CN109813521B - 一种植保无人机风场检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航空植保领域，具体涉及一种植保无人机风场检测装置，包括支撑框架以及安装于支撑框架上端的风场模拟机构和安装于支撑框架下端的风场检测机构；风场模拟机构真实模拟植保无人机实际飞行过程姿态以及飞行速度下风场的分布规律，风场检测机构包括竖直设置的风勺以及设置于风勺上的风速传感器，可通过调节活动座在风勺上的相对位置，测量旋翼下方不同位置的风场情况，适用于多种类型的植保无人机，模拟真实性高，操作实用性广。
Description
技术领域
本发明涉及航空植保无人机风场分布测试技术领域，具体涉及一种植保无人机风场检测装置，主要应用于农用植保无人机施药过程风场测试及分析。
背景技术
在航空喷洒作业中，植保无人机在飞行过程会产生风场，其中风场对植保无人机施药过程的影响主要表现在严重影响其施药效果的精准性和均匀性。因此需要对不同机型的植保无人机在不同飞行高度、飞行速度和飞行姿态下的风场参数进行测试，得到各个机型适配的作业参数。
目前主要采用田间试验，虽然田间试验更接近实际情况，但外界环境会对无人机的风场产生影响，导致雾滴沉积分布的因素在野外是无法控制的。在野外,风速和风向的时刻变化会导致飞行姿态的变化，使得获得一个准确的数据相当困难，这些不定因素使重复试验之间存在相当大的差异，需要重复大量实验，仍旧不能保证较为精确实验数据。因此为了测定不同机型不同姿态飞行时产生的不同风场对雾滴沉积飘移性能影响，需要设计一种用于实验室测试的植保无人机喷雾过程风场检测试验台。
发明内容
针对现有技术中野外自然环境变化因素多，影响无人机自身风场，导致试验数据误差大的缺陷和问题，本发明提供一种植保无人机风场检测装置，该植保无人机风场检测装置，能够精确测试风场分布对植保无人机施药效果的影响，适用于不同旋翼种类的植保无人机风场分布的测试试验。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种植保无人机风场检测装置，包括支撑框架以及安装于支撑框架上端的风场模拟机构和安装于支撑框架下端的风场检测机构；
所述风场模拟机构包括旋转架和设置于旋转架中心位置的中心托板，所述旋转架两侧通过转轴活动安装于支撑框架上端的内部，转轴与驱动件的驱动轴连接，转轴带动旋转架转动来调节旋转架所在平面与水平面之间的夹角；所述中心托板的四周分别通过四根相互垂直的连接杆与旋转架固定连接，相邻两连接杆之间还分别设置有伸缩套杆，所述伸缩套杆的一端与中心托板铰接，伸缩套杆的另一端铰接有调整滑套，调整滑套活动套装于旋转架上，所述调整滑套沿旋转架的一侧边滑动使伸缩套杆进行伸缩，所述伸缩套杆和/或连接杆上安装有旋翼及旋翼驱动电机；
所述风场检测机构包括竖直设置的风勺以及设置于风勺上的风速传感器，所述风勺均匀设置于支撑框架下端的内部，在风勺上安装有能够上下升降的活动座，所述风速传感器安装于活动座上，风速传感器与检测控制器信号连接。
进一步的，所述伸缩套管包括内套管和外套管，所述内套管的一端伸入外套管内并且可沿外套管内壁滑动。
进一步的，所述调整滑套内侧与伸缩套杆铰接，调整滑套的外侧开有槽口，调整滑套通过槽口卡装于旋转架的侧边上，调整滑套的上侧开有螺栓孔，螺栓孔内安装紧固螺栓，所述紧固螺栓的下端面穿过螺栓孔抵触于旋转架的侧边上。
进一步的，所述驱动件为转轴驱动电机，支撑框架外侧安装有电机托架，所述转轴驱动电机安装于电机托架上。
进一步的，所述风勺的下端安装有配重底座，所述风勺活动安装于配重底座上。
进一步的，所述活动座包括套箍和水平安装板，所述套箍套装于风勺上，所述风速传感器对称安装于水平安装板上。
本发明的有益效果：本发明的植保无人机风场检测装置，能够尽可能地模拟无人机现实情况，可避免田间测试中自然因素导致的数据误差，更加准确地模拟植保无人机喷雾过程的风场变化，该风场检测装置适用于多种类型的植保无人机，全方位模拟植保无人机实际飞行过程姿态，进而真实反映出植保无人机施药过程中不同飞行姿态和飞行速度下风场的分布规律。
中心托板的四周分别连接有连接杆和伸缩套杆，通过选择在相应的伸缩套杆和连接杆上安装旋翼，可调节旋翼的安装数量，可根据需要选定旋翼安装数目，并且通过滑动伸缩套杆在旋转架一侧的位置，改变伸缩套杆的位置，从而实现检测不同旋翼数量、不同安装位置下的多翼无人机的风场分布。
同时，在旋转架两端有转动轴，通过轴承与支撑框架连接，通过转动电机带动旋转架转动，实现旋转架相对于支撑框架的转动，从而模拟无人机在不同倾斜角度下的真实状态，研究植保无人机在不同旋翼类型、旋翼的不同倾斜角度等因素下风场分布的不同。
在支撑框架内部设有风场检测装置，可通过调节活动座在风勺上的相对位置，测量旋翼下方不同位置的风场情况，并且各个风勺的位置不固定，可随意移动，便于全方位收集旋翼下方各个位置处的风场数据。本实验平台便于安装和拆卸，可用于植保无人机厂家进行新产品研发的测试，也可用于科研单位进行科学研究，还可进一步实现多用途测试，模拟真实性高，操作实用性广。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的主视图。
图3为本发明的俯视图。
图4为本发明的侧视图。
图5为图4中的放大结构示意图。
图6中为风场检测机构的结构示意图。
图中：1-支撑框架，2-旋转架，3-中心托板，4-转轴，5-转轴驱动电机，6-连接杆，7-伸缩套杆，71-内套管，72-外套管，8-调整滑套，9-紧固螺栓，10-旋翼，11-风勺，12-风速传感器，13-配重底座，14-套箍，15-水平安装板，16-电机托架，17-旋翼驱动电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：一种植保无人机风场检测装置，如图1-6所示，包括支撑框架1以及安装于支撑框架1上端的风场模拟机构和安装于支撑框架下端的风场检测机构；其中支撑框架1为一个方形框架，风场模拟机构设置在方形框架的上框处，风场检测机构设置在方形框架的下框处。风场模拟机构的作用是真实模拟不同旋翼种类的植保无人机的工作姿态，风场模拟机构模拟植保无人机产生的风场向下进入风场检测机构，通过风场检测机构将监测数据进行记录和传输，进而测试风场分布对植保无人机施药效果的影响。
其中风场模拟机构包括旋转架2和中心托板3，旋转架2位于支撑框架1上框内，并且旋转架2两侧安装有转轴4，转轴4活动安装于支撑框架1上框的轴承内，转轴4的另一端与转轴驱动电机5的驱动轴连接，在支撑框架1外侧安装有电机托架16，转轴驱动电机5安装于电机托架16上，在转轴驱动电机5的驱动下，转轴4带动旋转架2转动来调节旋转架所在平面与水平面之间的夹角，模拟无人机在飞行过程中的各种姿势。
中心托板3位于旋转架2内的中心位置处，中心托板3的上下左右侧分别连接有四根连接杆6，四根连接杆相互垂直，中心托板3通过四根连接杆6与旋转架2固定连接。并且相邻两连接杆6之间还分别设置有伸缩套杆7，其中伸缩套杆7的长度及位置可调，具体为，伸缩套管7包括端部活动套装的内套管71和外套管72，外套管72的另一端与中心托板3铰接，内套管71的另一端铰接有调整滑套8，调整滑套8活动套装于旋转架2上且能够沿旋转架2侧边滑动，其中，调整滑套8的内侧与伸缩套杆7的内套管71铰接，调整滑套8的外侧开有槽口，调整滑套8通过槽口卡装于旋转架2的侧边上并且可沿外套管72内壁滑动。在调整滑套7沿旋转架2的一侧边滑动的同时，能够驱使内套管71沿外套管72内壁滑动，使伸缩套杆7进行伸缩，进而带动伸缩套杆7转动，从而改变伸缩套杆7与连接杆6之间的夹角，即调节伸缩套杆7在旋转架2上的相对位置。调整滑套8的上侧开有螺栓孔，螺栓孔内安装紧固螺栓9，待调整好伸缩套杆7的位置之后，向下旋紧紧固螺栓9，使紧固螺栓9的下端面穿过螺栓孔抵触于旋转架2的侧边上将调整滑套8固定安装在旋转架2上。在伸缩套杆7和连接杆6上均能够安装旋翼10及旋翼驱动电机17，实际操作中根据旋翼的数量选择旋翼安装数目及相对位置，从而实现检测不同旋翼数量、不同安装位置下的风场分布。比如八旋翼无人机测试需要在每一根伸缩套杆7和连接杆6上均安装旋翼及旋翼驱动电机；六旋翼无人机测试则首先调节伸缩套杆7的位置，使两根伸缩套杆7之间的夹角为60°，再在每一根伸缩套杆7上安装旋翼及旋翼驱动电机，同时在中心托板3上安装植保无人机的飞行控制系统等相关组件。对于单旋翼植保无人机的风场测试，可通过调整将单旋翼植保无人机旋翼安装于中心托板3上，从而进行单旋翼植保无人机风场测试。
风场检测机构包括均匀设置于支撑框架1下框内部的风勺11，风勺11的下端安装有配重底座13，风勺11通过轴套竖直安装于配重底座13上，风勺11在风场作用下可在配重底座上进行转动。风勺11上安装有能够上下升降的活动座，活动座包括套箍14和水平安装板15，套箍15套装于风勺11上，风速传感器12对称安装于水平安装板15上，风速传感器12与检测控制器信号连接，风速传感器12将检测数据进行记录并传输至检测控制器进行数据输出，从而实现风场测试。可通过调节活动座在风勺11上的相对位置，测量旋翼下方不同位置的风场情况。也可根据需要调整风勺11的位置和数量。
Claims (4)
1.一种植保无人机风场检测装置，其特征在于：包括支撑框架以及安装于支撑框架上端的风场模拟机构和安装于支撑框架下端的风场检测机构；所述风场模拟机构包括旋转架和设置于旋转架中心位置的中心托板，所述旋转架两侧通过转轴活动安装于支撑框架上端的内部，转轴与驱动件的驱动轴连接，转轴带动旋转架转动来调节旋转架所在平面与水平面之间的夹角；所述中心托板的四周分别通过四根相互垂直的连接杆与旋转架固定连接，相邻两连接杆之间还分别设置有伸缩套杆，所述伸缩套杆的一端与中心托板铰接，伸缩套杆的另一端铰接有调整滑套，调整滑套活动套装于旋转架上，所述调整滑套沿旋转架的一侧边滑动使伸缩套杆进行伸缩，所述伸缩套杆和/或连接杆上安装有旋翼及旋翼驱动电机；所述风场检测机构包括竖直设置的风勺以及设置于风勺上的风速传感器，所述风勺均匀设置于支撑框架下端的内部，在风勺上安装有能够上下升降的活动座，所述风速传感器安装于活动座上，风速传感器与检测控制器信号连接；
所述调整滑套内侧与伸缩套杆铰接，调整滑套的外侧开有槽口，调整滑套通过槽口卡装于旋转架的侧边上，调整滑套的上侧开有螺栓孔，螺栓孔内安装紧固螺栓，所述紧固螺栓的下端面穿过螺栓孔抵触于旋转架的侧边上；
所述驱动件为转轴驱动电机，支撑框架外侧安装有电机托架，所述转轴驱动电机安装于电机托架上。
2.根据权利要求1所述的一种植保无人机风场检测装置，其特征在于：所述伸缩套杆包括内套管和外套管，所述内套管的一端伸入外套管内并且可沿外套管内壁滑动。
3.根据权利要求1所述的一种植保无人机风场检测装置，其特征在于：所述风勺的下端安装有配重底座，所述风勺活动安装于配重底座上。
4.根据权利要求1所述的一种植保无人机风场检测装置，其特征在于：所述活动座包括套箍和水平安装板，所述套箍套装于风勺上，所述风速传感器对称安装于水平安装板上。
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