CN109319175A - 应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统及方法 - Google Patents

应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统及方法 Download PDF

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易果
肖传清
孙自强
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Abstract

本发明提供了一种应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统及方法，其特征在于，包括：固定基座(2)、分离装置(3)、长标尺(4)、一个或多个靶标(5)、触发装置(6)、触发信号传输线缆(7)、高速摄影机(8)、工业计算机(9)、视频数据传输线缆(10)。本发明在获得准确的分离时间数据的同时，还可以获得分离运动中质心及多处靶标点的位移、速度等运动参数。本发明具有非接触、大范围测试等优点，同时具有操作简单、对环境要求较低的特点。

Description

应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统及方法
技术领域
本发明涉及分离试验测试技术领域，具体地，涉及应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统及方法。
背景技术
在宇航产品地面分离试验任务中，经常需要同时实现大型结构全场、全过程、动态测量复杂运动参数的测量，为后续分析和优化相关分离运动参数的理论计算提供依据，现有的分离测试方法对于“小尺寸、小变形、小质量”的分离结构系统的运动轨迹测量具有较好的应用效果，如捆绑机构分离、对接机构分离等，但对于“大尺寸、大位移、大质量、大能量”的非刚性体分离结构系统，其测试精度较差。因此，有必要提出一种应用于大型宇航产品分离运动轨迹的测试系统及方法，实现大型结构全场、全过程、动态测量复杂运动参数的测量，并具有非接触、大范围测试、等操作简单、对环境要求较低等优点。
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应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统及方法。
根据本发明提供的一种应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统，包括：
固定基座、分离装置、长标尺、一个或多个靶标、触发装置、触发信号传输线缆、高速摄影机、工业计算机、视频数据传输线缆；
设置航产品分离件后，航产品分离件能够通过分离装置与固定基座连接，当航产品分离件与固定基座连接时，高速摄影机设置于可拍摄宇航产品分离件与固定基座分离后的分离运动轨迹的位置；
长标尺及一个或多个靶标设置于航产品分离件上可被高速摄影机拍摄的侧面；
工业计算机与通过视频数据传输线缆高速摄影机连接，触发装置通过触发信号传输线缆分别与分离装置、高速摄影机连接。
优选地，所述一个或多个靶标设置于航产品分离件可被高速摄影机拍摄的侧面的待测量点处；
所述待测量点包括：航产品分离件的质心位置、上端点位置、下端点位置中的任一个或任多个；
所述长标尺的长度为预先设置的长度。
优选地，包括：
宇航产品分离件安装步骤：将宇航产品分离件通过分离装置设置于固定基座上；
测试设备设置步骤：将高速摄影机设置于可拍摄宇航产品分离件与固定基座分离后的分离运动轨迹的位置，工业计算机与通过视频数据传输线缆高速摄影机连接，对高速摄影机进行参数设置，触发装置通过触发信号传输线缆分别与分离装置、高速摄影机连接；
长标尺及靶标设置步骤：将长标尺及一个或多个靶标设置于航产品分离件上可被高速摄影机拍摄的侧面；
分离过程拍摄步骤：令高速摄影机循环录制，触发装置向分离装置及高速摄影机发出触发信号，令分离装置接收到触发信号后触发使宇航产品分离件分离，宇航产品分离件分离后开始运动，令高速摄影机接收到触发信号后开始存储宇航产品分离件分离后的分离运动轨迹，获得视频数据；
数据处理步骤：高速摄影机通过视频数据传输线缆将获得的视频数据传输至工业计算机，令工业计算机分析一个或多个靶标的运动轨迹，获得一个或多个靶标的运动参数；
优选地，所述运动参数包括：位移、速度。
根据本发明提供的一种根据权利要求所述的应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统的测试方法，所述长标尺及靶标设置步骤，所述一个或多个靶标设置于航产品分离件可被高速摄影机拍摄的侧面的待测量点处；
所述待测量点包括：航产品分离件的质心位置、上端点位置、下端点位置中的任一个或任多个；
所述长标尺的长度为预先设置的长度。
优选地，所述分离装置接收到触发信号后触发使宇航产品分离件分离的时刻，与高速摄影机接收到触发信号后开始存储宇航产品分离件分离后的分离运动轨迹的时刻相同。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明在获得准确的分离时间数据的同时，还可以获得分离运动中质心及多处靶标点的位移、速度等运动参数。
2、本发明具有非接触、大范围测试等优点，同时具有操作简单、对环境要求较低的特点。
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是本发明提供的测试系统结构示意图。
图2是本发明提供的测试方法流程示意图。
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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如附图1所示，根据本发明提供的一种应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统，包括：
固定基座2、分离装置3、长标尺4、一个或多个靶标5、触发装置6、触发信号传输线缆7、高速摄影机8、工业计算机9、视频数据传输线缆10；
设置航产品分离件1后，航产品分离件1能够通过分离装置3与固定基座2连接，当航产品分离件1与固定基座2连接时，高速摄影机8设置于可拍摄宇航产品分离件1与固定基座2分离后的分离运动轨迹的位置；
长标尺4及一个或多个靶标5设置于航产品分离件1上可被高速摄影机8拍摄的侧面；
工业计算机9与通过视频数据传输线缆10高速摄影机8连接，触发装置6通过触发信号传输线缆7分别与分离装置3、高速摄影机8连接。
具体地，所述一个或多个靶标5设置于航产品分离件1可被高速摄影机8拍摄的侧面的待测量点处；
所述待测量点包括：航产品分离件1的质心位置、上端点位置、下端点位置中的任一个或任多个；
所述长标尺4的长度为预先设置的长度。
本发明提供的应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统的测试系统，可以通过本发明给的应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统的测试方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将所述应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统的测试方法，理解为所述应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统的测试系统的一个优选例。
如附图2所示，根据本发明提供的一种根据上述任一项所述的应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统的测试方法，其特征在于，包括：
宇航产品分离件安装步骤：将宇航产品分离件1通过分离装置3设置于固定基座2上；
测试设备设置步骤：将高速摄影机8设置于可拍摄宇航产品分离件1与固定基座2分离后的分离运动轨迹的位置，工业计算机9与通过视频数据传输线缆10高速摄影机8连接，对高速摄影机进行参数设置，触发装置6通过触发信号传输线缆7分别与分离装置3、高速摄影机8连接；
长标尺及靶标设置步骤：将长标尺4及一个或多个靶标5设置于航产品分离件1上可被高速摄影机8拍摄的侧面；
分离过程拍摄步骤：令高速摄影机8循环录制，触发装置6向分离装置3及高速摄影机8发出触发信号，令分离装置3接收到触发信号后触发使宇航产品分离件1分离，宇航产品分离件1分离后开始运动，令高速摄影机8接收到触发信号后开始存储宇航产品分离件1分离后的分离运动轨迹，获得视频数据；
数据处理步骤：高速摄影机8通过视频数据传输线缆10将获得的视频数据传输至工业计算机9，令工业计算机9分析一个或多个靶标5的运动轨迹，获得一个或多个靶标5的运动参数；
具体地，其特征在于，所述运动参数包括：位移、速度。
具体地，所述长标尺及靶标设置步骤，所述一个或多个靶标5设置于航产品分离件1可被高速摄影机8拍摄的侧面的待测量点处；
所述待测量点包括：航产品分离件1的质心位置、上端点位置、下端点位置中的任一个或任多个；
所述长标尺4的长度为预先设置的长度。
具体地，所述分离装置3接收到触发信号后触发使宇航产品分离件1分离的时刻，与高速摄影机8接收到触发信号后开始存储宇航产品分离件1分离后的分离运动轨迹的时刻相同。
下面通过优选例，对本发明进行更为具体地说明。
实施例1：
如附图1所示，根据本发明提供的一种应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统，包括以下装置：宇航产品分离件(1)、固定基座(2)、分离装置(3)、长标尺(4)、靶标(5)、触发装置(6)、触发信号传输线缆(7)、高速摄影机(8)、工业计算机(9)、视频数据传输线缆(10)。
宇航产品分离件(1)正对高速摄影机(8)的端面上直接绘制有长标尺(4)和靶标(5)，长标尺(4)在分离前已测过实际长度，靶标(5)有多个，绘制在可拍摄平面内分离件的质心位置和上、下端点位置。
宇航产品分离件(1)和固定基座(2)之间通过分离装置(3)连接，分离装置(3)接收触发信号后引爆触发，使宇航产品分离件(1)和固定基座(2)分离。
触发装置(6)发出的触发信号经由触发信号传输线缆(7)，同步发送至分离装置(3)和高速摄影机(8)中，使高速摄影机(8)被触发后进行视频存储的时间零点与分离装置(3)分离时刻保持一致。
高速摄影机(8)放置于正对分离运动轨迹平面的位置，拍摄画面包括宇航产品分离件(1)、长标尺(4)、所有靶标(5)。
高速摄影机(8)具有较高的拍摄帧速度，通过视频数据传输线缆(10)，将录制的视频数据传输至工业计算机(9)内进行分析，得到运动轨迹各项参数。
如附图2所示，根据本发明提供的一种应用于宇航产品分离运动轨迹的测试方法，包括以下步骤：
(1)宇航产品分离件安装：宇航产品分离件通过分离装置固定于固定基座上；
(2)绘制或粘贴长标尺和靶标：宇航产品分离件正对高速摄影机的端面上绘制长标尺和靶标，靶标绘制在可拍摄平面内分离件的质心位置和上、下端点位置；
(3)放置测试设备：将高速摄影机放置于正对分离运动轨迹平面的位置，工业计算机与高速摄影机用视频数据传输线缆连接，通过控制软件对高速摄影机进行参数设置，触发装置通过触发信号传输线缆同时与分离装置和高速摄影机连接；
(4)拍摄分离过程：启动高速摄影机循环录制模式，触发装置发出触发信号，分离装置接收触发信号后引爆分离，宇航产品分离件开始运动，同时，高速摄影接收触发信号后开始进行视频存储，将分离件运动过程保存下来；
(5)数据处理：高速摄影机通过视频数据传输线缆将拍摄到的视频数据传输至工业计算机内，通过轨迹捕捉软件分析各靶标点的运动轨迹，进行尺度换算以后，利用数据处理软件对得到的数据进行后处理，得到分离运动中各靶标点的位移、速度等运动参数。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统，其特征在于，包括：
固定基座(2)、分离装置(3)、长标尺(4)、触发装置(6)、触发信号传输线缆(7)、高速摄影机(8)、工业计算机(9)、视频数据传输线缆(10)、一个或多个靶标(5)；
设置航产品分离件(1)后，航产品分离件(1)能够通过分离装置(3)与固定基座(2)连接，当航产品分离件(1)与固定基座(2)连接时，高速摄影机(8)设置于可拍摄宇航产品分离件(1)与固定基座(2)分离后的分离运动轨迹的位置；
长标尺(4)及一个或多个靶标(5)设置于航产品分离件(1)上可被高速摄影机(8)拍摄的侧面；
工业计算机(9)与通过视频数据传输线缆(10)高速摄影机(8)连接，触发装置(6)通过触发信号传输线缆(7)分别与分离装置(3)、高速摄影机(8)连接。
2.一种根据权利要求1所述的应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统，其特征在于，所述一个或多个靶标(5)设置于航产品分离件(1)可被高速摄影机(8)拍摄的侧面的待测量点处；
所述待测量点包括：航产品分离件(1)的质心位置、上端点位置、下端点位置中的任一个或任多个；
所述长标尺(4)的长度为预先设置的长度。
3.一种根据权利要求1或2中任一项所述的应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统的测试方法，其特征在于，包括：
宇航产品分离件安装步骤：将宇航产品分离件(1)通过分离装置(3)设置于固定基座(2)上；
测试设备设置步骤：将高速摄影机(8)设置于可拍摄宇航产品分离件(1)与固定基座(2)分离后的分离运动轨迹的位置，工业计算机(9)与通过视频数据传输线缆(10)高速摄影机(8)连接，对高速摄影机进行参数设置，触发装置(6)通过触发信号传输线缆(7)分别与分离装置(3)、高速摄影机(8)连接；
长标尺及靶标设置步骤：将长标尺(4)及一个或多个靶标(5)设置于航产品分离件(1)上可被高速摄影机(8)拍摄的侧面；
分离过程拍摄步骤：令高速摄影机(8)循环录制，触发装置(6)向分离装置(3)及高速摄影机(8)发出触发信号，令分离装置(3)接收到触发信号后触发使宇航产品分离件(1)分离，宇航产品分离件(1)分离后开始运动，令高速摄影机(8)接收到触发信号后开始存储宇航产品分离件(1)分离后的分离运动轨迹，获得视频数据；
数据处理步骤：高速摄影机(8)通过视频数据传输线缆(10)将获得的视频数据传输至工业计算机(9)，令工业计算机(9)分析一个或多个靶标(5)的运动轨迹，获得一个或多个靶标(5)的运动参数；
4.一种根据权利要求3所述的应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统的测试方法，其特征在于，所述运动参数包括：位移、速度。
5.一种根据权利要求3所述的应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统的测试方法，其特征在于，所述长标尺及靶标设置步骤，所述一个或多个靶标(5)设置于航产品分离件(1)可被高速摄影机(8)拍摄的侧面的待测量点处；
所述待测量点包括：航产品分离件(1)的质心位置、上端点位置、下端点位置中的任一个或任多个；
所述长标尺(4)的长度为预先设置的长度。
6.一种根据权利要求3所述的应用于宇航产品分离运动轨迹的测试系统的测试方法，其特征在于，所述分离装置(3)接收到触发信号后触发使宇航产品分离件(1)分离的时刻，与高速摄影机(8)接收到触发信号后开始存储宇航产品分离件(1)分离后的分离运动轨迹的时刻相同。
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