CN207937058U - 多旋翼飞行器振动检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多旋翼飞行器振动检测装置，包括激光发生器、感光接收装置、信号采集单元和上位机。其中：所述激光发生器，用于发射激光束至固定区域检测；所述感光接收装置，用于检测接收激光束信号，周期性采集激光束点的位置，并将所采集到的数据传送到信号采集单元；所述信号采集单元，用于对数据进行模数转换和量化，将数据传输至上位机，绘制无人机振动参数曲线。本实用新型旨在对桨叶的不对称性等系统因素造成的机身上下振动量的定量检测，检测系统不仅有效、安全的测试多旋翼飞行器的动力性能和电源性能，还满足不同类型旋翼飞行器、不同型号驱动单元的检测要求，对多旋翼飞行器控制器参数调试提供方向性指导。

Description

多旋翼飞行器振动检测装置

技术领域

本发明属于多旋翼飞行器振动检测装置的技术领域。

背景技术

多旋翼飞行器由于能够垂直起降、自由悬停、便宜操控的特性，在航拍、测绘、现代农业等领域内应用广泛，多旋翼飞行器的产业价值逐年增加。优良的平稳性是多旋翼飞行器应用的前提，影响机身振动的因素一般分为系统因素和随机因素，系统因素包括机体的结构和链接方式；随机因素包括环境因素、人为因素等。多旋翼飞行器的调试有空间和场地要求。多旋翼飞行器起飞调试过程中，多旋翼飞行器由于机体结构和器件等系统原因造成的机臂振动情况不便于观察，不利于对控制器设计的持续改进。

多旋翼飞行器振动检测装置应用于多旋翼控制器调试环节，便于多旋翼飞行器控制器的调试和持续改进。在控制器的调试过程中，未考虑多旋翼飞行器系统本身造成的机身振动的系统误差，控制器的控制效果可能永远不能达到控制要求，调试过程成为“试错”的过程，缺乏明确的改进方向，造成人力、物力的浪费。本系统对多旋翼飞行器的调试过程具有重要意义。

多旋翼飞行器调试过程中，由于飞行器结构和带测量的特点，接触式精确测量不易实现，且精确测量的意义不大。系统采用光电检测方式，减少测试系统对多旋翼飞行器的影响。

发明内容

本发明中提出多旋翼飞行器振动检测装置，该装置应用于多旋翼飞行器的振动检测。针对多旋翼飞行器控制器调试需要，为控制器调试提供可视化的参考，设计了多旋翼飞行器振动检测系统。传统调试过程中，飞行器的试飞过程不确定因素多、安全性差，对调试场地要求较高，分析试飞失败原因困难。本系统可以在地面上对影响多旋翼飞行器稳定性的系统原因进行可视化检测，简化多旋翼飞行器控制器调试过程。

本发明包括：激光发生器，感光接收装置，信号采集单元，上位机。多旋翼飞行器底座用于固定多旋翼飞行器，方便飞行器的测试，适用于四旋翼、六旋翼和八旋翼飞行器。激光发生器固定在待测的飞行器的底座上，将飞行器的上下振动转化为激光光斑的位移。感光接收装置由光敏电阻和普通电阻构成的点阵，激光光斑照射到感光接收装置上，将激光光斑的位移信号转化为电信号，传输至信号采集单元，由信号采集单元进行信号的模数转换，再由USB接口传输至上位机，上位机对信号进行进一步的处理。

本发明提供了一种多旋翼飞行器振动检测装置，量化了由飞行器的结构、机体材质、桨叶的不对称性等因素引起的机身上下的振动量，加快调试进程。

本发明具有以下特点：

一、轻便、非接触的特点，激光发生器本身质量较小，不会对多旋翼飞行器重心产生明显的影响。

二、实验室环境即可获得飞行器系统原因引起的上下振动量大小，简化调试过程。

三、信号采集单元对采集到的数据进行模数转换，快捷可靠，数据误差较小。

四、上位机对数据的处理可行可靠，且结果可视化，便于测试与改善。

附图说明

图1是多旋翼飞行器振动检测装置整体结构简化图；

图2是多旋翼飞行器振动检测装置的红色激光点发射装置结构图；

图3是多旋翼飞行器振动检测装置的感光接收装置图；

图4是多旋翼飞行器振动检测装置的信号采集单元示意图。

具体实施方式

多旋翼飞行器振动检测装置，结合图1和图2所示，装置包括多旋翼飞行器电机和悬桨（1）、机臂（2）、底座（3）、激光发生器（4）、飞控接收机（5）、激光束（6）、感光接收装置（7）、信号采集单元（8）、上位机（9）。

所述的激光发生器（4），使用螺丝螺母穿过多旋翼飞行器底座（3）上的过孔将激光发生器（4）固定住，固定位置可根据多旋翼飞行器实际大小由底座（3）上的固定孔实现，通过调整螺丝螺母可以调整激光发生器（4）的上下活动范围。在实验室模拟飞行过程中，多旋翼飞行器系统发生小角度上下侧倾，多旋翼飞行器系统的振动状态通过激光发生器（4）产生的激光束（6）转移到感光接收装置（7），将飞行器系统上下振动的位移变化转换成感光接收装置（7）上激光光斑的位移变化，完成振动信号的转换，实现非接触测量。实验阶段将激光发生器（4）稳定在水平面上。

所述的接收墙上的感光接收装置（7），是由10×10的光敏点阵构成，光敏点阵包括光敏电阻和普通电阻，垂直方向和水平方向均无间距，每个光敏电阻和普通电阻组成一个5mm×5mm感光点。激光发生器（4）发出的激光束（6）发出后，投射到墙上的感光接收装置（7），由点阵构成的感光接收装置（7）接收到光斑信号，将光斑的光信号转化成电信号，实现了光斑的位移变化转换为电压值变化，将信号传输至信号采集单元（8）进行进一步处理。

所述的信号采集单元（8），对感光接收装置（7）引脚进行0.1秒周期性检测采集，采集感光接收装置（7）输出的电压信号，信号采集单元（8）对感光接收装置（7）引脚进行选通，通过微控制单元，实现了模数转换的功能，将处理过的信号传输至USB输出接口，对数据进行进一步的处理。

所述的上位机（9），对信号采集单元（8）传输过来的数据，进行进一步的处理。

Claims (2)

1.多旋翼飞行器振动检测装置，其特征是：包括多旋翼飞行器电机和悬桨（1）、机臂（2）、底座（3）、激光发生器（4）、飞控接收机（5）、激光束（6）、感光接收装置（7）、信号采集单元（8）、上位机（9）；

多旋翼飞行器激光发生器（4）发射端朝向感光接收装置（7），底座（3）上的固定孔和激光发生器（4）固定，固定位置位于激光发生器（4）的两端，通过调整螺丝螺母实现两端动态调整，调整高度为上下5毫米，确保飞行器初始悬停状态激光发生器（4）发出的激光束（6）平行于水平面；底座（3）的上方飞控接收机（5），用于遥控控制多旋翼飞行器；激光发生器（4）固定在底座（3）上方，多旋翼飞行器电机和悬桨（1）对称平衡，通过机臂（2）与底座（3）相连，连接在一起的装置能够平衡保持在水平面上，激光发生器（4）发出点激光束（6）能够投射到感光接收装置（7）上，且激光束（6）平行于水平面；感光接收装置（7）是由10×10点阵的光敏点阵构成，光敏点阵是由光敏电阻和普通电阻构成的电路；垂直方向与水平方向均无间距，每个感光点的尺寸5mm×5mm；感光接收装置（7）垂直于地面，固定在墙上，感光接收装置（7）接收到光信号，电压发生变化，电压变化通过多路选通线路传输至信号采集单元（8）；信号采集单元（8）由多路选通部分、模数变换器、单片机、电源组成，电源用于供电；信号采集单元（8）对光敏采集板的光信号实行0.1秒周期采集，采集的电压信号通过引脚接入多路选通组件，经过模数转换、单片机处理，数据经量化处理后输出数字信号，由USB输出口输出，输出的数据发送至上位机（9），上位机（9）实时显示多旋翼飞行器振动量检测。

2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器振动检测装置，其特征是：所述激光发生器（4）长100mm，宽10mm；飞控接收机（5）长20mm，宽15mm；底座（3）为边长为62mm的正八边形，且正八边形的两条对边间距为150mm。