[实用新型]基于多相机的柔性臂空间振动特性分析装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及柔性结构的定位和振动控制技术领域，尤其涉及一种基于多相机的柔性臂空间振动特性分析装置。

背景技术

随着当今航天航空事业的快速发展，人类对太空空间探索的效率要求越来越迅速，其中太空物资的快速输送对航天器的维修以及空间站工作人员食物补给影响巨大，航天飞机达到目标空间站附近后，因太空环境的因素，航天飞机和空间站的对接十分困难，这样造成了物资输送的效率非常有限，原本十分简单的对接工作变得非常艰难，甚至可能导致物资输送严重拖延。而太空机械臂地成功研发并投入使用，几乎从根本上解决了空间站物资输送对接工作的难题。同时，太空机械臂除了能够快速完成空间站物资输送对接工作，还能实现对漂浮在附近空间的太空垃圾进行有效清理。

太空机械臂是具有极精确的操作性和灵活性的智能型机器人，是精密机械、空间动力学、精密微型电子和控制等多门学科有机结合的高端航天设备。太空机械臂的成功应用及其相关技术的飞速发展，太空机械臂已经成为航天飞机和空间站之间的重要桥梁，也促进了航天飞机和国际空间站部分重要技术和空间科学研究的发展，扩大了人类在太空中的活动规模和范围。

此类太空机械臂配备有多视角的视觉识别系统及其反馈主动控制，以及各类灵敏传感器的信号检测及其反馈主动控制，使得太空机械臂具有很好的自主分析和自主控制的能力，同时能够由空间站工作人员进行人为操控，实现精确的对接和空间废弃卫星、大型太空垃圾等的清理。

太空机械臂目前主要采用长度达十几米的高强度合金管材，具备有多个自由度(一般为6个自由度)。在国际空间站的应用过程中，因管材长度与其直径的比值较大和自由度高，太空机械臂的弯曲振动和扭转振动情况对其精确遥控必然存在巨大的影响，因此对其振动的有效控制是决定太空机械臂能否正常应用于国际空间站的关键所在，对其弯曲振动和扭转振动的测量精准程度又是得出准确振动控制信息的基础。

而多相机测量系统能够应用高速工业相机的高帧率、极短曝光时间、非接触式测量等特点，准确地实时动态记录太空机械臂的实验模拟情况，进而通过计算机处理记录的照片并分析得出各个标定点的准确振动信息，从而实现对太空机械臂的准确主动控制，同时为更高自由度太空机械臂能够成功应用于太空环境提供理论及实验基础。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种基于多相机的柔性臂空间振动特性分析装置，应用了高速工业相机的逐行扫描传感器和全局快门，在极短时间内能够清晰记录视景内信息的优点，实现对两自由度柔性臂的空间弯曲振动和扭转振动信息进行实时动态记录，以便准确地分析柔性臂在空间中的振动情况，为更高自由度柔性臂的振动分析提供参考基础。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种基于多相机的柔性臂空间振动特性分析装置，包括实验台座、减速机支撑座、交流伺服电机Ⅰ、减速机Ⅰ、工字延伸臂、柔性大臂Ⅰ、减速机支架、交流伺服电机Ⅱ、减速机Ⅱ以及柔性大臂Ⅱ；

所述减速机支撑座固定于所述实验台座上，所述交流伺服电机Ⅰ固定于减速机支撑座上；

所述减速机Ⅰ与交流伺服电机Ⅰ的驱动轴固定连接，所述柔性大臂Ⅰ通过所述工字延伸臂固定连接减速机Ⅰ，交流伺服电机Ⅰ通过轴驱动减速机Ⅰ，从而驱动柔性大臂Ⅰ；

所述减速机Ⅱ通过所述减速机支架固定连接所述柔性大臂Ⅰ，所述交流伺服电机Ⅱ固定连接减速机Ⅱ，所述柔性大臂Ⅱ固定连接减速机Ⅱ，所述交流伺服电机Ⅱ轴驱动减速机Ⅱ，从而驱动柔性大臂Ⅱ做旋转运动。

进一步地，所述的基于多相机的柔性臂空间振动特性分析装置还包括相机固定支架、可调支座Ⅰ、可调支座Ⅱ、相机快装台、相机总成Ⅰ、深度相机总成Ⅱ和平面相机总成；

其中，可调支座Ⅰ一端固定相机固定支架上、另一端固定可调支座Ⅱ，相机快装台中部固定在可调支座Ⅰ和可调支座Ⅱ之间的连接处，相机总成Ⅰ和深度相机总成Ⅱ分别设置于相机快装台两端，平面相机总成设置于可调支座Ⅱ顶端；

所述相机固定支架固定安装在实验台座旁，且相机总成Ⅰ、深度相机总成Ⅱ和平面相机总成的镜头正对实验台座。

进一步地，所述的基于多相机的柔性臂空间振动特性分析装置还包括工业计算机以及编码器；

所述编码器集成于所述交流伺服电机Ⅰ和交流伺服电机Ⅱ，用于检测交流伺服电机Ⅰ和交流伺服电机Ⅱ的转角位置信号，并将转角位置信号经过编码器解算卡后发送至工业计算机；