置在配重块下方，该减振器4的弹性管42与配重块连接，其固定板41与下层壳体2连接；上层壳体1和下层壳体2连接。

具体地，惯性传感器包括三个电子陀螺仪和加速度计，三个电子陀螺仪的测量轴相互正交，分别用以测量各自测量轴方向的角速度变化。

进一步地，配重块包括上层配重块5和下层配重块6，上层配重块5上设置有电路板安装槽，电路板3设置在电路板安装槽内，上层配重块5和下层配重块6连接。设置在配重块上方的减振器4的弹性管42与上层配重块5连接，设置在配重块下方的减振器4的弹性管42与下层配重块6连接。具体地，上层配重块5和下层配重块6上均设置有连接槽7，弹性管42与连接槽7套接连接。

进一步地，配重块还包括固定件，上层配重块5上设置有第一连接部，下层配重块6上设置有第二连接部，各第二连接部上设置有电路板安装槽，且第一连接部上设置有第一连接孔，第二连接部上设置有第二连接孔，电路板3上设置有第三连接孔，电路板3设置在电路板安装槽内，上层配重块5与下层配重块6对应，固定件穿过第二连接孔和第三连接孔与第一连接孔连接。在本发明的一个较佳实施例中，固定件为螺钉，第二连接孔为螺纹孔，固定件与第二连接孔螺纹连接。但是，需要说明的是，本发明并不限定固定件与第二连接孔的具体连接方式，现有技术中任何能够实现固定件与第二连接孔固定连接的连接方式均应落在本发明的保护范围内。

进一步地，还包括柔性连接线8，柔性连接线8一端与电路板3连接，另一端与上层壳体1连接。如图2所示，本实例中，上层壳体1上设置有柔性连接线接口，柔性连接线8与上层壳体1连接。但是，需要说明的是，本发明并不限定于此，实际应用中，也可以在下层壳体2上设置柔性连接线接口，柔性连接线8与上层壳体1连接，具体可根据实际需要选择柔性连接线8与上层壳体1连接或下层壳体2连接。因此，以上采用柔性连接线8与上层壳体1连接只是一个实施例，并不用于限定本发明。

如图3、图4所示，上层配重块5和下层配重块6上均设置有连接槽7，弹性管42与连接槽7套接连接。进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明还包括连接件，弹性管42、固定板41和连接槽7上均设置有连接孔，连接件分别与对应的连接孔连接。更为具体地，连接件为螺钉，连接孔为螺纹孔，连接件与连接孔螺纹连接。

但是，需要说明的是，本发明并不限定弹性管与配重块和固定板的具体连接方式，例如，弹性管也可以直接与连接槽和固定板粘接连接；或者，弹性管直接与上、下配重块的表面及固定板粘接连接。甚至，在本发明的较佳实施例中，还可以设置连接槽的槽口尺寸略小于弹性管与其连接的部位的尺寸，将弹性管插入连接槽后，通过连接槽夹紧弹性管实现弹性管固定。因此，以上采用在配重块上设置连接槽，将弹性管与连接槽套接后再通过螺钉锁紧的弹性管与配重块的连接方式只是一个实施例，并不用于限定本发明，现有技术中任何能够实现将弹性管与上、下配重块及固定板固定连接的连接方式均应落在本发明的保护范围内。

本发明将捷联惯导的核心惯性测量模块单独设计减振，运载体在飞行过程会因为螺旋桨的安装不对称以及电机的磁致振荡等产生高频振动，如果惯性测量模块和机体固联这种高频振动会在惯性敏感器内引起共振，进而产生计算误差。所以，惯性测量模块需要与运载体振动频谱中的某些频率相隔离。本发明通过弹性管和减振棉分别产生回复力和阻尼力，使之与处在配重块中的惯性测量模块构成一个减振系统对输入噪声起到低通滤波的功效，通过调节弹性管的弹性系数K，可以改变减振系统的谐振频率使之处在低频段，通过改变海绵的参数，来改变阻尼特性，使系统具备更理想的动态特性(上升时间，调节时间，超调量等)，使无人飞行器等运载体对惯性传感器造成的振动迅速衰减，极大减小无人飞行器的工作振动频率对惯性传感器的影响，大大提高惯性传感器测量的稳定性。

另外，本发明的配重块采用分体式设计，能够实现惯性测量装置单独外置设置，方便使用。分体式设计的配重块组装后四个侧面均为中空结构，减小了配重块与壳体的接触面积，有效减少了振动传递路径，降低了振动传递，增强了减振效果，大大提高惯性传感器测量的稳定性。并且，本发明实现了弹性中心点与物理重心重合，进一步提升减振效果。同时，本发明的无人飞行器惯性测量模块结构简单，安装维护方便，配重块采用分体式设计，上层配重块和下层配重块通过固定件连接组成配重块并实现电路板的固定，连接稳定可靠，保证了惯性测量模块连接的稳定性，有效延长惯性测量模块的使用寿命。并且，如果发生部件故障，可将上层配重块和下层配重块拆开进行维修，安装维护方便，维护成本低。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种惯性测量减振器，用于无人飞行器惯性测量模块减振，其特征在于，包括：固定板、弹性管和减振棉，所述弹性管与所述固定板连接，所述减振棉设置在所述弹性管内。

2.根据权利要求1所述的惯性测量减振器，其特征在于，所述弹性管采用橡胶制成。

3.根据权利要求1所述的惯性测量减振器，其特征在于，所述减振棉为海绵块。

4.一种无人飞行器惯性测量模块，其特征在于，包括：上层壳体、下层壳体、配重块、电路板、惯性传感器和两个减振器，所述惯性传感器设置在所述电路板上；所述配重块上设置有电路板安装槽，所述电路板设置在所述电路板安装槽内，所述减振器包括固定板、弹性管和减振棉，所述弹性管与所述固定板连接，所述减振棉设置在所述弹性管内；所述两个减振器分别设置在所述配重块两侧，其中，一个减振器设置在配重块上方，该减振器的弹性管与配重块连接，其固定板与所述上层壳体连接，另一个减振器设置在配重块下方，该减振器的弹性管与配重块连接，其固定板与下层壳体连接；所述上层壳体和下层壳体连接。

5.根据权利要求4所述的无人飞行器惯性测量模块，其特征在于，所述配重块包括上层配重块和下层配重块，所述下层配重块上设置有电路板安装槽，所述电路板设置在所述电路板安装槽内，所述上层配重块和下层配重块连接；设置在配重块上方的减振器的弹性管与所述上层配重块连接，设置在配重块下方的减振器的弹性管与所述下层配重块连接。

6.根据权利要求5所述的无人飞行器惯性测量模块，其特征在于，所述上层配重块和下层配重块上均设置有连接槽，所述弹性管与所述连接槽套接连接。

7.根据权利要求6所述的无人飞行器惯性测量模块，其特征在于，所述配重块还包括多个固定件，所述上层配重块上设置有多个第一连接部，所述下层配重块上设置有多个第二连接部，各所述第二连接部上设置有电路板安装槽，且所述第一连接部上设置有第一连接孔，所述第二连接部上设置有第二连接孔，所述电路板上设置有多个第三连接孔，所述电路板设置在所述电路板安装槽内，所述上层配重块与所述下层配重块对应，所述固定件穿过所述第二连接孔和第三连接孔与所述第一连接孔连接。

8.根据权利要求4所述的无人飞行器惯性测量模块，其特征在于，还包括柔性连接线，所述柔性连接线一端与所述电路板连接，另一端与上层壳体或下层壳体连接。

9.根据权利要求4所述的无人飞行器惯性测量模块，其特征在于，所述弹性管采用橡胶制成。

10.根据权利要求4所述的无人飞行器惯性测量模块，其特征在于，所述减振棉为海绵块。