一种用于无人飞行器IMU振动检测的优化分析平台的制作方法

一种用于无人飞行器imu振动检测的优化分析平台
【技术领域】
1.本发明涉及无人机振动检测技术，尤其涉及一种用于无人飞行器imu振动检测的优化分析平台。


背景技术：

2.随着科技的发展，无人机被广泛运用到生活的各个领域中，既可以作为侦察机、靶机和察打一体机，又可以用在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、测绘、电力巡检、救灾等等领域，大大的拓展了无人机的用途。
3.但是，现有的工业级无人机，由于用途类型、尺寸、结构、飞行任务、距离、环境涉及多种多样，导致对飞行控制的要求各不相同；但有一点，无论无人机如何变化，对飞行控制器的稳定性要求反而要求越来越严格，特别是对飞行控制器中惯性导航仪的稳定性，要求能够针对不同的机型或飞行环境做出适用性的调整。
4.目前，惯性导航仪(imu)作为飞行控制器中的重要传感器，飞行过程中不断检测当前的加速度、角速度等数据，为飞行器姿态提供准确数据；但在无人飞行器飞行过程中，受外来环境影响大时会将多余振动输入至惯性导航仪(imu)中，并有可能与本身减震机构产生共振，导致控制器的控制不能达到控制要求，产生错误输出，轻则导致飞机姿态不稳定，严重会导致飞机失去控制坠机。
5.因此，迫切需要一个振动平台来模拟无人机的飞行振动(噪声)以检测飞行控制器的稳定性，提高产品的可靠性。


技术实现要素：

6.本发明提供一种结构简单、控制方便，自动化获取相关数据，模拟飞行环境、有效提高惯性导航仪可靠性的用于无人飞行器imu振动检测的优化分析平台。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
8.一种用于无人飞行器imu振动检测的优化分析平台，用于模拟飞行控制器在特定飞行转速下的振动情况来测试多种惯性导航仪减震措施和根据采集的数据用于飞控控制器的分析，包括电子调速器、飞行控制器和缓冲底座，所述电子调速器和飞行控制器分别安装固定于所述缓冲底座上；
9.所述缓冲底座上安装有至少采用一级减振处理的缓冲机构，该缓冲机构的顶端同步固定安装有一水平设置的无刷电机固定板，所述无刷电机固定板底面固定安装有一无刷电机，所述无刷电机固定板上表面固定安装有对飞行控制器模拟不同振动频率进行微调的可调甩块组件；
10.所述无刷电机固定板上侧还安装有通过多个立柱相对所述可调甩块组件悬空设置的放置平台，所述放置平台上表面的一侧安装有基准惯性导航仪或双被测惯性导航仪，所述放置平台上表面的另一侧安装有用于模拟飞行控制器飞行状态的被测惯性导航仪，所述基准惯性导航仪或双被测惯性导航仪与所述被测惯性导航仪分别通过数据线连接所述
飞行控制器。
11.优选地，所述缓冲机构包括多组立柱缓冲组件和二级缓冲组件，在缓冲底座上安装有至少三组呈立柱状平行间隔分布、对模拟的振动通过伸缩弹性形变进行初级减振缓冲的立柱缓冲组件；
12.所有所述立柱缓冲组件顶端同步固定安装有一水平设置、且中空的缓冲底板，所述缓冲底板周向外围安装有至少三组均匀分布、对模拟的振动通过橡胶弹簧进行二级减振缓冲的二级缓冲组件。
13.优选地，所述缓冲底板中心中空设置，所述无刷电机固定安装于所述无刷电机固定板底面、且其下端由所述缓冲底板中心穿设而过。
14.优选地，每组所述立柱缓冲组件包括挂载支柱、一级缓振下柱、腰鼓螺旋弹簧和一级缓振上柱，所述挂载支柱竖直的固定于所述缓冲底座上，所述腰鼓螺旋弹簧的下端通过插套连接的一级缓振下柱与所述挂载支柱顶端固定连接，所述腰鼓螺旋弹簧的上端通过插套连接的一级缓振上柱直接承接安装于所述缓冲底板下侧。
15.优选地，每组所述二级缓冲组件包括二级缓振下弹片、球形缓振橡胶圈、二级缓振上弹片和销接铝柱，所述二级缓振下弹片内侧端固定连接于所述缓冲底板上侧并斜向上向外延伸，所述二级缓振上弹片与所述二级缓振下弹片相对应、且内侧端固定连接于所述无刷电机固定板下侧，所述球形缓振橡胶圈位于所述二级缓振下弹片与所述二级缓振上弹片的外端之间、且三者之间通过销接铝柱穿套锁紧。
16.优选地，所述可调甩块组件包括甩块座、甩块和甩绳，所述甩绳固定于所述甩块外侧端，所述甩块座固定安装于所述无刷电机固定板上侧、且其外侧端开设有与甩块配合并用于调节振动幅值的调节槽。
17.优选地，所述无刷电机通过通讯电缆与所述电子调速器和所述飞行控制器分别电连接。
18.本发明的有益效果是：
19.本发明针对现有成品飞行控制器或者在研飞行控制器安装应用在不同飞行器类型上时(单双发固定翼、单、双、多旋翼机)，不同飞行器种类在实际飞行时都会产生特定振动(噪声)，利用本发明技术可以低成本、快速、准确模拟出特定振动以及分析，进而针对性为调整飞行控制器软件滤波、硬件滤波提供测试依据。
20.在本发明中，通过在实验室中，设置一个的振动测试平台，并采用双级的减振结构设置，通过可调甩块组件和可控转速无刷电机，与放置平台上的基准惯性导航仪或双被测惯性导航仪、被测惯性导航仪有效配合，通过设定转速程序快速模拟对应类型无人飞行器的工作转速，判断当前减震机构在无人飞行器工作转速范围附近是否产生不良共振，通过不同减震分析对比，避开共振区间，提高陀螺仪工作的稳定性。
【附图说明】
21.图1是本发明的爆炸结构示意图；
22.图2是本发明的前视立体结构示意图；
23.图3是本发明的后视部分立体结构示意图；
24.图4是本发明双级减振结构的立体结构示意图；
25.附图标记：
26.1、电子调速器；2、飞行控制器；3、缓冲底座；4、立柱缓冲组件；40、挂载支柱；41、一级缓振下柱；42、腰鼓螺旋弹簧；43、一级缓振上柱；5、缓冲底板；6、二级缓冲组件；60、二级缓振下弹片；61、球形缓振橡胶圈；62、二级缓振上弹片；63、销接铝柱；7、无刷电机固定板；8、电源线；9、无刷电机；10、可调甩块组件；100、甩块座；1000、调节槽；1001、飞控电源线；101、甩块；11、立柱；12、放置平台；13、基准惯性导航仪或双被测惯性导航仪；14、被测惯性导航仪。
【具体实施方式】
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。
28.一种用于无人飞行器imu振动检测的优化分析平台，如图1至图4所示，用于模拟飞行控制器2在特定飞行转速下的振动情况来测试多种惯性导航仪减震措施和根据采集的数据用于飞控控制器的分析，包括电子调速器1、飞行控制器2和缓冲底座3，电子调速器1和飞行控制器2分别安装固定于缓冲底座3上；缓冲底座3上安装有采用双级减振处理的缓冲机构，缓冲机构包括多组立柱缓冲组件和二级缓冲组件，其中，缓冲底座3周向安装有四组呈立柱状平行间隔分布于四角、对模拟的振动通过伸缩弹性形变进行初级减振缓冲的立柱缓冲组件4；所有立柱缓冲组件4顶端同步固定安装有一水平设置、且中空的缓冲底板5，缓冲底板5周向外围安装有四组均匀分布、对模拟的振动通过橡胶弹簧进行二级减振缓冲的二级缓冲组件6。
29.继续如图1至图4所示，所有二级缓冲组件6顶端同步固定安装有一水平设置的无刷电机固定板7，无刷电机固定板7底面固定安装有一下端由缓冲底板5中心穿设而过、并按照既定程序工作的无刷电机9，其中既定程序载入到基准飞控里，通过电子调速器1和飞行控制器2将特定调速信号从电调输出至无刷电机9，且该无刷电机9通过电源线8与外部电源连接。在无刷电机固定板7上表面固定安装有对飞行控制器2模拟不同振动频率进行微调的可调甩块组件10，在无刷电机固定板7上侧还安装有通过四个立柱11相对可调甩块组件10悬空设置的放置平台12，该放置平台12上表面的一侧安装有基准惯性导航仪13，放置平台12上表面的另一侧安装有用于模拟飞行控制器2飞行状态的被测惯性导航仪14，其中，基准惯性导航仪13和被测惯性导航仪14分别通过数据线(图中未示)连接飞行控制器2。当然，该实施例中的基准惯性导航仪13还可以采用双被测惯性导航仪替换。
30.工作时，通过无刷电机9搭配可调甩块组件10产生振动，模拟飞行控制器2在特定飞行转速下的振动情况，产生激励，测试多种惯性导航仪(imu)的减震措施，并根据采集的数据通过飞控控制器分析，得出减振效果，有效优化陀螺仪的设计方案。
31.如图1至图4所示，每组立柱缓冲组件4包括挂载支柱40、一级缓振下柱41、腰鼓螺旋弹簧42和一级缓振上柱43，挂载支柱40竖直的固定于缓冲底座3上，腰鼓螺旋弹簧42的下端通过插套连接的一级缓振下柱41与挂载支柱40顶端固定连接，腰鼓螺旋弹簧42的上端通过插套连接的一级缓振上柱43直接承接安装于缓冲底板5下侧。
32.继续如图1至图4所示，每组二级缓冲组件6包括二级缓振下弹片60、球形缓振橡胶圈61、二级缓振上弹片62和销接铝柱63，二级缓振下弹片60内侧端固定连接于缓冲底板5上侧并斜向上向外延伸，二级缓振上弹片62与二级缓振下弹片60相对应、且内侧端固定连接于无刷电机固定板7下侧，球形缓振橡胶圈61位于二级缓振下弹片60与二级缓振上弹片62的外端之间、且三者之间通过销接铝柱63穿套锁紧。该可调甩块组件10包括甩块座100和甩块101，甩块座100固定安装于无刷电机固定板7上侧、且其外侧端开设有与甩块101配合并用于调节振动幅值的调节槽1000，该甩块座100上还安装有用于记录基准振动数据的飞行控制器，飞行控制器通过飞控电源线1001连接外部电源。该平台测试时，启动程序后，飞行控制器2控制无刷电机9以不同转速增加振动频率，造成谐振激励，每跑完一阶段转速后，飞控处理器会记录出分析报告，从而判断当前减震机构的优化效果。其中，飞行控制器2自动记录被测惯性导航仪14(imu)数据后自动分析，具体包括以下步骤：
33.1、收集目标无人飞行器运行的大致转速(如4000rpm)；
34.2、通过程序代码写入10段阶梯转速(3500-4500rpm，每100rpm为1梯段)；
35.3、将被测惯性导航仪14(imu)与被测惯性导航仪14(imu)左右对称放置于放置平台12上，数据线接入飞行控制器2；
36.4、启动设备后，无刷电机9根据程序达到制定阶梯转速运行，直至结束；
37.5、然后，飞行控制器2将分析后的数据存入sd卡，再将sd卡接入电脑查看分析数据，判断当前减震机构存在的缺陷并进一步地优化。
38.达到通过不同减震分析对比，避开共振区间，有效提高陀螺仪工作的稳定性。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.以上所述实施例只是为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种用于无人飞行器im u振动检测的优化分析平台，用于模拟飞行控制器在特定飞行转速下的振动情况来测试多种惯性导航仪减震措施和根据采集的数据用于飞控控制器的分析，其特征在于，包括电子调速器、飞行控制器和缓冲底座，所述电子调速器和飞行控制器分别安装固定于所述缓冲底座上；所述缓冲底座上安装有至少采用一级减振处理的缓冲机构，该缓冲机构的顶端同步固定安装有一水平设置的无刷电机固定板，所述无刷电机固定板底面固定安装有一无刷电机，所述无刷电机固定板上表面固定安装有对飞行控制器模拟不同振动频率进行微调的可调甩块组件；所述无刷电机固定板上侧还安装有通过多个立柱相对所述可调甩块组件悬空设置的放置平台，所述放置平台上表面的一侧安装有基准惯性导航仪或双被测惯性导航仪，所述放置平台上表面的另一侧安装有用于模拟飞行控制器飞行状态的被测惯性导航仪，所述基准惯性导航仪或双被测惯性导航仪与所述被测惯性导航仪分别通过数据线连接所述飞行控制器。2.根据权利要求1所述的一种用于无人飞行器imu振动检测的优化分析平台，其特征在于：所述缓冲机构包括多组立柱缓冲组件和二级缓冲组件，在缓冲底座上安装有至少三组呈立柱状平行间隔分布、对模拟的振动通过伸缩弹性形变进行初级减振缓冲的立柱缓冲组件；所有所述立柱缓冲组件顶端同步固定安装有一水平设置、且中空的缓冲底板，所述缓冲底板周向外围安装有至少三组均匀分布、对模拟的振动通过橡胶弹簧进行二级减振缓冲的二级缓冲组件。3.根据权利要求2所述的一种用于无人飞行器imu振动检测的优化分析平台，其特征在于：所述缓冲底板中心中空设置，所述无刷电机固定安装于所述无刷电机固定板底面、且其下端由所述缓冲底板中心穿设而过。4.根据权利要求2所述的一种用于无人飞行器imu振动检测的优化分析平台，其特征在于：每组所述立柱缓冲组件包括挂载支柱、一级缓振下柱、腰鼓螺旋弹簧和一级缓振上柱，所述挂载支柱竖直的固定于所述缓冲底座上，所述腰鼓螺旋弹簧的下端通过插套连接的一级缓振下柱与所述挂载支柱顶端固定连接，所述腰鼓螺旋弹簧的上端通过插套连接的一级缓振上柱直接承接安装于所述缓冲底板下侧。5.根据权利要求2所述的一种用于无人飞行器imu振动检测的优化分析平台，其特征在于：每组所述二级缓冲组件包括二级缓振下弹片、球形缓振橡胶圈、二级缓振上弹片和销接铝柱，所述二级缓振下弹片内侧端固定连接于所述缓冲底板上侧并斜向上向外延伸，所述二级缓振上弹片与所述二级缓振下弹片相对应、且内侧端固定连接于所述无刷电机固定板下侧，所述球形缓振橡胶圈位于所述二级缓振下弹片与所述二级缓振上弹片的外端之间、且三者之间通过销接铝柱穿套锁紧。6.根据权利要求1所述的一种用于无人飞行器imu振动检测的优化分析平台，其特征在于：所述可调甩块组件包括甩块座、甩块和甩绳，所述甩绳固定于所述甩块外侧端，所述甩块座固定安装于所述无刷电机固定板上侧、且其外侧端开设有与甩块配合并用于调节振动幅值的调节槽。7.根据权利要求1所述的一种用于无人飞行器imu振动检测的优化分析平台，其特征在
于：所述无刷电机通过通讯电缆与所述电子调速器和所述飞行控制器分别电连接。

技术总结
本发明公开的一种用于无人飞行器IMU振动检测的优化分析平台，包括电子调速器、飞行控制器和缓冲底座，所述缓冲底座上安装有至少采用一级减振处理的缓冲机构，该缓冲机构的顶端同步固定安装有一水平设置的无刷电机固定板，无刷电机固定板底面安装有无刷电机，无刷电机固定板上表面固定安装有可调甩块组件；无刷电机固定板上侧还安装有通过多个立柱悬空设置的放置平台，放置平台上表面安装有基准惯性导航仪或双被测惯性导航仪与被测惯性导航仪；实现模拟飞行控制器在特定飞行转速下的振动情况来测试多种惯性导航仪减震措施和根据采集的数据用于飞控控制器的分析。的数据用于飞控控制器的分析。的数据用于飞控控制器的分析。


技术研发人员：何嘉舜 李浩 梅粲文 谭立鹏 陈梓燊
受保护的技术使用者：珠海紫燕无人飞行器有限公司
技术研发日：2023.03.03
技术公布日：2023/6/7