民用无人机舵机性能自动测试装置的制造方法
民用无人机舵机性能自动测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于自动化测试领域，尤其涉及一种基于机器视觉技术的民用无人机舵机性能自动测试装置。
【背景技术】
[0002]舵机是民用无人机上非常重要的组成部分，作为无人机飞行控制系统中的伺服机构，它接收飞行器控制系统的控制信号，驱动舵面的偏转，从而来控制无人机的飞行姿态和航线。因此，舵机系统的性能好坏对飞行控制系统的性能和飞行安全有着极为重要的影响，舵机系统的任何微小的故障都可能导致无人机毁灭性的结果。因此，对舵机的相关参数进行测量，进行静、动态性能测试是必不可少的重要环节。
[0003]传统的舵机测试，在测试方法上较为落后，测试设备落后、自动化程度低，测试数据的记录、处理等方面甚至完全依靠人工手动完成，记录结果很难进行综合统计分析，测试过程费时费力效率十分地低，测试的参数又不全面，并且其测试精度较低。
[0004]机器视觉技术主要是用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。它把计算机的快速性、灵活性和可复现性，与人眼视觉的高度智能和抽象理解能力相结合，大大提高了生产、测量和监控的柔性和自动化程度。其最大的特点是速度快、信息量大、功能多。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型针对传动舵机测试的不足之处，提供一种用于机器视觉的民用无人机舵机性能自动测试装置，利用了机器视觉无接触、速度快、信息量大、功能多等特点，设计了一种基于机器视觉的民用无人机舵机自动测试装置，可快速、高效、精确、无接触地测试出舵机的性能参数，包括回中误差、满舵角度、扭力、转动速度、最小转动死区以及舵机的非线性参数的测试。
[0006]本实用新型的技术方案包括:
[0007]本实用新型包括工业相机、夹具、连接件、压力传感器、减速电机、无弹力绳、直线滑块、弹力绳、直线滑轨和工作平台。
[0008]在工作平台上设置有用于夹装待测舵机的夹具，在所述待测舵机正上方安装工业相机，用以对待测舵机进行图像采集。
[0009]在工作平台下方安装有直线滑轨，直线滑块安装在直线滑轨中，所述压力传感器固定在所述直线滑块上，所述直线滑块的一端与弹力绳的一端连接，弹力绳的另一端固定在工作平台下方，直线滑块的另一端与无弹力绳的一端连接，无弹力绳的另一端缠绕在减速电机的输出轴上，减速电机的转动带动直线滑块在所述直线滑轨上平动；在所述压力传感器的悬空端固定有连接件，所述连接件穿过工作平台用于对舵机施加力矩。
[0010]本实用新型实现了舵机静、动态性能的并行测试，能够更快速、高效、精确、无接触地自动测试舵机的性能参数，其能够有效提高舵机的测试效率，减少无人机的维护时间。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的系统组成示意图；
[0012]图2是本实用新型结构示意图；
[0013]图3是本实用新型侧视图；
[0014]图4是本实用新型正视图；
[0015]图5为本实用新型舵机细节图；
[0016]图6为本实用新型力矩加载模块细节图。
[0017]图中，1.工业相机，2.夹具，3.待测舵机，4.隔板，5.连接件，6.压力传感器，7.减速电机，8.无弹力绳，9.直线滑块，10.弹力绳，11.直线滑轨，12.铝型材。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，本实施例主要分为控制处理系统与执行反馈机构两部分。控制处理系统包括计算机与MCU ;执行反馈机构包括图像采集模块、力矩加载模块以及工作平台。计算机与图像采集模块相连，控制其采集图像并获取采集的图像。同时计算机通过MCU控制力矩加载模块，并通过MCU获取实时的力矩输出的数据。
[0019]如图2至图6所示，工作平台框架由铝型材12搭建，并在其上安装隔板4，形成工作面。在隔板4上安装夹具2，用以固定待测舵机3。在待测舵机3正上方安装工业相机I，用以对待测舵机3进行图像采集。在隔板4下面，直线滑轨11固定在铝型材12上，直线滑块9安装在直线滑轨11中，压力传感器6固定在直线滑块9上，并用无弹力绳8与减速电机7连接，用弹力绳10与另一端的铝型材12相连。减速电机7固定在一侧铝型材12上，减速电机7转动来拉动直线滑块9。连接件5 —端固定在压力传感器，另一端穿过隔板4中的缝隙。
[0020]其中图像采集模块包括工业相机1，力矩加载模块包括连接件5、压力传感器6、减速电机7、无弹力绳8、直线滑块9、弹力绳10、直线滑轨11，其余为工作平台。
[0021]本实用新型能够测试的几项参数，包括回中误差、满舵角度、扭力、转动速率、最小转动死区以及舵机的非线性参数的测试。本实用新型主要有两种工作方式:一、当测试舵机的回中误差、满舵角度、转动速率、最小转动死区等与扭力无关时，直线滑块9停靠在最左端。二、当测试扭力时，直线滑块9在减速舵机7的拉力下缓慢向右移动，连接件5与待测舵机3接触，并施加力于待测舵机3的摇臂处。
[0022]各参数具体概念以及具体测试方案如下:
[0023]回中误差:舵机摇臂每次回到中间位置时的角度误差。测试方案:MCU发送控制指令至待测舵机3，使待测舵机3的摇臂随之左满舵、中立位置、右满舵三种状态反复切换，工业相机I对待测舵机3进行图像采集，经过图像处理得到回到舵机摇臂中间位置时的角度，经计算得到最终结果。
[0024]满舵角度:舵机摇臂满舵时的具体角度。测试方案:在测试回中误差的同时，可在待测舵机3满舵时用工业相机I记录下舵机摇臂当时的角度。
[0025]转动速率:舵机工作时摇臂的转动角速度。测试方案:设定工业相机I的每秒帧数，当舵机摇臂转动时对其采集图像，根据两帧图像之间的角度差得出舵机转动角速度。
[0026]最小转动死区:控制信号不使舵机摇臂运动的最大变化区域。测试方案:通过MCU使控制信号微小地变化，工业相机I记录待测舵机3摇臂的角度，当角度大于某个值时其控制信号的变化即为最小死区。
[0027]扭力:舵机静止时，外力在距舵机转盘中心ICM的地方使舵机摇臂运动时的力。测试方案:在力矩加载模块的减速电机7的作用下，连接件5缓慢向右移动，并施加力于待测舵机3的摇臂，力矩加载模块的压力传感器6可反馈即时的压力数据值MCU。同时工业相机I记录待测舵机3摇臂的角度，当角度变化大于设定值时即得到舵机的扭力。
[0028]非线性曲线参数:指当所测试的某个参数变化时，另一个参数随之变化的曲线图，比如脉冲宽度与舵机转动角度、电压与扭力、电压与转动速度之间的关系等。测试方案:改变某一测试参数的数值，记录下另一参数的变化情况。
【主权项】
1.民用无人机舵机性能自动测试装置，包括工业相机、夹具、连接件、压力传感器、减速电机、无弹力绳、直线滑块、弹力绳、直线滑轨和工作平台，其特征在于: 在工作平台上设置有用于夹装待测舵机的夹具，在所述待测舵机正上方安装工业相机，用以对待测舵机进行图像采集； 在工作平台下方安装有直线滑轨，直线滑块安装在直线滑轨中，所述压力传感器固定在所述直线滑块上，所述直线滑块的一端与弹力绳的一端连接，弹力绳的另一端固定在工作平台下方，直线滑块的另一端与无弹力绳的一端连接，无弹力绳的另一端缠绕在减速电机的输出轴上，减速电机的转动带动直线滑块在所述直线滑轨上平动；在所述压力传感器的悬空端固定有连接件，所述连接件穿过工作平台用于对舵机施加力矩。
【专利摘要】本实用新型涉及一种民用无人机舵机性能自动测试装置。本实用新型在工作平台上设置有用于夹装待测舵机的夹具，在所述待测舵机正上方安装工业相机。在工作平台下方安装有直线滑轨，直线滑块安装在直线滑轨中，压力传感器固定在所述直线滑块上，减速电机的转动带动直线滑块在直线滑轨上平动；在压力传感器的悬空端固定有连接件，所述连接件穿过工作平台用于对舵机施加力矩。本实用新型可实现了舵机静、动态性能的并行测试，能够更快速、高效、精确、无接触地自动测试舵机的性能参数，其能够有效提高舵机的测试效率，减少无人机的维护时间。
【IPC分类】G01M99/00
【公开号】CN204694484
【申请号】CN201520219491
【发明人】夏高裕, 骆懿, 许晓荣, 黄怡, 沈佳辉, 居艳
【申请人】杭州电子科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月13日
【技术领域】
[0001]本实用新型属于自动化测试领域，尤其涉及一种基于机器视觉技术的民用无人机舵机性能自动测试装置。
【背景技术】
[0002]舵机是民用无人机上非常重要的组成部分，作为无人机飞行控制系统中的伺服机构，它接收飞行器控制系统的控制信号，驱动舵面的偏转，从而来控制无人机的飞行姿态和航线。因此，舵机系统的性能好坏对飞行控制系统的性能和飞行安全有着极为重要的影响，舵机系统的任何微小的故障都可能导致无人机毁灭性的结果。因此，对舵机的相关参数进行测量，进行静、动态性能测试是必不可少的重要环节。
[0003]传统的舵机测试，在测试方法上较为落后，测试设备落后、自动化程度低，测试数据的记录、处理等方面甚至完全依靠人工手动完成，记录结果很难进行综合统计分析，测试过程费时费力效率十分地低，测试的参数又不全面，并且其测试精度较低。
[0004]机器视觉技术主要是用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。它把计算机的快速性、灵活性和可复现性，与人眼视觉的高度智能和抽象理解能力相结合，大大提高了生产、测量和监控的柔性和自动化程度。其最大的特点是速度快、信息量大、功能多。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型针对传动舵机测试的不足之处，提供一种用于机器视觉的民用无人机舵机性能自动测试装置，利用了机器视觉无接触、速度快、信息量大、功能多等特点，设计了一种基于机器视觉的民用无人机舵机自动测试装置，可快速、高效、精确、无接触地测试出舵机的性能参数，包括回中误差、满舵角度、扭力、转动速度、最小转动死区以及舵机的非线性参数的测试。
[0006]本实用新型的技术方案包括:
[0007]本实用新型包括工业相机、夹具、连接件、压力传感器、减速电机、无弹力绳、直线滑块、弹力绳、直线滑轨和工作平台。
[0008]在工作平台上设置有用于夹装待测舵机的夹具，在所述待测舵机正上方安装工业相机，用以对待测舵机进行图像采集。
[0009]在工作平台下方安装有直线滑轨，直线滑块安装在直线滑轨中，所述压力传感器固定在所述直线滑块上，所述直线滑块的一端与弹力绳的一端连接，弹力绳的另一端固定在工作平台下方，直线滑块的另一端与无弹力绳的一端连接，无弹力绳的另一端缠绕在减速电机的输出轴上，减速电机的转动带动直线滑块在所述直线滑轨上平动；在所述压力传感器的悬空端固定有连接件，所述连接件穿过工作平台用于对舵机施加力矩。
[0010]本实用新型实现了舵机静、动态性能的并行测试，能够更快速、高效、精确、无接触地自动测试舵机的性能参数，其能够有效提高舵机的测试效率，减少无人机的维护时间。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的系统组成示意图；
[0012]图2是本实用新型结构示意图；
[0013]图3是本实用新型侧视图；
[0014]图4是本实用新型正视图；
[0015]图5为本实用新型舵机细节图；
[0016]图6为本实用新型力矩加载模块细节图。
[0017]图中，1.工业相机，2.夹具，3.待测舵机，4.隔板，5.连接件，6.压力传感器，7.减速电机，8.无弹力绳，9.直线滑块，10.弹力绳，11.直线滑轨，12.铝型材。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，本实施例主要分为控制处理系统与执行反馈机构两部分。控制处理系统包括计算机与MCU ;执行反馈机构包括图像采集模块、力矩加载模块以及工作平台。计算机与图像采集模块相连，控制其采集图像并获取采集的图像。同时计算机通过MCU控制力矩加载模块，并通过MCU获取实时的力矩输出的数据。
[0019]如图2至图6所示，工作平台框架由铝型材12搭建，并在其上安装隔板4，形成工作面。在隔板4上安装夹具2，用以固定待测舵机3。在待测舵机3正上方安装工业相机I，用以对待测舵机3进行图像采集。在隔板4下面，直线滑轨11固定在铝型材12上，直线滑块9安装在直线滑轨11中，压力传感器6固定在直线滑块9上，并用无弹力绳8与减速电机7连接，用弹力绳10与另一端的铝型材12相连。减速电机7固定在一侧铝型材12上，减速电机7转动来拉动直线滑块9。连接件5 —端固定在压力传感器，另一端穿过隔板4中的缝隙。
[0020]其中图像采集模块包括工业相机1，力矩加载模块包括连接件5、压力传感器6、减速电机7、无弹力绳8、直线滑块9、弹力绳10、直线滑轨11，其余为工作平台。
[0021]本实用新型能够测试的几项参数，包括回中误差、满舵角度、扭力、转动速率、最小转动死区以及舵机的非线性参数的测试。本实用新型主要有两种工作方式:一、当测试舵机的回中误差、满舵角度、转动速率、最小转动死区等与扭力无关时，直线滑块9停靠在最左端。二、当测试扭力时，直线滑块9在减速舵机7的拉力下缓慢向右移动，连接件5与待测舵机3接触，并施加力于待测舵机3的摇臂处。
[0022]各参数具体概念以及具体测试方案如下:
[0023]回中误差:舵机摇臂每次回到中间位置时的角度误差。测试方案:MCU发送控制指令至待测舵机3，使待测舵机3的摇臂随之左满舵、中立位置、右满舵三种状态反复切换，工业相机I对待测舵机3进行图像采集，经过图像处理得到回到舵机摇臂中间位置时的角度，经计算得到最终结果。
[0024]满舵角度:舵机摇臂满舵时的具体角度。测试方案:在测试回中误差的同时，可在待测舵机3满舵时用工业相机I记录下舵机摇臂当时的角度。
[0025]转动速率:舵机工作时摇臂的转动角速度。测试方案:设定工业相机I的每秒帧数，当舵机摇臂转动时对其采集图像，根据两帧图像之间的角度差得出舵机转动角速度。
[0026]最小转动死区:控制信号不使舵机摇臂运动的最大变化区域。测试方案:通过MCU使控制信号微小地变化，工业相机I记录待测舵机3摇臂的角度，当角度大于某个值时其控制信号的变化即为最小死区。
[0027]扭力:舵机静止时，外力在距舵机转盘中心ICM的地方使舵机摇臂运动时的力。测试方案:在力矩加载模块的减速电机7的作用下，连接件5缓慢向右移动，并施加力于待测舵机3的摇臂，力矩加载模块的压力传感器6可反馈即时的压力数据值MCU。同时工业相机I记录待测舵机3摇臂的角度，当角度变化大于设定值时即得到舵机的扭力。
[0028]非线性曲线参数:指当所测试的某个参数变化时，另一个参数随之变化的曲线图，比如脉冲宽度与舵机转动角度、电压与扭力、电压与转动速度之间的关系等。测试方案:改变某一测试参数的数值，记录下另一参数的变化情况。
【主权项】
1.民用无人机舵机性能自动测试装置，包括工业相机、夹具、连接件、压力传感器、减速电机、无弹力绳、直线滑块、弹力绳、直线滑轨和工作平台，其特征在于: 在工作平台上设置有用于夹装待测舵机的夹具，在所述待测舵机正上方安装工业相机，用以对待测舵机进行图像采集； 在工作平台下方安装有直线滑轨，直线滑块安装在直线滑轨中，所述压力传感器固定在所述直线滑块上，所述直线滑块的一端与弹力绳的一端连接，弹力绳的另一端固定在工作平台下方，直线滑块的另一端与无弹力绳的一端连接，无弹力绳的另一端缠绕在减速电机的输出轴上，减速电机的转动带动直线滑块在所述直线滑轨上平动；在所述压力传感器的悬空端固定有连接件，所述连接件穿过工作平台用于对舵机施加力矩。
【专利摘要】本实用新型涉及一种民用无人机舵机性能自动测试装置。本实用新型在工作平台上设置有用于夹装待测舵机的夹具，在所述待测舵机正上方安装工业相机。在工作平台下方安装有直线滑轨，直线滑块安装在直线滑轨中，压力传感器固定在所述直线滑块上，减速电机的转动带动直线滑块在直线滑轨上平动；在压力传感器的悬空端固定有连接件，所述连接件穿过工作平台用于对舵机施加力矩。本实用新型可实现了舵机静、动态性能的并行测试，能够更快速、高效、精确、无接触地自动测试舵机的性能参数，其能够有效提高舵机的测试效率，减少无人机的维护时间。
【IPC分类】G01M99/00
【公开号】CN204694484
【申请号】CN201520219491
【发明人】夏高裕, 骆懿, 许晓荣, 黄怡, 沈佳辉, 居艳
【申请人】杭州电子科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月13日
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