CN115683542A - 一种可调式抗风性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式抗风性能测试系统，该可调式抗风性能测试系统包括：造风装置，用于输出不同大小和方向的风；控制装置，用于检测造风装置的风速，并控制造风装置的风速大小和风的方向；数据采集装置，设置在被测物体上，用于采集被测物体的抗风大小，并将抗风大小的数据发送至控制装置。本发明提供的可调式抗风性能测试系统，通过设置的造风装置，能够为被测物体的抗风性能测试提供不同风速大小和不同方向的风，从而更加全面的模拟被测物体的使用过程中的气流环境；通过在被测物体上设置数据采集装置，能够全面采集被测物体在抗风性能测试过程中的抗风性能，从而得到被测物体在复杂气流条件下的抗风性能。

Description

一种可调式抗风性能测试系统

技术领域

本发明涉及被测物体(无人机)的性能测试技术领域，特别是涉及一种可调式抗风性能测试系统。

背景技术

无人机，又名无人飞行器，通过地面遥控或导航飞控可以将其用于农林植物保护领域，农业用无人机通常由飞行平台、导航飞控、喷洒机构三部分组成，可以实现农业生产过程中药剂、种子、粉剂的喷洒等操作。

在无人机从事农业生产的过程中，由于无人机使用环境的不同会遇到各种各样的气流，这些气流会干扰无人机的飞行状态，从而影响无人机的使用效率和作业效果，为此需要无人机具备一定的抗风能力，使无人机能够在一定的气流干扰下保持预期的飞行状态。

现有的测试无人机抗风性能的设备一般通过风洞来进行测试，但是风洞实验室造价高，占地大，常用于航空测试，对于造价便宜的民用无人机来说，使用风洞实验室检测代价高昂，成本增加；并且现有的无人机抗风性能的检测设备存在移动不便、风速固定、风的方向不能调节问题，不能满足多种测试要求。针对现有技术存在的以上问题，亟需设计一种新的无人机抗风性能测试系统，以用来弥补现有技术存在的不足。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种可调式抗风性能测试系统，通过设置的可调式造风装置，能够满足无人机等被测物体抗风性能测试过程中的多种测试需求，并有效降低装置的成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种可调式抗风性能测试系统，包括：

造风装置，用于输出不同大小和方向的风；

控制装置，用于检测所述造风装置的风速，并控制所述造风装置的风速大小和风的方向；

数据采集装置，设置在被测物体上，所述数据采集装置用于采集所述被测物体的抗风飞行数据，并将抗风飞行数据发送至控制装置。

可选的，所述控制装置包括第一微处理器和风速控制模块，所述风速控制模块与所述第一微处理器电性连接，所述控制装置连接有上位机，所述上位机包括主机和显示屏。

可选的，所述造风装置设置在移动式安装架上，所述造风装置与所述安装架之间为可拆卸连接；

所述造风装置包括风机和多个出风口，多个所述出风口通过输风管道与所述风机连接，所述出风口在所述安装架上呈矩阵分布，所述风机与所述风速控制模块电性连接，所述风速控制模块用于控制风速。

可选的，每个所述出风口的进风端均设置有电磁阀，所述电磁阀与所述控制装置电性连接。

可选的，所述造风装置包括第一风向调节装置，所述第一风向调节装置包括倒L型支架和第一电机；

所述倒L型支架的水平端与竖直端铰接，所述倒L型支架的水平端一侧焊接有圆弧形齿条，所述第一电机输出轴上固定连接有齿轮，所述圆弧形齿条与所述齿轮啮合；

所述出风口与所述倒L型支架的水平端螺接，所述第一电机与所述控制装置电性连接，所述第一风向调节装置用于风的上下调节。

可选的，所述造风装置包括第二风向调节装置，所述第二风向调节装置包括第二电机和蜗轮；

所述第二电机通过蜗杆与所述蜗轮驱动连接，所述蜗轮与所述安装架转动连接，所述蜗轮上固定连接所述第一风向调节装置，所述第二电机与所述控制装置电性连接，所述第二风向调节装置用于风的左右调节。

可选的，所述出风口位置设置有风速传感器，所述风速传感器与所述控制装置电性连接，所述风速传感器用于检测所述出风口位置的风速。

可选的，所述数据采集装置包括：

姿态检测模块，用于检测被测物体的抗风飞行数据，包括偏航角、俯仰角和横摆角；

振动传感器，用于采集被测物体抗风飞行过程中的振动数据；

无线通信模块，用于向所述控制装置发送抗风飞行数据；

第二微处理器，所述姿态检测模块、振动传感器以及无线通信模块均分别与所述第二微处理器电性连接。

可选的，所述无线通信模块采用WiFi模块、蓝牙模块或4G模块。

可选的，所述第一微处理器及第二微处理器均采用STM32F103C8T6主控芯片，所述风速传感器的选型为PG-510FX-CG，所述姿态检测模块的选型为MPU6050。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的可调式抗风性能测试系统，通过设置的造风装置，能够为无人机等被测物体抗风性能测试提供不同风速大小和不同方向的风，从而更加全面的模拟被测物体使用过程中的气流环境；通过在被测物体上设置数据采集装置，能够全面采集无人机等被测物体在抗风性能测试过程中的飞行数据，从而得到无人机等被测物体在复杂气流条件下的抗风性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明可调式抗风性能测试系统的结构示意图；

图2为本发明可调式抗风性能测试系统的输风管道的结构示意图；

图3为本发明可调式抗风性能测试系统的风向调节装置的正视图；

图4为本发明可调式抗风性能测试系统的风向调节装置的放大图；

图5为本发明可调式抗风性能测试系统的控制装置的模块示意图；

图6为本发明可调式抗风性能测试系统的数据采集装置的模块示意图；

附图标记说明：1、造风装置；2、控制装置；3、无人机；4、数据采集装置；5、上位机；6、滚轮；101、风机；102、出风口；103、输风管道；104、电磁阀；105、第一风向调节装置；106、第二风向调节装置；107、风速传感器；108、安装架；201、第一微处理器；202、风速控制模块；501、主机；502、显示屏；1051、倒L型支架；1052、第一电机；1053、圆弧形齿条；1054、齿轮；1061、第二电机；1062、蜗轮；1063、蜗杆；401、姿态检测模块；402、振动传感器；403、无线通信模块；404、第二微处理器。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是为了提供一种可调式抗风性能测试系统，通过设置的可调式造风装置，能够满足无人机等被测物体抗风性能测试过程中的多种测试需求，并有效降低装置的成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以无人机作为被测物体进行说明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例：

本发明提供的可调式抗风性能测试系统，如图1至图4所示，可调式抗风性能测试系统包括：造风装置1、控制装置2、无人机3以及设置在无人机3上的数据采集装置4；造风装置1与控制装置2之间电性连接，数据采集装置4与控制装置2之间无线通信连接。

造风装置1，用于输出不同大小和方向的风，造风装置1包括风机101、出风口102、输风管道103、电磁阀104、第一风向调节装置105、第二风向调节装置106、风速传感器107和安装架108，安装架108为可移动安装架，造风装置1设置在移动式安装架108上，造风装置1与安装架108之间为可拆卸连接，安装架108底部设置有滚轮6，可以使造风装置1的移动更加方便。测试过程可以根据不同的测试要求对造风装置1进行布置，如需要对无人机3进行三个方向的抗风性能测试时，布置三个造风装置1将无人机3环绕，对无人机3的前方及左右方向进行抗风性能测试。

控制装置2包括第一微处理器201和风速控制模块202，风速控制模块202与第一微处理器201电性连接，控制装置2连接有上位机5，上位机5包括主机501和显示屏502。控制装置2通过风速控制模块202控制造风装置的风速，数据采集装置4将采集到的无人机抗风飞行数据发送至上位机5进行显示。

出风口102设置为多个，多个出风口102通过输风管道103与风机101连接，出风口102在安装架108上呈矩阵分布，风机101与风速控制模块202电性连接，风速控制模块202用于控制风速。

出风口102在安装架108上可以多排布置，每一排设置多个出风口102，多排布置的出风口102在安装架108上呈矩阵分布，可以在每一排设置一个风机101，也可以多排出风口102使用一个风机101。出风口102的进风端均设置有电磁阀104，电磁阀104与第一微处理器201电性连接，通过设置的电磁阀104，可以通过控制电磁阀104的开闭控制风的输出高度。例如在测试时需要某一个高度的风，可以将该高度的出风口102的电磁阀打开，将其他高度的出风口102的电磁阀关闭，从而使造风装置输出某一高度的风。

造风装置1还设置有风向调节装置，包括上述的第一风向调节装置105和第二风向调节装置106，将出风口102固定在风向调节装置上，就可以通过风向调节装置来调节出风口102的出风方向，第一风向调节装置105用于风的上下调节，第二风向调节装置106用于风的左右调节。

第一风向调节装置105包括倒L型支架1051、第一电机1052、圆弧形齿条1053和齿轮1054，倒L型支架1051的水平端与竖直端铰接，倒L型支架1051的水平端一侧焊接圆弧形齿条1053，圆弧形齿条1053与第一电机1052输出轴上的齿轮1054啮合，出风口102与倒L型支架1051的水平端螺接，第一电机1052与第一微处理器201电性连接，第一风向调节装置105通过第一电机1052驱动圆弧形齿条1053上下移动，从而使位于倒L型支架1051的水平端上的出风口102上下移动。第一风向调节装置105在具体实施例中也可以采用支撑座和安装板，在安装板表面固定连接出风口102，通过在支撑座上铰接安装板，使支撑座与安装板形成倒L型支架1051，并在安装板一端焊接圆弧形齿条1053，使圆弧形齿条1053与第一电机1052输出轴上的齿轮1054啮合，从而使第一风向调节装置105实现风的上下调节。具体实施例中也可以根据实际使用情况确定上下调节的角度，通过调节倒L型支架1051的水平端与竖直端铰接位置的高度和圆弧形齿条1053的长度来改变第一风向调节装置105上下调节的角度。

第二风向调节装置106包括第二电机1061、蜗轮1062和蜗杆1063，第二电机1061通过蜗杆1063与蜗轮1062驱动连接，蜗轮1062与安装架108转动连接，蜗轮1062上固定连接第一风向调节装置105，第一风向调节装置105的倒L型支架1051的竖直端和第一电机1052均固定连接在蜗轮1062上，第二电机1061与第一微处理器201电性连接，第二风向调节装置106通过第二电机1061驱动蜗轮1062和蜗杆1063，从而带动位于蜗轮1062上的出风口102左右移动，完成风的左右调节。

造风装置1还设置有上述的风速传感器107，风速传感器107设置在出风口102位置，风速传感器107与第一微处理器201电性连接，风速传感器107用于检测出风口102位置的风速，风速传感器107的选型为PG-510FX-CG。如图5所示，控制装置2通过风速传感器107和风速控制模块202采集风速并控制风机101的转动快慢，从而控制风机101输出所需要的风速，通过控制第一电机1052和第二电机1061的转动，控制风的方向，通过设置的电磁阀104，可以通过控制电磁阀104的开闭控制风的输出高度和出风位置。

在进行无人机3抗风性能测试的过程中，首先由地面人员操控无人机3起飞，然后打开造风装置1，设置风速的大小和方向，通过在无人机3上设置数据采集装置4，可以采集无人机3的抗风飞行数据，并将抗风飞行数据通过无线通信的方式发送至控制装置2，由控制装置2将无人机3抗风飞行数据发送至上位机5，从而得出无人机3的抗风飞行的性能。

如图6所示，数据采集装置4包括：

姿态检测模块401，用于检测无人机3的飞行数据，包括偏航角、俯仰角和横摆角，姿态检测模块401的选型为MPU6050；

振动传感器402，用于采集无人机3飞行过程中的振动数据；

无线通信模块403，用于向控制装置2发送飞行数据，无线通信模块403采用WiFi模块、蓝牙模块或4G模块。

第二微处理器404，姿态检测模块401、振动传感器402以及无线通信模块403均分别与第二微处理器404电性连接，第一微处理器201及第二微处理器404均采用STM32F103C8T6主控芯片。

本发明提供的可调式抗风性能测试系统，通过设置的造风装置，能够为被测物体抗风性能测试提供不同风速大小和不同方向的风，从而更加全面的模拟被测物体使用过程中的气流环境；通过在被测物体上设置数据采集装置，能够全面采集被测物体在抗风性能测试过程中的飞行数据，从而得到被测物体在复杂气流条件下的抗风性能。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种可调式抗风性能测试系统，其特征在于，包括：

造风装置，用于输出不同大小和方向的风；

控制装置，用于检测所述造风装置的风速，并控制所述造风装置的风速大小和风的方向；

数据采集装置，设置在被测物体上，所述数据采集装置用于采集所述被测物体的抗风飞行数据，并将抗风飞行数据发送至所述控制装置。

2.根据权利要求1所述的可调式抗风性能测试系统，其特征在于，所述控制装置包括第一微处理器和风速控制模块，所述风速控制模块与所述第一微处理器电性连接，所述控制装置连接有上位机，所述上位机包括主机和显示屏。

3.根据权利要求2所述的可调式抗风性能测试系统，其特征在于，所述造风装置设置在移动式安装架上，所述造风装置与所述安装架之间为可拆卸连接；

所述造风装置包括风机和多个出风口，多个所述出风口通过输风管道与所述风机连接，所述出风口在所述安装架上呈矩阵分布，所述风机与所述风速控制模块电性连接，所述风速控制模块用于控制风速。

4.根据权利要求3所述的可调式抗风性能测试系统，其特征在于，每个所述出风口的进风端均设置有电磁阀，所述电磁阀与所述控制装置电性连接。

5.根据权利要求3所述的可调式抗风性能测试系统，其特征在于，所述造风装置包括第一风向调节装置，所述第一风向调节装置包括倒L型支架和第一电机；

所述倒L型支架的水平端与竖直端铰接，所述倒L型支架的水平端一侧焊接有圆弧形齿条，所述第一电机输出轴上固定连接有齿轮，所述圆弧形齿条与所述齿轮啮合；

所述出风口与所述倒L型支架的水平端螺接，所述第一电机与所述控制装置电性连接，所述第一风向调节装置用于风的上下调节。

6.根据权利要求5所述的可调式抗风性能测试系统，其特征在于，所述造风装置包括第二风向调节装置，所述第二风向调节装置包括第二电机和蜗轮；

所述第二电机通过蜗杆与所述蜗轮驱动连接，所述蜗轮与所述安装架转动连接，所述蜗轮上固定连接所述第一风向调节装置，所述第二电机与所述控制装置电性连接，所述第二风向调节装置用于风的左右调节。

7.根据权利要求3所述的可调式抗风性能测试系统，其特征在于，所述出风口位置设置有风速传感器，所述风速传感器与所述控制装置电性连接，所述风速传感器用于检测所述出风口位置的风速。

8.根据权利要求1所述的可调式抗风性能测试系统，其特征在于，所述数据采集装置包括：

姿态检测模块，用于检测被测物体的抗风飞行数据，包括偏航角、俯仰角和横摆角；

振动传感器，用于采集被测物体抗风飞行过程中的振动数据；

无线通信模块，用于向所述控制装置发送抗风飞行数据；

第二微处理器，所述姿态检测模块、振动传感器以及无线通信模块均分别与所述第二微处理器电性连接。

9.根据权利要求8所述的可调式抗风性能测试系统，其特征在于，所述无线通信模块采用WiFi模块、蓝牙模块或4G模块。

10.根据权利要求2、7或8所述的可调式抗风性能测试系统，其特征在于，所述第一微处理器及第二微处理器均采用STM32F103C8T6主控芯片，所述风速传感器的选型为PG-510FX-CG，所述姿态检测模块的选型为MPU6050。

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