CN107449578A - 基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置及方法，包括柔性机械臂本体部分及检测控制部分，两台工业相机以非接触式立体视觉测量的方式，检测柔性机械臂的弯曲振动信息；两个伺服电机经由行星减速器减速输出，分别用于控制旋转柔性悬臂梁的两个旋转自由度，同时接收通过振动主动控制算法得到的控制信号，抑制悬臂梁的振动，柔性悬臂梁上贴有压电陶瓷片，梁的自由端附有加速度传感器，可用于辅助检测梁的弯曲振动和抑制振动。本发明装置可以用于模拟空间柔性关节的振动测量和控制，为柔性航天结构的结构优化和抑制振动提供参考。
Description
技术领域
本发明涉及柔性悬臂梁结构振动检测控制领域，具体涉及基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置及方法。
背景技术
柔性材料因其质量轻、刚度低、灵活性大等特点，在实际工程中有着广泛应用。旋转柔性悬臂梁的应用主要体现在航天器柔性关节和柔性机械臂上，另外也可用于模拟飞机旋转机翼和涡轮叶片。相对于刚性机械臂，柔性臂更为轻质化，因而可以降低能耗，提高效率；然而由于柔性臂结构细长，刚度较小，所以稳定性没有刚性臂好。以空间柔性机器人和航天器挠性关节为例，在转动调姿或者变轨时产生自身激励以及受到太空中的外部扰动时，容易引起悬臂梁的振动，尤其是在平衡点附近的小幅值模态振动，如果不能快速的抑制这些振动，将影响系统的稳定性和指向精度，从而降低系统的可靠性，甚至带来难以预估的损失。为了保证航天器的正常工作，有必要对其低频模态振动进行检测，分析振动特性并且加以控制。
当前对柔性悬臂梁结构的弯曲模态振动控制的研究，通常采用加速度传感器、压电陶瓷片等接触式测量传感器，通过优化配置进行。加速度传感器质量小，易安装，鲁棒性好，适用于振动检测；压电陶瓷材料响应快、频带宽、线性度好，利用其正逆压电效应可以同时作为传感器和驱动器使用。然而两者都属于接触式测量的范畴，会给悬臂梁增加附加质量，从而改变梁的结构特性，影响实验效果。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置及方法。
本发明采用电机控制的二自由度旋转柔性悬臂梁结构，并且使用压电陶瓷片、加速度传感器和工业相机相结合的测量方法对柔性悬臂板的振动模态进行检测，再结合主动控制算法，以实现对柔性悬臂梁结构的弯曲振动主动控制的目的。
本发明采用如下技术方案：
一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置，包括柔性机械臂本体部分及检测控制部分；
所述柔性机械臂本体部分包括两块串联配置的柔性悬臂梁，两块柔性悬臂梁分别为第一及第二柔性悬臂梁，第一柔性悬臂梁的一端通过夹板固定在第一行星减速器的输出轴连接件上，通过第一伺服电机进行一级驱动；
第二柔性悬臂梁一端固定在第二行星减速器的输出轴连接件上，通过第二伺服电机进行二级驱动，另一端悬空；
第一柔性悬臂梁的另一端与第二柔性悬臂梁的一端连接；
所述第一柔性悬臂梁的一端由立柱支撑安装在台座上；
第一柔性悬臂梁及第二柔性悬臂梁均粘贴压电传感器、压电驱动器及加速度传感器；
还包括工业相机，所述工业相机通过云台放置在滑轨上，所述滑轨安装在相机架上；
所述检测控制部分包括：所述压电传感器及加速度传感器检测柔性悬臂梁的振动信号，经过电荷放大器及运动控制卡输入到计算机中；所述工业相机拍摄到柔性悬臂梁的图像输入计算机中，得到柔性悬臂梁的振动信息；
计算机处理接收的柔性悬臂梁的振动信息得到控制信号输入运动控制卡通过压电放大电路及电机伺服单元输出到压电驱动器及伺服电机，分别抑制柔性悬臂梁的小幅值弯曲振动及大幅值弯曲振动。
一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置，
所述压电传感器由四片压电片构成，粘贴在每根柔性悬臂梁的宽度方向的中线上，正反两面对称粘贴，每面一片；
所述加速度传感器分别粘贴在第一柔性悬臂梁的另一端及第二柔性悬臂梁的自由端，加速度传感器具体粘贴在宽度方向的中线上；
所述压电驱动器由八片压电片构成，粘贴在每根柔性悬臂梁正反两面，每面两片，且关于柔性悬臂梁宽度方向中线对称。
所述工业相机具体为两台，两台相机安装在第二柔性悬臂梁的正前方，且两台相机平行设置在滑轨上。
所述第二柔性悬臂梁设置两个视觉检测标志点，所述第二柔性悬臂梁在两个相机的视场范围内。
两个工业相机的水平距离为100mm，且距离柔性悬臂梁400mm-600mm。
所述视觉检测标志点具体为两个，水平设置在第二柔性悬臂梁宽度方向的中线上，长度方向上靠近自由端。
一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置的控制方法，包括如下步骤：
第一步用激振小锤施加外部激励激发柔性悬臂梁的小范围振动；
第二步利用压电传感器和加速度传感器检测柔性悬臂梁的弯曲模态振动，得到相应的电信号输出，然后经由电荷放大器放大，通过运动控制卡的A/D模块数模转换后输入到计算机中储存，得到振动信息；
第三步利用工业相机采集振动图像，获得含有振动信息的图像序列，经由Gige网线接口直接传输到计算机中，通过确定图像ROI，特征点提取，三维坐标重建等相关算法得到悬臂梁的振动信息；
第四步计算机根据步骤二和步骤三得到的振动信息，运行相应主动控制算法得到抑振信号，经由运动控制卡的D/A模块分别输出到电机伺服单元和压电放大电路中，驱动伺服电机和压电驱动器采取相应动作，抑制柔性悬臂梁的弯曲振动。
本发明的有益效果：
(1)本发明利用机器视觉检测柔性结构的振动模态，具有非接触、测量范围宽等优点，相比于传统的接触式测量方式，不会增加柔性结构的附加质量以及改变其结构特性，提高了测量精度；另外振动图像中包含的信息丰富，并且具有全局优势，采用不同的图像处理方法，可以获得远超其他传感器的振动信息；
(2)本发明采用三种不同的传感器相结合的方式检测柔性悬臂梁的振动模态，通过多传感器信息融合进行辨识研究，提高检测的准确性；采用电机宏观控制和压电陶瓷驱动器微观控制相结合的控制方式对悬臂梁进行抑振，提高控制精度和效率；
(3)本发明设计的机械装置结构简单、方便实施和应用推广，并且两个摄像机可以通过滑轨灵活的调节高度和水平位置，可以适应更广的检测范围。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的相机滑轨的局部示意图；
图3是图1中柔性机械臂整体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1-图3所示，一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置，包括
两块串联配置的柔性悬臂梁，两块柔性悬臂梁分别为第一及第二柔性悬臂梁，所述第一柔性悬臂梁5一端由夹板固定在第一行星减速器4的输出轴连接件上，通过第一伺服电机3进行一级驱动，构成一级悬臂梁。
第二柔性悬臂梁10一端由夹板固定在第二行星减速器7的输出轴连接件上，通过第二伺服电机6进行二级驱动，另一端悬空，构成二级悬臂梁。
第一柔性悬臂梁的另一端与第二柔性悬臂梁的一端连接。
整个柔性悬臂梁本体部分由立柱2支撑，安装在铝合金型材搭建的台座1上。
台座1高度约为480mm，主要使用铝合金型材搭建，横截面尺寸为40mm×40mm；底下4个调节脚可以调节支脚高度，从而保证平台的水平度，并且使载荷均匀。第一伺服电机3选用安川电机有限公司生产的Σ-V系列型号为SGMJV-04ADE6S的旋转型伺服电机，电源电压AC200V，20位增量型编码，额定输出400W；第一行星减速器4选用NEUGART公司生产的型号为PLFN090的高精度行星减速机，传动比为100，额定输出扭矩为60～150N*m。第二伺服电机6选用安川电机有限公司生产的Σ-V系列型号为SGMJV-02ADE6S的旋转型伺服电机，电源电压AC200V，20位增量型编码，额定输出200W；第二行星减速器7选用NEUGART公司生产的型号为PLFN064的高精度行星减速机，传动比为64，额定输出扭矩为27～77N*m。
第一柔性悬臂梁及第二柔性悬臂梁均粘贴有压电传感器9、压电驱动器8及加速度传感器11。
压电传感器由四片压电片构成，粘贴在每根柔性悬臂梁宽度方向上，正反两面对称粘贴，每面一片，姿态角为0度，两根柔性悬臂梁共粘贴四片。
所述压电驱动器由八片压电片构成，每根柔性悬臂梁粘贴四片，正反两面对称粘贴，每面两片，且关于柔性悬臂梁宽度方向中线对称。
所述加速度传感器有两个，分别粘贴在第一柔性悬臂梁及第二柔性悬臂梁的自由端，且位于宽度方向的中线上。
所述加速度传感器及压电传感器检测的柔性悬臂梁振动信号经由电荷放大器17放大及运动控制卡18内部的A/D转换模块将模拟标准电信号转换成数字信号输入到计算机19。
还包括工业相机，所述工业相机12为两台，两台工业相机通过云台放置在滑轨13上，所述滑轨安装在相机架14上，两个工业相机水平放置，两者间距约为100mm，距离第二柔性悬臂梁400-600mm，整体置于用铝合金型材搭建的相机架上，所述工业相机位于第二柔性悬臂梁的前方，所述第二柔性悬臂梁设置视觉检测标志点20，所述视觉标志点为两个，是指在第二柔性悬臂梁宽度方向的中线上，长度方向上靠近自由端，所述工业相机拍摄的第二柔性悬臂梁图像，通过过Gige网线接口直接传输到计算机19中，检测第二柔性悬臂梁上视觉检测标志点20的信息经由相应算法处理得到柔性悬臂梁的振动信息。
第一柔性悬臂梁5的几何尺寸为480mm×100mm×4mm，其上粘贴的压电陶瓷片包含：利用压电效应用于检测振动的压电传感器9，在纵向中心线上距固定端约200mm处，前后两面姿态角为0°对称粘贴，几何尺寸为40mm×10mm×1mm；以及利用逆压电效应用于抑制振动的压电驱动器8，在距固定端约100mm靠近上下边缘处，前后两面姿态角为0°对称粘贴，几何尺寸为50mm×15mm×1mm。另外在悬臂梁自由端中间位置附有加速度传感器11一支。第二柔性悬臂梁10的几何尺寸为500mm×100mm×2mm，其上的压电片和加速度传感器11的配置和第一柔性悬臂梁5基本一样。压电传感器9和压电驱动器8为压电陶瓷材料制成，压电陶瓷材料的弹性模量为Ep＝63Gpa，d31＝-166pm/V。加速度传感器11选用Kistler公司生产的型号为8762A10的测量型加速度传感器。
相机架14高度约为865mm，主要使用铝合金型材搭建，横截面尺寸为30mm×30mm；底下4个调节脚可以调节高度，使上表面尽量保持水平，方便相机拍摄图像。
左右两个工业相机12通过云台放置在滑轨13上，整体置于相机架的上表面上，通过滑轨上位置的变动以及云台姿态的微调，可以调整两个相机的位置和相对关系，以便达到需要的拍摄效果。工业相机12选用德国Basler公司生产的型号为acA1600-60gc的GIGE相机，采用CMOS感光芯片，每秒最高60帧图像，1600×1200像素的分辨率；选用理光公司的镜头，其型号为FL-HC0614-2M，焦距为6mm，大小为Φ32mm×35.7mm。滑轨13选用MISUMI公司生产的型号为SENA33H-400-V10-W70的滑轨，长度为400mm。
根据摄像机标定原理，像素坐标系O0-UV中的像素点(u,v)和世界坐标系OW-XWYWZW中的三维点(xw,yw,zw)之间存在如下转换关系：
其中zc表示目标点在相机坐标系Oc-XcYcZc中ZC轴上的坐标，f为相机的镜
头焦距，dx和dy分别为图像坐标系O1-XY下每一个像素在X轴、Y轴方向上的物理尺寸，(u0,v0)是图像坐标系原点O1在像素坐标系O0-UV下的坐标；R和t分别为旋转矩阵和平移矩阵，用来描述相机坐标系Oc-XcYcZc和世界坐标系OW-XWYWZW之间的转换关系。式中，四个参数只与相机内部结构有关，称为相机内部参数；而矩阵R和向量t与相机的位置及姿态有关，而与相机结构无关，称为相机外部参数；确定相机内、外部参数的过程，就是相机标定。现在的双目视觉标定主要采用基于棋盘格标定板的张正友标定法，通过提取拍摄的黑白棋盘标定板图像的特征点的位置信息，利用极大似然估计法可以解得双目相机模型的内外参，实际操作可以使用opencv或者MATLAB标定工具箱进行。
事先将两个相机的位置和相对关系调节好(可以通过滑轨位置和云台姿态调整)，使得它们坐标系统的各对应轴(包括图像坐标轴和光轴)的平行度足够精确，且两根悬臂梁处于视场范围内。相机标定完成后，根据同一点在两个相机中成像位置坐标的视差，通过简单的三角几何关系换算可以算出每个特征点在相机坐标系中的三维坐标，然后通过转换矩阵得到特征点的世界坐标，从而结合采样频率可以很容易得到柔性悬臂梁的振动信息。
电机控制部分，第一伺服电机经由第一行星减速器减速后，驱动第一柔性悬臂梁5固定管的转动，相当于二自由度机械臂的一级关节，同样的，第二伺服电机6经由第二行星减速器7减速后，驱动第二柔性悬臂梁10固定端的转动，相当于二自由度机械臂的二级关节，电机驱动控制信号由计算机19运行主动振动控制算法处理振动信息得到，经由运动控制卡18的一个通道输入电机伺服单元15，电机伺服单元15根据相应控制模式控制电机的运转，从而抑制悬臂梁的弯曲振动。
压电驱动器控制部分，压电驱动器粘贴在每根柔性悬臂梁距离固定端100mm的靠近上下边缘处，正反两面粘贴，每面两片，姿态角为0度，对称粘贴。控制振动信号由计算机中的相应算法处理振动信息得到，经由运动控制卡D/A输出模块输出，经过压电放大电路16方法，输出到压电驱动器中产生驱动位移，从而抑制柔性悬臂梁的小幅值弯曲振动。
如图1所示，虚线指示了各个设备之间的连接关系，方向箭头表明了检测和控制信号流的传递方向。
电机伺服单元15选用安川电机有限公司生产的Σ-V系列型号为SGDV-2R8F01A000000的伺服单元，单相AC100V输入，最大适用电机容量0.4kW；压电放大电路16选用华南理工大学研制的型号为APEX-PA241DW或APEX-PA240CX的压电放大器，放大倍数可达到52倍，即将-5V～+5V放大到-260～+260V；电荷放大器17选用江苏联能电子有限公司的YE5850型电荷放大器，输入电压范围是-10VP～10VP，输出标准电压±10VP，具有频带宽、输入阻抗高等特点；运动控制卡18选用美国GALIL公司生产的DMC-18x6数字运动控制器，提供标准的PCI总线接口，内部集成了A/D和D/A模块；计算机19选用的CPU型号为core i76650U，主频为2.2GHz，内存4G，主板中有PCI-e插槽，可以安装运动控制卡18。
将压电传感器9、加速度传感器11和工业相机12等三种基于不同原理的传感器用于振动检测，通过之间检测信号的对比和优化，以提高检测的精度和准确性；伺服电机和压电驱动器8分别在宏观和微观上对悬臂梁的振动进行控制，加快抑振的速度和精度，提高抑振效率。
工业相机12的数量为2；左右两个相机配置有镜头安装在柔性悬臂梁的正前方，且镜头距离悬臂梁为400mm～600mm处；两个相机处在同一水平位置上，水平距离约为100mm，可以通过调节滑轨上的云台进行调整；测量过程中始终保持两根悬臂梁处于相机的视场内，且与拍摄平面的夹角不能过大。
一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置的控制方法，包括如下步骤：
第一步用激振小锤施加外部激励激发柔性悬臂梁的小范围振动；
第二步利用压电传感器和加速度传感器检测柔性悬臂梁的弯曲模态振动，得到相应的电信号输出，然后经由电荷放大器放大，通过运动控制卡的A/D模块数模转换后输入到计算机中储存，得到振动信息；
第三步利用工业相机采集振动图像，获得含有振动信息的图像序列，经由Gige网线接口直接传输到计算机中，通过确定图像ROI，特征点提取，三维坐标重建等相关算法得到悬臂梁的振动信息；
第四步计算机根据步骤二和步骤三得到的振动信息，运行相应主动控制算法得到抑振信号，经由运动控制卡的D/A模块分别输出到电机伺服单元和压电放大电路中，驱动伺服电机和压电驱动器采取相应动作，抑制柔性悬臂梁的弯曲振动。
本发明的实验平台采用电机控制的二自由度旋转柔性悬臂梁结构，并且使用压电陶瓷片、加速度传感器和工业相机相结合的测量方法对柔性悬臂板的振动模态进行检测，再结合主动控制算法，以实现对柔性悬臂梁结构的弯曲振动主动控制的目的。
利用双目视觉非接触式测量的方式，可以在不改变振动物体的频率、振幅等特性的前提下，快速获取测量数据，并且通过三维重建，可以获取摄像平面内物体多点的振动信息。悬臂梁装置的两个旋转自由度分别由两个伺服电机进行驱动控制，通过调整启动和停止电机转速和扭矩，可以从源头上减少对机械臂的惯性冲击，达到抑制振动的目的，调整位移大，对大幅值振动具有良好的宏观控制效果。另外结合压电陶瓷驱动器对小幅值振动进行微观控制，提高振动控制的速度和精度，优化振动控制效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置，其特征在于，包括柔性机械臂本体部分及检测控制部分；
所述柔性机械臂本体部分包括两块串联配置的柔性悬臂梁，两块柔性悬臂梁分别为第一及第二柔性悬臂梁，第一柔性悬臂梁的一端通过夹板固定在第一行星减速器的输出轴连接件上，通过第一伺服电机进行一级驱动；
第二柔性悬臂梁一端固定在第二行星减速器的输出轴连接件上，通过第二伺服电机进行二级驱动，另一端悬空；
第一柔性悬臂梁的另一端与第二柔性悬臂梁的一端连接；
所述第一柔性悬臂梁的一端由立柱支撑安装在台座上；
第一柔性悬臂梁及第二柔性悬臂梁均粘贴压电传感器、压电驱动器及加速度传感器；
还包括工业相机，所述工业相机通过云台放置在滑轨上，所述滑轨安装在相机架上；
所述检测控制部分包括：所述压电传感器及加速度传感器检测柔性悬臂梁的振动信号，经过电荷放大器及运动控制卡输入到计算机中；所述工业相机拍摄到柔性悬臂梁的图像输入计算机中，得到柔性悬臂梁的振动信息；
计算机处理接收的柔性悬臂梁的振动信息得到控制信号输入运动控制卡通过压电放大电路及电机伺服单元输出到压电驱动器及伺服电机，分别抑制柔性悬臂梁的小幅值弯曲振动及大幅值弯曲振动。
2.根据权利要求1所述的一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置，其特征在于，
所述压电传感器由四片压电片构成，粘贴在每根柔性悬臂梁的宽度方向的中线上，正反两面对称粘贴，每面一片；
所述加速度传感器分别粘贴在第一柔性悬臂梁的另一端及第二柔性悬臂梁的自由端，加速度传感器具体粘贴在宽度方向的中线上；
所述压电驱动器由八片压电片构成，粘贴在每根柔性悬臂梁正反两面，每面两片，且关于柔性悬臂梁宽度方向中线对称。
3.根据权利要求1所述的一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置，其特征在于，所述工业相机具体为两台，两台相机安装在第二柔性悬臂梁的正前方，且两台相机平行设置在滑轨上。
4.根据权利要求1所述的一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置，其特征在于，所述第二柔性悬臂梁设置两个视觉检测标志点，所述第二柔性悬臂梁在两个相机的视场范围内。
5.根据权利要求3所述的一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置，其特征在于，两个工业相机的水平距离为100mm，且距离柔性悬臂梁400mm-600mm。
6.根据权利要求4所述的一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置，其特征在于，所述视觉检测标志点具体为两个，水平设置在第二柔性悬臂梁宽度方向的中线上，长度方向上靠近自由端。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步用激振小锤施加外部激励激发柔性悬臂梁的小范围振动；
第二步利用压电传感器和加速度传感器检测柔性悬臂梁的弯曲模态振动，得到相应的电信号输出，然后经由电荷放大器放大，通过运动控制卡的A/D模块数模转换后输入到计算机中储存，得到振动信息；
第三步利用工业相机采集振动图像，获得含有振动信息的图像序列，经由Gige网线接口直接传输到计算机中，通过确定图像ROI，特征点提取，三维坐标重建相关算法得到悬臂梁的振动信息；
第四步计算机根据步骤二和步骤三得到的振动信息，运行相应主动控制算法得到抑振信号，经由运动控制卡的D/A模块分别输出到电机伺服单元和压电放大电路中，驱动伺服电机和压电驱动器采取相应动作，抑制柔性悬臂梁的弯曲振动。
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|---|---|
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Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108152306A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-06-12 | 武汉理工大学 | 一种检测轮类零件的数字射线自动检测系统及检测方法 |
| CN108469269A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-08-31 | 天津大学 | 一种宽频惯性基准稳定平台的谐振点测试系统 |
| CN108664753A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-10-16 | 华南理工大学 | 一种采用双目三维重建的柔性臂振动测控装置与方法 |
| CN108692900A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-10-23 | 华南理工大学 | 多柔性铰接板旋转振动检测装置及方法 |
| CN108709630A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-10-26 | 华南理工大学 | 环形桁架可展天线振动检测装置及方法 |
| CN108709626A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-10-26 | 华南理工大学 | 一种桁架支撑圆薄膜结构的振动检测装置与方法 |
| CN108801440A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-13 | 华南理工大学 | 柔性板弯曲振动检测控制装置及方法 |
| CN108827571A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-16 | 华南理工大学 | 两自由度柔性臂振动检测控制装置及方法 |
| CN108843554A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-20 | 南京理工大学 | 一种基于两自由度机械臂的噪声测量装置 |
| CN109164004A (zh) * | 2018-10-02 | 2019-01-08 | 吉林大学 | 基于bet重量法的多孔颗粒比表面积表征传感器及方法 |
| CN109186741A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-11 | 华南理工大学 | 一种非接触式飞机尾翼的振动检测装置与方法 |
| CN109186912A (zh) * | 2018-06-29 | 2019-01-11 | 浙江工业大学 | 基于摄像头的机械臂减振试验装置 |
| CN109612853A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-12 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 抗压测试装置及其测试方法 |
| CN110065094A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-07-30 | 华南理工大学 | 一种柔性关节机械臂的运动检测装置与方法 |
| CN111044246A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-21 | 中国飞机强度研究所 | 一种冲击放大器 |
| CN112697364A (zh) * | 2019-10-23 | 2021-04-23 | 北京图森智途科技有限公司 | 传感器支架的振动测量方法、装置、系统及可移动设备 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101393463A (zh) * | 2008-10-29 | 2009-03-25 | 华南理工大学 | 柔性移动结构低频模态的振动测试及控制装置 |
| CN102501242A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-06-20 | 华南理工大学 | 一种三自由度柔性机械臂控制装置与方法 |
| CN104006110A (zh) * | 2014-05-09 | 2014-08-27 | 华南理工大学 | 旋转柔性铰接梁的振动测量控制装置与方法 |
| CN104729665A (zh) * | 2015-03-10 | 2015-06-24 | 华南理工大学 | 一种基于双目视觉的柔性悬臂板振动检测装置及方法 |
| CN106314832A (zh) * | 2016-09-06 | 2017-01-11 | 华南理工大学 | 基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置与方法 |
| CN207036382U (zh) * | 2017-07-18 | 2018-02-23 | 华南理工大学 | 基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置 |
-
2017
- 2017-07-18 CN CN201710585158.3A patent/CN107449578A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101393463A (zh) * | 2008-10-29 | 2009-03-25 | 华南理工大学 | 柔性移动结构低频模态的振动测试及控制装置 |
| CN102501242A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-06-20 | 华南理工大学 | 一种三自由度柔性机械臂控制装置与方法 |
| CN104006110A (zh) * | 2014-05-09 | 2014-08-27 | 华南理工大学 | 旋转柔性铰接梁的振动测量控制装置与方法 |
| CN104729665A (zh) * | 2015-03-10 | 2015-06-24 | 华南理工大学 | 一种基于双目视觉的柔性悬臂板振动检测装置及方法 |
| CN106314832A (zh) * | 2016-09-06 | 2017-01-11 | 华南理工大学 | 基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置与方法 |
| CN207036382U (zh) * | 2017-07-18 | 2018-02-23 | 华南理工大学 | 基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张春芳: "基于双目立体视觉的大型柔性结构在轨振动测量研究", 《中国 优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑(月刊)》, no. 2, pages 36 - 37 * |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108469269A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-08-31 | 天津大学 | 一种宽频惯性基准稳定平台的谐振点测试系统 |
| CN108152306A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-06-12 | 武汉理工大学 | 一种检测轮类零件的数字射线自动检测系统及检测方法 |
| CN108664753A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-10-16 | 华南理工大学 | 一种采用双目三维重建的柔性臂振动测控装置与方法 |
| CN108709626A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-10-26 | 华南理工大学 | 一种桁架支撑圆薄膜结构的振动检测装置与方法 |
| CN108843554A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-20 | 南京理工大学 | 一种基于两自由度机械臂的噪声测量装置 |
| CN109186912A (zh) * | 2018-06-29 | 2019-01-11 | 浙江工业大学 | 基于摄像头的机械臂减振试验装置 |
| CN108801440A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-13 | 华南理工大学 | 柔性板弯曲振动检测控制装置及方法 |
| CN108827571A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-16 | 华南理工大学 | 两自由度柔性臂振动检测控制装置及方法 |
| CN108827571B (zh) * | 2018-07-12 | 2023-06-16 | 华南理工大学 | 两自由度柔性臂振动检测控制装置及方法 |
| CN108801440B (zh) * | 2018-07-12 | 2023-09-26 | 华南理工大学 | 柔性板弯曲振动检测控制装置及方法 |
| CN108709630A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-10-26 | 华南理工大学 | 环形桁架可展天线振动检测装置及方法 |
| CN108692900A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-10-23 | 华南理工大学 | 多柔性铰接板旋转振动检测装置及方法 |
| CN108692900B (zh) * | 2018-07-12 | 2023-06-20 | 华南理工大学 | 多柔性铰接板旋转振动检测装置及方法 |
| CN109186741A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-11 | 华南理工大学 | 一种非接触式飞机尾翼的振动检测装置与方法 |
| CN109164004A (zh) * | 2018-10-02 | 2019-01-08 | 吉林大学 | 基于bet重量法的多孔颗粒比表面积表征传感器及方法 |
| CN109164004B (zh) * | 2018-10-02 | 2023-12-19 | 吉林大学 | 基于bet重量法的多孔颗粒比表面积表征传感器及方法 |
| CN109612853A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-12 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 抗压测试装置及其测试方法 |
| CN110065094A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-07-30 | 华南理工大学 | 一种柔性关节机械臂的运动检测装置与方法 |
| CN110065094B (zh) * | 2019-05-29 | 2023-09-26 | 华南理工大学 | 一种柔性关节机械臂的运动检测装置与方法 |
| CN112697364A (zh) * | 2019-10-23 | 2021-04-23 | 北京图森智途科技有限公司 | 传感器支架的振动测量方法、装置、系统及可移动设备 |
| US11828828B2 (en) | 2019-10-23 | 2023-11-28 | Beijing Tusen Zhitu Technology Co., Ltd. | Method, apparatus, and system for vibration measurement for sensor bracket and movable device |
| CN111044246A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-21 | 中国飞机强度研究所 | 一种冲击放大器 |
| CN111044246B (zh) * | 2019-12-25 | 2022-04-19 | 中国飞机强度研究所 | 一种冲击放大器 |
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