本公开总体上涉及大型柔性结构(如飞行器)的地面振动测试。更具体地说，本公开总体上涉及用于定位可调节电动振动器系统并将其与测试物品或飞行器的结构对准的系统和方法。
背景技术：
：：进行飞行器的地面振动测试以确定飞行器的结构振动特性(例如，模态频率、向量、阻尼)。然后将这些特性与通过分析模型预测的值进行比较，并且测试结果被用于改善模型以提高模型的保真度。随后模型被用于估计响应于施加的气动力颤振发生的可能性。一旦分析完成并且预测表明颤动不大可能发生，飞行员就驾驶飞行器并试图在一定范围的负荷、空速、和海拔条件下引起颤动响应。此范围包括整个飞行包线以及在此包线之外的点，以结论性地证明该飞行器不会发生颤动。在地面振动测试过程中，电动振动器可以被联接至飞行器以向飞行器提供激励输入(例如振动)。可以使用安装在飞行器上的各个位置的传感器(例如加速度计)测量飞行器对激励输入的动态响应。可以对动态响应分析并且可以计算结构性动态特性(例如，频率、阻尼、以及模态向量)。这些结果与通过飞行器的结构性动态分析预测的值进行比较。比较的结果可以用于验证和/或改善给定飞行器的结构性动态分析模型。飞行器地面振动测试使用相对于飞行器表面上的指定点定位并对准的电动振动器。电动振动器被定位和对准以使得电动振动器的中心轴线垂直于测试表面。电动振动器的定位和对准是困难的，因为电动振动器通常重量超过400磅并且可能停放在表面之上超过20英尺的高架平台上。传统上，电动振动器的基座停放在该平台上并且在电动振动器的位置通过锤子被微调之前通过强力被定位合适位置。由于这种限制，电动振动器的定位耗时、人类工程学不友好并且有损害飞行器以及周围环境的风险。因此，本领域需要的是用于在缩短的时间内在飞行器的测试物品下方精准定位电动振动器系统的系统和方法，这最小化对飞行器和工作人员造成伤害的风险水平。技术实现要素：在此公开的实例总体上涉及用于将电动振动器系统相对于待测结构上的激励点定位并对准的方法和装置。电动振动器系统包括基板、支撑板和锁定机构。基板包括联接至该基板的多个可滚动的万向滚珠单元。支撑板在其上支撑电动振动器和耳轴(trunnion)并被安置在基板的万向滚珠单元上，使得通过万向滚珠单元，支撑板可以相对于测试物品对准。一旦电动振动器系统位于希望位置中，电动振动器的弯曲部(flexure)与测试物品精准对准。所披露的电动振动器系统不使用精密部件并且耐受灰尘、污垢以及其他常存在于测试地点中的环境污染物。在一个实例中，公开一种飞行器振动器系统。飞行器振动器系统包括基板、支撑板和锁定机构。基板包括从其中镗孔穿过的多个孔和布置在其中的多个万向滚珠单元(balltransferunit)。多个万向滚珠单元通过孔联接至基板并经配置以滚动。支撑板具有安装在第一表面上的电动振动器。支撑板的第二表面通过至少一个万向滚珠单元联接至基板。支撑板被配置成相对于基板移动。在一个实例中，公开一种飞行器振动器系统。该飞行器振动器系统包括基板和支撑板。基板包括从其中镗孔穿过的多个孔以及布置在其中的多个电致动的万向滚珠单元。支撑板支撑飞行器振动器。支撑板被配置成安置在基板上并且当万向滚珠单元被电致动时相对于基板可移动。在一个实例中，公开一种用于测试结构的激励的方法。该方法包括电致动联接至基板的多个万向滚珠单元以及通过多个万向滚珠单元相对于基板定位支撑板直到达到希望位置。该方法进一步包括通过耳轴定位振动器直到达到希望位置以及垂直于该结构固定振动器的弯曲部轴线。该方法还包括将多个万向滚珠单元断电。附图说明图1示意性地示出根据一个实例的定位在飞行器下方的飞行器振动器系统的透视图。图2示意性地示出图1的飞行器振动器系统的放大透视图。图3示意性地示出图2的飞行器振动器系统的俯视图。图4A示意性地示出图2的飞行器振动器系统的万向滚珠单元的透视图。图4B示意性地示出图2的飞行器振动器系统的电致动的万向滚珠单元的透视图。图5示意性地示出图2的飞行器振动器系统的锁定机构的透视图。图6示意性地示出根据一个实例的用于测试结构的激励的方法的操作。具体实施方式在此公开的实例总体上涉及用于将电动振动器系统相对于待测结构上的激励点定位并对准的方法和装置。该电动振动器系统包括基板、支撑板和锁定机构。基板包括联接至该基板的多个可滚动的万向滚珠单元。支撑板在其上支撑电动振动器和耳轴并被安置在基板的万向滚珠单元上，使得通过万向滚珠单元，支撑板可以相对于测试物品对准。一旦电动振动器系统位于希望位置中，电动振动器的弯曲部可以与测试物品精准对准。所公开的电动振动器系统不使用精密部件并且耐受灰尘、污垢以及常存在于测试地点中的其他环境污染物。图1是飞行器10的透视图，该飞行器具有定位在其上的飞行器振动器系统100。在一些实例中，飞行器振动器系统100被定位在测试物品(例如飞行器机翼12)之下和/或与该测试物品对准。在测试和/或操作过程中，飞行器振动器系统100被联接至飞行器10的测试物品，如飞行器机翼12，以便将力和振动传送至飞行器10和/或飞行器机翼12。飞行器振动器系统100可以停放在平台102上。在一些实例中，平台102可以将飞行器振动器系统100升高以减小飞行器振动器系统100与测试物品之间的距离。在其他实例中，平台102在地面上的高度可以是可调节的或者固定的。图2示出图1的飞行器振动器系统100的放大视图。飞行器振动器系统100包括基板104。基板104可以联接至平台102，使得平台102支撑基板104。在一些实例中，基板104可以包括基板104的区段，这些区段可以被联接在一起以形成更大的基板104。在一些实例中，基板104可以包含铝材料、金属材料、钢材料和/或其合金或混合物。基板104包括在其中镗孔的多个孔106。孔106可以完全钻透基板104和/或部分钻透基板104。孔106被间隔开并形成网格图样。在一些实例中，孔106可以被间隔开以使得(例如)基板104的每英尺有大约一个至大约二十五个孔106。然而，预期到，孔106可以以任何合适的布置或图样形成。基板进一步包括多个万向滚珠单元108。万向滚珠单元108通过孔106联接至基板104。在一些实例中，万向滚珠单元108被插入基板104的孔106中。在一些实例中，每个万向滚珠单元108是锁定的万向滚珠单元。每个万向滚珠单元108的滚珠轴承件112经配置以滚动。在一些实例中，万向滚珠单元108是电致动的万向滚珠单元108。电致动的万向滚珠单元108被配置成当被电致动时滚动并且被配置成当被断电时抵抗移动。如此，电致动的万向滚珠单元108可以联接至电源114，该电源用于使万向滚珠单元108通电。在一些实例中，每个万向滚珠单元108的每个滚珠轴承件112电气联接至电源114。飞行器振动器系统100进一步包括支撑板120。在一些实例中，支撑板120可以包含铝材料、金属材料、钢材料和/或其合金或混合物。支撑板具有第一表面122和第二表面124，第二表面124与第一表面122相对。第一表面122和/或第二表面124可以是光滑的、铣削的、粗糙化的、机加工的、无光泽的、抛光的和/或有纹理的。支撑板120停放在和/或安置在基板104上，使得支撑板120通过至少一个万向滚珠单元108联接至基板104。支撑板120被配置成通过万向滚珠单元108在X方向、Y方向和/或旋转(侧滑)方向R上相对于基板104移动。在一些实例中，当电致动的万向滚珠单元108被电致动和/或通电时，支撑板120相对于基板104可移动。在一些实例中，支撑板120可以是圆形的。然而，预期支撑板可以具有任何合适的形状和/或厚度。在一些实例中，为适于方便运输，支撑板120可以包括支撑板120的区段，这些区段可以被联接在一起以形成更大的支撑板120。在一些实例中，耳轴130联接至支撑板120，使得耳轴130停放在支撑板120的第一表面122上。在一些实例中，耳轴130可以通过螺母和螺栓连接、焊接连接、螺钉连接和/或任何其他合适的连接装置联接至支撑板120。耳轴可以包含铝材料、钢材料、金属材料和/或其合金或混合物。耳轴130支撑位于其中的电动振动器140，使得电动振动器140可调节地联接至耳轴130。在一些实例中，耳轴130可以具有A框架形状，用于将电动振动器140支撑在其中。耳轴130具有至少一个枢轴点132以允许被支撑在耳轴130中的电动振动器140围绕电动振动器140的轴线A旋转。在一些实例中，耳轴130可以包括锁定机构(未示出)，用于将电动振动器140锁定在耳轴130中的合适位置，以使得电动振动器140被支撑在耳轴130中时不能围绕轴线A旋转。在一些实例中，电动振动器140可以联接至支撑板120的第一表面122。电动振动器140包括联接至电动振动器140的振动器臂142的弯曲部144。弯曲部144包括第一末端146和第二末端148。第一末端146与第二末端148相反。第一末端146联接至振动器臂142。第二末端148定位成垂直于飞行器10的结构(例如测试物品)，如飞行器机翼12。此外，通过将弯曲部144的第二末端148与该结构邻接(abut)，第二末端148联接至该结构(例如测试物品)。振动器臂142可以在与其联接的结构中引起所希望的频率。在一些实例中，在弯曲部144的第二末端148与该结构或测试物品之间可以布置介质(未示出)以保护该结构或使测试区域免受损伤(例如刮伤)。飞行器振动器系统100进一步包括锁定机构150。锁定机构150包括至少一个可移动夹紧机构152。在一些实例中，锁定机构150可以是焊接台肘节夹(weldtabletoggleclamp)。一旦支撑板120处于飞行器10的适当的测试物品下方的合适位置，夹紧机构152就将支撑板120与基板104固定。锁定机构的夹紧机构152可以将支撑板120联接至基板104，使得支撑板120不能通过万向滚珠单元108相对于基板104移动。夹紧机构152通过垂直于支撑板120的第一表面122施加力而将支撑板120联接至基板104，使得支撑板120通过万向滚珠单元108在基板104上施加法向力，从而抵抗支撑板120相对于基板104的移动。锁定机构150进一步包括至少一个轴销154(见图5)以用于将锁定机构150联接至基板104。如此，轴销154被插入基板104的至少一个孔106中以通过锁定机构150将支撑板120与基板104固定。预期到，虽然在图2中示出四个锁定机构150，但是在飞行器振动器系统100中可以使用任何数量的锁定机构150。飞行器振动器系统100进一步包括振动抑制机构160。在一个实例中，振动抑制机构160定位在平台102与基板104之间。振动抑制机构160阻尼、隔离和/或撤销由电动振动器140引起的振动，使得振动在传递至平台102之前被减小。对电动振动器140产生的振动进行抑制帮助避免飞行器振动器系统100的疲劳和/或故障，而且提高了用户或操作员的舒适度。在一些实例中，振动抑制机构160可以是不需要外部动力源或检测振动的传感器的弹簧系统和/或阻尼器系统。阻尼器系统可以是粘弹性材料(例如橡胶)以便耗散动能。在其他实例中，振动抑制机构160可以是衬垫，该衬垫用于吸收从电动振动器140通过飞行器振动器系统100所传递的振动。在一些实例中，振动抑制机构160可以是主动振动抑制系统，其被电气地控制并且依靠反馈电路(未示出)，该反馈电路包括振动测量传感器(例如加速度计)(未示出)、控制器(未示出)和电源(未示出)。通过补偿飞行器振动器系统100中的不平衡，振动抑制机构160减少和/或消除从电动振动器140通过飞行器振动器系统100的振动传递。图3示出图2的飞行器振动器系统100的俯视图。如图3中所示的，基板104中的孔106可以以网格形式间隔开。然而，这里考虑到基板104中的孔106可以以任何合适的形式布置，诸如，例如，圆形形式。此外，如图3中所示的，孔106可以延伸穿过基板104。然而，预期，在其他实例中，孔106可以不完全延伸穿过基板104。图4A示出根据一个实例的飞行器振动器系统100的万向滚珠单元108的透视图。在一些实例中，每个万向滚珠单元108可以是法兰安装的万向滚珠单元108。在一些实例中，每个万向滚珠单元108可以是锁定的万向滚珠单元108。每个万向滚珠单元108包括壳体110和滚珠轴承件112。壳体110经成型以使得壳体110可以至少部分地插入基板104的孔106中。滚珠轴承件112被布置在壳体110内。滚珠轴承件112部分地延伸到壳体110之外，使得滚珠轴承件112能够在其上支撑物体(如支撑板120)。每个滚珠轴承件112可以包含金属材料、金属材料的组合、合成材料和/或塑性材料。每个壳体110可以包含金属材料、金属材料的组合、合成材料和/或塑性材料。在一些实例中，所使用的每个滚珠轴承件112可以被选择性地锁定，使得仅某些选择的滚珠轴承件可以被阻止滚动。图4B示出飞行器振动器系统100的万向滚珠单元108的另一个实例的透视图。图4B的万向滚珠单元108是电致动的万向滚珠单元108。电致动的万向滚珠单元108被配置成当被电致动时滚动并且被配置成当被断电时抵抗移动。一旦使电致动的万向滚珠单元108断电，就禁止了支撑板120的移动，从而禁止了电动振动器140的移动。每个万向滚珠单元108包括壳体110和滚珠轴承件112。壳体110经成型使得壳体110可以至少部分地插入基板104的孔106中。滚珠轴承件112被设置在壳体110内。滚珠轴承件112部分地延伸到壳体110之外，使得滚珠轴承件112能够在其上支撑物体(如支撑板120)。每个滚珠轴承件112可以包含金属材料、金属材料的组合、合成材料和/或塑性材料。每个壳体110可以包含金属材料、金属材料的组合、合成材料和/或塑性材料。在一些实例中，所使用的每个电致动的万向滚珠单元108可以被选择性地锁定，这样仅某些选定的电致动的万向滚珠单元108可以滚动或可被阻止滚动。在此进一步地预期，万向滚珠单元108可以使用其他能量源来致动和/或停用。例如，万向滚珠单元108可以被气动地致动和停用、流体地致动和停用和/或液压地致动和停用。图5示出飞行器振动器系统100的一个示例性锁定机构150的透视图。锁定机构150包括至少一个可移动夹紧机构152以及用于将锁定机构150联接至基板104的至少一个轴销154。轴销154从锁定机构150垂直向外延伸，使得轴销154能够被插入到基板104的孔106中。在一些实例中，轴销154可以被部分地插入到基板104的孔106中，使得轴销154不延伸孔106的长度。然而，在其他实例中，轴销154可以延伸孔106的长度或延伸大于孔106的长度的长度。轴销154允许锁定机构150联接至基板104。轴销154可以在孔106内转动，使得夹紧机构152可以夹紧到支撑板120的所希望的区域上。在一些实例中，轴销154可以具有用于将轴销154锁定在孔106中的锁定件(未示出)。轴销154的锁定件可以被锁定，从而将轴销154固定在孔106中，但是将压力施加到夹紧机构152的肘节上。在一些实例中，锁定机构150可以是焊接台肘节夹和/或台安装C型夹。在其他实例中，锁定机构可以提供下推夹紧。图6示意性地示出根据在此描述的一个实例的用于测试结构的激励的方法600的操作。在一些实例中，该结构可以是飞行器10。在操作610处，电致动联接至基板的多个万向滚珠单元。电致动该多个万向滚珠单元包括从电源向该多个万向滚珠单元中的每个或一些供电。在操作620处，通过多个万向滚珠单元相对于基板定位支撑板直到达到希望位置。支撑板可以通过经由万向滚珠单元在基板上滚动以相对于基板移动。随着支撑板移动，通过支撑该支撑板，万向滚珠单元允许支撑板移动。在操作630处，通过耳轴定位振动器直到达到希望方向。振动器可以围绕振动器的轴线(例如振动器的水平轴线或侧滑轴线)定位。在一些实例中，振动器可以相对于耳轴倾斜，使得振动器的竖直轴线垂直于被测试的结构。振动器的弯曲部可以从振动器朝向结构延伸。在一些实例中，该振动器可以是电动振动器。在操作640处，将振动器的弯曲部垂直于被测试的结构固定。垂直于该结构固定振动器的弯曲部轴线允许振动器激励该结构。振动器可以操作性地连接至电源。振动器可以通过操作性地连接至振动器的控制器控制。在操作650处，多个万向滚珠单元被断电。个万向滚珠单元断电使支撑板相对于基板固定以便稳固支撑板。在一些实例中，支撑板可以通过夹紧机构固定至基板。夹紧机构进一步阻止支撑板相对于基板移动。此外，在一些实例中，支撑板120通过夹紧机构152联接至基板104，从而一旦支撑板120在测试物品的适当位置下方的合适位置，就将支撑板120与基板104固定。在一些实例中，夹紧机构152将支撑板120联接至基板104，使得支撑板120不能通过万向滚珠单元108相对于基板104移动。在一些实例中，在通过锁定机构150将支撑板120锁定在合适位置后，弯曲部144被部署并附接至测试物品。如果弯曲部144的位置不正确，则锁定机构150被释放并且万向滚珠单元108被通电以便改善弯曲部144的位置。此外，振动器被操作用于激励该结构。运行该振动器包括经由弯曲部轴线引起该结构的希望的频率。在将激励能量施加至该结构的过程中，数据可以被记录以便能够分析该结构的动态特性。一旦该结构的测试完成，电源可以从该振动器上移除。此外，该弯曲部可以从该结构处缩回。在一些实例中，在该结构的测试完成后，万向滚珠单元可以被电致动，以便使支撑板相对于基板移动并且使振动器移动至新的测试位置和/或存储位置。此外，在一些实例中，其中平台支撑基板、支撑板、耳轴以及振动器，该平台可以被升起、降下和/或移动以便恰当且高效地使振动器相对于下一个待测结构定位。本披露的益处包括简单可定位和可对准的飞行器振动器系统，在微调飞行器振动器相对于待测结构的位置时，该系统提供了时间和人力的减少。而且，利用简易致动的夹紧装置，飞行器振动器被快速固定合适位置，从而进一步缩短了所需的总时间。在更少的时间内实现振动器的更精准测试定位提供了成本降低并最小化测试每个结构所需的时间。此外，通过飞行器振动器系统的滑行移动，实现了对员工和技术人员的人机工程学和安全性益处。其他益处包括安全的工作环境、所需工具数量减少、外物损伤的可能性降低，从而降低成本并提高安全性，以及降低了对飞行器以及周围环境造成损伤的可能性。附加的益处包括，定位和使用该振动器系统不需要精密部件，从而使得来自灰尘、污垢、以及常在测试设施中(如飞行器库中)出现的其他环境污染物的潜在危害最小化。应注意，虽然整个本公开参考利用电动振动器进行地面振动测试的飞行器或飞行器结构，但是预期到，本公开可以用于针对各种大小的各种柔性结构的振动测试或其他地面测试需要。本发明的各种实例的描述是出于示例目的呈现的，但是不旨在穷尽或将本发明限制于所公开的实例。在不背离所描述的实例的范围和精神的条件下，对本领域的普通技术人员来说许多修改和变体将是明显的。在此使用的术语经过选择以便最佳地解释这些实例、实际应用或对市场上发现的技术的技术改进，或者以便使本领域的其他普通技术工人能够理解在此公开的实例。在下文中，参考此公开中呈现的实例。然而，本公开的范围不限于具体描述的实例。而是，不论是否针对不同的实例，以下特征和元件的任何结合被预期用于实现以及实施所预期的实例。此外，虽然在此披露的实例可以实现相比于其他可能方案或现有技术的优势，但是给定实例是否能实现具体的优势不限制本披露的范围。因此，以下的方面、特征、实例以及优势仅是示意性的并且不被考虑为所附权利要求书的元素或限制，除非在(一个或更多)权利要求中明确列出。同样地，提及“本发明”不应被解释为任何在此披露的发明主题的概括并且不应被考虑为所附权利要求的元素或限制，除非在(一个或更多)权利要求中明确列举。进一步，本公开包括根据以下条款所述的实施例：条款1.一种飞行器振动器系统，包括：基板，包括：从该基板中镗孔穿过的多个孔；和多个万向滚珠单元，该多个万向滚珠单元通过这些孔联接至该基板并且被配置成用于滚动；支撑板，该支撑板具有联接该支撑板的第一表面的电动振动器，其中，该支撑板的第二表面通过至少一个万向滚珠单元联接至该基板，并且其中，该支撑板被配置成相对于该基板移动；以及锁定机构。条款2.如条款1所述的飞行器振动器系统，其中，该锁定机构包括用于将该支撑板与该基板固定的至少一个可移动夹紧机构。条款3.如条款2所述的飞行器振动器系统，其中，该至少一个可移动夹紧机构通过至少一个孔联接至该基板。条款4.如条款1所述的飞行器振动器系统，其中万向滚珠单元包括锁定的万向滚珠单元。条款5.如条款1所述的飞行器振动器系统，其中每个万向滚珠单元包括：壳体；以及布置在该壳体中的滚珠轴承件，其中，该滚珠轴承件部分地延伸到该壳体之外。条款6.如条款1所述的飞行器振动器系统，其中，万向滚珠单元是电致动的万向滚珠单元，其被配置成当被电致动时滚动并且当被断电时抵抗移动。条款7.如条款1所述的飞行器振动器系统，其中，该支撑板进一步包括可调节地联接至该电动振动器以及联接至该支撑板的耳轴。条款8.如条款1所述的飞行器振动器系统，其中，该基板和该支撑板包含铝材料、钢材或其合金或混合物。条款9.如条款1所述的飞行器振动器系统，其中该多个孔以网格形式间隔开。条款10.如条款1所述的飞行器振动器系统，进一步包括振动抑制机构。条款11.如条款1所述的飞行器振动器系统，其中，该支撑板的第二表面是铣削表面。条款12.一种飞行器振动器系统，包括：基板，包括：从该基板中镗孔穿过的多个孔；以及多个电致动的万向滚珠单元；以及用于支撑飞行器振动器的支撑板，其中，该支撑板被配置成安置在该基板上并且当万向滚珠单元被电致动时相对于该基板可移动。条款13.如条款12所述的飞行器振动器系统，进一步包括：至少一个锁定机构，其用于在万向滚珠单元被断电时将该支撑板与该基板固定。条款14.如条款13所述的飞行器振动器系统，其中，该锁定机构是用于将该支撑板与该基板固定的可移动肘节夹。条款15.如条款13所述的飞行器振动器系统，其中，每个锁定机构通过至少一个孔联接至该基板。条款16.如条款12所述的飞行器振动器系统，其中每个万向滚珠单元包括：定位在该孔中的壳体；以及在该壳体中的滚珠轴承件，其中，该滚珠轴承件电气联接至电源，并且其中，该滚珠轴承件部分地延伸到该壳体之外。条款17.如条款12所述的飞行器振动器系统，进一步包括振动抑制机构。条款18.如条款12所述的飞行器振动器系统，其中该多个孔以网格形式间隔开。条款19.一种用于测试结构的激励的方法，包括：电致动联接至基板的多个万向滚珠单元；通过该多个万向滚珠单元相对于该基板定位支撑板直到达到希望位置；通过耳轴定位振动器直到达到希望位置；垂直于该结构固定振动器的弯曲部；以及将多个万向滚珠单元断电。条款20.如条款19所述的方法，进一步包括：通过夹紧机构将该支撑板与该基板固定；以及启动该振动器。虽然前述内容针对本发明的实例，但在不脱离本发明的基本范围的情况下可以想到本发明的其他和进一步的实例，并且本发明的范围通过下面的权利要求书确定。当前第1页1 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