一种水下设备水洞实验六维测试平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种水下设备水洞实验六维测试平台，包括测试台、传感装置和控制系统；所述测试台包括支撑架、夹具和往复运动装置；所述往复运动装置安装在所述支撑架上；所述夹具与往复运动装置的连接板连接，用于固定被测物体；所述传感装置设置在所述夹具上，用于探测被测物体在水中所受的六个维度的力信号并转化为电信号；所述控制系统包括控制模块和信号采集及处理模块，所述控制模块用于控制所述往复运动装置运动；所述信号采集及处理模块与所述传感装置连接，用于采集和处理所述电信号。本实用新型结构简单，组装拆卸方便，工作安全可靠，夹具通用性强，可对多种水下设备工作指标进行测量。
【专利说明】
一种水下设备水洞实验六维测试平台
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种测试设备，具体涉及一种水下设备水洞实验六维测试平台。
【背景技术】
[0002]目前水下机器人性能测试主要在测试水池系统中进行，在水池中进行水下机器人动力、搭载能力、功耗、航速等性能的测试。目前国内的测试水池系统基本上都和船舶模型的水动力测试共用，很少有专门为水下机器人及其核心部件测试用的测试系统，因而水下机器人测试的代价很大。现在亟需一种专门用于测试水下设备在静水中和不同水流下的六维受力的水洞实验六维测试平台。该平台的设计要求是结构简单，便于拆卸和组装，夹具通用性强，可以适应于多种水下设备的测量，测试成本较低。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型解决的技术问题是，为水下设备的水洞实验提供一种六维测试平台。
[0004]为了解决上述问题，本实用新型提供一种水下设备水洞实验六维测试平台，包括测试台、传感装置和控制系统;所述测试台包括支撑架、夹具和往复运动装置;所述往复运动装置安装在所述支撑架上;所述夹具与往复运动装置的连接板连接，用于固定被测物体；所述传感装置设置在所述夹具上，用于探测被测物体在水中所受的六个维度的力信号并转化为电信号;所述控制系统包括控制模块和信号采集及处理模块，所述控制模块用于控制所述往复运动装置运动;所述信号采集及处理模块与所述传感装置连接，用于采集和处理所述电信号。
[0005]优选地，所述往复运动装置包括伺服电机、皮带传动机构、滑轨、滑块、行程开关；所述伺服电机和滑轨固定在所述支撑架上，所述伺服电机的输出轴通过所述皮带传动机构与所述滑块连接，输入端与所述控制模块连接;所述滑块设置在所述滑轨上，可沿所述滑轨滑动;所述行程开关为二个，分别安装在所述滑轨二端，用于限制所述滑块的活动范围；所述行程开关与所述控制模块连接。
[0006]优选地，所述控制模块包括直流电源、控制显示器、上位机、脉冲发生器和伺服电机控制器;所述直流电源为所述脉冲发生器、伺服电机控制器、伺服电机供电；所述控制显示器与所述上位机相连;所述上位机通过USB转485转换器与所述脉冲发生器相连;所述脉冲发生器与二个所述行程开关及所述伺服电机控制器连接;二个所述行程开关分别为正向极限开关和负向极限开关;所述伺服电机控制器与所述伺服电机相连。
[0007]优选地，所述信号采集及处理模块包括放大器、采集卡、RS485转换器;所述传感装置通过所述放大器与所述采集卡连接;所述采集卡通过所述RS485转换器与所述上位机相连。
[0008]优选地，所述伺服电机为直流伺服电机;所述皮带传动机构为同步带传动机构，所述滑块与所述同步带连接;所述夹具为通用夹具。
[0009]优选地，所述传感装置为能够采集X，Y，Z三个互相垂直方向的力信号和Mx，My，Mz三个互相垂直方向的扭矩信号的BSY-6F力传感器;所述采集卡为DFM206六路采集卡;所述上位机为PCl 04上位机;所述直流电源为DC24开关电源。
[0010]优选地，所述系统还设有急停开关;所述急停开关与所述脉冲发生器相连。
[0011]优选地，所述测试平台设有控制柜，所述直流电源、脉冲发生器、伺服电机控制器、采集卡、RS485转换器、放大器、上位机都安装在所述控制柜内；所述控制柜设有总开关、开机按钮;所述总开关、控制显示器、开机按钮、急停开关设置在控制柜面板上。
[0012]相对于现有技术，本实用新型有如下技术效果:
[0013]本实用新型的测试平台，可对水下设备(例如自治水下机器人(AUV)、推进器等)在静水中和不同水流下的六维受力进行采集。该平台结构简单，组装拆卸方便，工作安全可靠，夹具通用性强，可对多种水下设备工作指标进行测量。测量数据真实可靠，为水下设备的研发、生产提供可靠的数据基础和理论支持。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的机械结构部分示意图。
[0015]图2为本实用新型的控制柜外部示意图。
[0016]图3为本实用新型的控制柜内部示意图。
[0017]图4为本实用新型的传感器采集电路图。
[0018]图5为本实用新型的伺服电机控制电路图。
【具体实施方式】
[0019]下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0020]实施例一:
[0021]本实用新型提供了如附图1-5所示的一种水下设备水洞实验六维测试平台，包括测试台、传感装置11和控制系统;测试台包括支撑架1、夹具12和往复运动装置;往复运动装置安装在支撑架I上;夹具12为通用夹具(为了提高通用性，能够夹持不同被测物体)，与往复运动装置的连接板4连接，用于固定被测物体;传感装置11设置在夹具12上，用于探测被测物体在水中所受的六个维度的力信号并转化为电信号;控制系统包括控制模块和信号采集及处理模块，控制模块用于控制往复运动装置运动;信号采集及处理模块与传感装置11连接，用于采集和处理电信号。
[0022]优选地，往复运动装置包括伺服电机3、皮带传动机构、滑轨9、滑块10、行程开关8;伺服电机3为直流伺服电机;皮带传动机构为同步带传动机构，包括同步带5与同步带轮7，滑块10与同步带5连接。
[0023]伺服电机3和滑轨9固定在支撑架I上，伺服电机3的输出轴通过皮带传动机构与滑块10连接(同步带轮7安装于转轴6上，图中为了标示清楚，选择了另一端的转轴进行了标号)，输入端与控制模块连接;滑轨9通过安装在支撑架I两端的支座13来固定;滑块10设置在滑轨9上，可沿滑轨9滑动;行程开关8为二个，分别为正向极限开关和负向极限开关，分别安装在滑轨9 二端，用于限制滑块10的活动范围；行程开关8与控制模块连接。
[0024]优选地，控制模块包括直流电源19、控制显示器16、上位机25、脉冲发生器20和伺服电机控制器21;直流电源19为脉冲发生器20、伺服电机控制器21、伺服电机3供电;直流电源19为DC24开关电源;控制显示器16与上位机25相连;上位机25通过USB转485转换器与脉冲发生器20相连;脉冲发生器20与二个行程开关8及伺服电机控制器21连接;二个行程开关8;伺服电机控制器21与伺服电机3相连。
[0025]优选地，信号采集及处理模块包括放大器24、采集卡22、RS485转换器23;传感装置11通过放大器24与采集卡22连接;采集卡22通过RS485转换器23与上位机25相连。
[0026]优选地，传感装置11为能够采集X，Y，Z三个互相垂直方向的力信号和Mx，My，Mz三个互相垂直方向的扭矩信号的BSY-6F力传感器;采集卡22为DFM206六路采集卡;上位机25为PCl 04上位机。
[0027]优选地，系统还设有急停开关18;急停开关18与脉冲发生器20相连。
[0028]优选地，测试平台设有控制柜14，直流电源19、脉冲发生器20、伺服电机控制器21、采集卡22、RS485转换器23、放大器24、上位机25都安装在控制柜14内；控制柜14设有总开关15、开机按钮17 ;总开关15、控制显示器16、开机按钮17、急停开关18设置在控制柜14面板上。
[0029]当伺服电机3运转时，同步带轮7旋转，同步带带动着连接板4和滑块10运动，从而实现与连接板4固定在一起的传感装置11、夹具12和被测物体移动。通过上位机25的控制，移动速度(调节范围:O?lm/s)、运动方式(1.点动模式，2.单步模式，3.自动往返模式，4.单次往返模式，5.按此往返模式，6.按键回零单方向模式，7.前进回零往返模式，8.单方向运动模式)可以根据需要进行相应的设定，当连接板4运动到两端的极限位置时，触碰到安装在两端的行程开关8，运动停止，说明单次测试完成，在测试过程中按下急停开关18，测试过程立即终止，若要进行下一次测量，必需复位急停开关18。测试过程中被测物体完全置于静止的水中，运动时与静止的水产生相对运动，从而来模拟水流对被测设备的作用效果。
[0030]本实用新型的测试平台，可对水下设备(例如AUV、推进器等)在静水中和不同水流下的六维受力进行采集。该平台结构简单，组装拆卸方便，工作安全可靠，夹具通用性强，可对多种水下设备工作指标进行测量。测量数据真实可靠，为水下设备的研发、生产提供可靠的数据基础和理论支持。
[0031]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种水下设备水洞实验六维测试平台，其特征在于:包括测试台、传感装置和控制系统；所述测试台包括支撑架、夹具和往复运动装置;所述往复运动装置安装在所述支撑架上;所述夹具与往复运动装置的连接板连接，用于固定被测物体;所述传感装置设置在所述夹具上，用于探测被测物体在水中所受的六个维度的力信号并转化为电信号;所述控制系统包括控制模块和信号采集及处理模块，所述控制模块用于控制所述往复运动装置运动；所述信号采集及处理模块与所述传感装置连接，用于采集和处理所述电信号。2.如权利要求1所述的一种水下设备水洞实验六维测试平台，其特征在于: 所述往复运动装置包括伺服电机、皮带传动机构、滑轨、滑块、行程开关;所述伺服电机和滑轨固定在所述支撑架上，所述伺服电机的输出轴通过所述皮带传动机构与所述滑块连接，输入端与所述控制模块连接;所述滑块设置在所述滑轨上，可沿所述滑轨滑动;所述行程开关为二个，分别安装在所述滑轨二端，用于限制所述滑块的活动范围；所述行程开关与所述控制模块连接。3.如权利要求2所述的一种水下设备水洞实验六维测试平台，其特征在于: 所述控制模块包括直流电源、控制显示器、上位机、脉冲发生器和伺服电机控制器;所述直流电源为所述脉冲发生器、伺服电机控制器、伺服电机供电；所述控制显示器与所述上位机相连;所述上位机通过USB转485转换器与所述脉冲发生器相连;所述脉冲发生器与二个所述行程开关及所述伺服电机控制器连接;二个所述行程开关分别为正向极限开关和负向极限开关;所述伺服电机控制器与所述伺服电机相连。4.如权利要求3所述的一种水下设备水洞实验六维测试平台，其特征在于: 所述信号采集及处理模块包括放大器、采集卡、RS485转换器； 所述传感装置通过所述放大器与所述采集卡连接;所述采集卡通过所述RS485转换器与所述上位机相连。5.如权利要求3-4中任一项所述的一种水下设备水洞实验六维测试平台，其特征在于: 所述伺服电机为直流伺服电机;所述皮带传动机构为同步带传动机构，所述滑块与所述同步带连接;所述夹具为通用夹具。6.如权利要求5所述的一种水下设备水洞实验六维测试平台，其特征在于: 所述传感装置为能够采集X，Y，Z三个互相垂直方向的力信号和Mx，My，Mz三个互相垂直方向的扭矩信号的BSY-6F力传感器;所述采集卡为DFM206六路采集卡;所述上位机为PC104上位机;所述直流电源为DC24开关电源。7.如权利要求3所述的一种水下设备水洞实验六维测试平台，其特征在于: 所述系统还设有急停开关;所述急停开关与所述脉冲发生器相连。8.如权利要求6所述的一种水下设备水洞实验六维测试平台，其特征在于: 所述系统还设有急停开关;所述急停开关与所述脉冲发生器相连。9.如权利要求8所述的一种水下设备水洞实验六维测试平台，其特征在于: 所述测试平台设有控制柜，所述直流电源、脉冲发生器、伺服电机控制器、采集卡、RS485转换器、放大器、上位机都安装在所述控制柜内；所述控制柜设有总开关、开机按钮；所述总开关、控制显示器、开机按钮、急停开关设置在控制柜面板上。
【文档编号】G01M10/00GK205538154SQ201620172677
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月8日
【发明人】刘贵杰, 刘鹏, 穆为磊, 刘展文, 王新宝, 于敬东, 王安忆, 徐蕾
【申请人】中国海洋大学, 青岛森科特智能仪器有限公司