[发明专利]模拟微重力环境的缆绳振动特征参数地面测量装置及方法

说明书

本发明涉及模拟微重力环境的缆绳振动特征参数地面测量装置及方法，测量装置包括直线电机、试验台、第一三维转台、第二三维转台、水平相机和竖直相机，所述试验台和第一三维转台分别与所述直线电机的动子相连接并由动子带动在竖直方向直线运动，所述水平相机安装在所述第一三维转台上并水平朝向所述试验台上方布置；所述竖直相机通过第二三维转台安装在所述直线电机顶部并竖直朝向所述试验台上侧面布置。本发明的测量装置可以模拟空间微重力环境，可以为试验样品提供微重力环境，与试验样品的使用环境一致，数据真实可靠；该装置可以每隔几分钟测试一组缆绳、试验块a和试验块b的位移和角度数据，数据采集效率高，通过多次测量取平均值，可以减少误差，计算出准确的缆绳振动特征参数数据。

技术领域

本发明涉及缆绳振动特征参数测量相关技术领域，具体涉及一种模拟微重力环境的缆绳振动特征参数地面测量装置及方法，即在地面模拟微重力环境，测量缆绳的振动特征参数。

背景技术

期刊《机械科学与技术》中的“空间主动隔振系统的缆绳刚度测试装置”给出了空间缆绳刚度的测量装置，但是该装置没有模拟微重力环境。“空间主动隔振系统的缆绳刚度测试装置”公开了一套缆绳刚度测试装置。该测试系统主要由桁架结构、光学平台、六维位移台、六维力和力矩传感器、控制器、工控机、显示器、LabVIEW软件等组成。六维位移台由1个三轴位移台、1个旋转台、2个倾斜台以及2个直角固定块组成。如图2所示，它的安装顺序从左到右依次为2个直角块、1个倾斜台、1个倾斜台、1个旋转台、1个三轴位移台。六维位移台的三轴位移台在三个方向的位移、1个旋转台的旋转、2个倾斜台的倾斜分别驱动，3个方向的位移和3个方向的旋转没有耦合，每次都使六维位移台沿一个自由度方向运动。缆绳刚度测试的基本原理为：缆绳一端与六维力和力矩传感器相连，力和力矩传感器固定在桁架结构上，另一端与六维位移台上的直角块固定，实验过程中缆绳处于自由松弛状态，六维位移台带动缆绳一端仅沿一个自由度作低速往复运动，另一端的六维力和力矩传感器测量缆绳所受的力和力矩，并通过LabVIEW软件存储到.txt文档中。然后数据导入到Matlab，绘出线缆的位移、转角与力和力矩的关系，并用最小二乘法拟合求解斜率，即缆绳刚度。

“空间主动隔振系统的缆绳刚度测试装置”公开的一套缆绳刚度测试装置，该装置在地面有重力的环境下测试缆绳刚度。缆绳一端与桁架结构固定，另一端通过六维力和力矩传感器与六维位移台，缆绳悬置在空中，受地球重力影响，通过该装置测试的数据与微重力环境下的测试数据有误差。该装置每次使六维位移台沿一个自由度方向运动，用六维力和力矩传感器采集力或力矩值，用最小二乘法拟合求解斜率，即缆绳在该自由度上的刚度。但是在空间使用的缆绳实际工况是在六个自由度同时运动，在六个自由度上受的力与力矩相互耦合，关联性强，需要同时测量，因此通过该装置测试的数据与空间微重力环境下缆绳的受力情况不相符。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种模拟微重力环境的缆绳振动特征参数地面测量装置及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种模拟微重力环境的缆绳振动特征参数地面测量装置，包括直线电机、试验台、第一三维转台、第二三维转台、水平相机和竖直相机，所述试验台和第一三维转台分别与所述直线电机的动子相连接并由动子带动在竖直方向直线运动，所述水平相机安装在所述第一三维转台上并水平朝向所述试验台上方布置；所述竖直相机通过第二三维转台安装在所述直线电机顶部并竖直朝向所述试验台上侧面布置。

本发明的有益效果是：本发明的测量装置可以模拟空间微重力环境，可以为试验样品提供微重力环境，与试验样品的使用环境一致，数据真实可靠；该装置可以每隔几分钟测试一组缆绳、试验块a和试验块b的位移和角度数据，数据采集效率高，通过多次测量取平均值，可以减少误差，计算出准确的缆绳振动特征参数数据。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述试验台通过支架安装在所述直线电机的动子上，所述支架一端位于所述试验台径向方向的外侧，所述第一三维转台安装在所述支架的一端。