一种无人机动力系统测试台的制作方法

本实用新型涉及无人机检测设备技术领域，更具体地，涉及一种无人机动力系统测试台。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，其是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合一些肮脏或危险的任务。无人机按照应用领域可分为军用与民用。目前无人机在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等等领域获得了广泛的应用。

无人机的动力系统是无人机最重要的组成部分，动力系统的性能决定了无人机的载重能力和续航能力，如果动力系统出现异常，将会导致无人机无法正常工作，甚至坠机，造成经济损失和人员损伤。因此，在无人机正式飞行前或在无人机更换动力系统之后，都需要对无人机的动力系统进行测试，以保证无人机的飞行过程中不会出现动力系统工作异常的情况。

电机、螺旋桨、电调被广泛应用为无人机的动力执行单元，作为无人机的重要部件，其匹配性、效率及可靠性直接关系到无人机的性能与安全。同时如果高负荷运行时电机铁损、铜损增大，发热严重，电机内部热膨胀系数不同导致结构应力和气隙的微小变化，会导致动态响应慢及噪音增大。因此测试动力系统在一定负载下运行时效率随时间衰减的变化也具有极其重要的意义。

现有技术中，一般是通过电子秤或拉力计等装置来检测无人机的动力系统的参数，这种检测方法依靠人工测量，不仅检测效率较低且误差较大。

有鉴于此，需要提供一种新的技术方案以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种无人机动力系统测试台的新技术方案。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种无人机动力系统测试台，包括：

传输机构，传输机构包括传输轴，传输轴被配置为用于传递待测动力系统的力学特征，力学特征包括待测动力系统的推力及扭矩；

压力传感器，压力传感器与传输轴连接，压力传感器被配置为用于检测待测动力系统的推力；

扭矩传感器，扭矩传感器与传输轴连接，扭矩传感器被配置为用于检测待测动力系统的扭矩；

定位机构，压力传感器及扭矩传感器与定位机构固定连接；传输轴可沿轴向滑动地与定位机构连接，定位机构被配置为对压力传感器、扭矩传感器及传输轴提供支撑；

数据采集主板，数据采集主板与压力传感器及扭矩传感器分别电连接，数据采集主板被配置为用于采集压力传感器及扭矩传感器检测到的力学特征。

可选地，传输轴为具有台阶面的阶梯轴，传输轴的台阶面抵接在压力传感器上。

可选地，传输轴包括第一端连接待测动力系统的第一传输轴以及与第一传输轴的第二端同轴固定连接的第二传输轴，第一传输轴的轴径大于第二传输轴的轴径。

可选地，第二传输轴远离第一传输轴的一端穿过压力传感器后与扭矩传感器连接，压力传感器抵接在第一传输轴的第二端端头位置处。

可选地，定位机构包括传输轴固定组件，传输轴固定组件包括第一直线轴承、第二直线轴承及轴承套，轴承套套接在第一直线轴承及第二直线轴承的外部，传输轴穿过第一直线轴承及第二直线轴承设置；定位机构还包括传感器固定套，传感器固定套固定套接在压力传感器及扭矩传感器的外部。

可选地，定位机构还包括相连接的机架与定位板，机架对定位板提供支撑，定位板上沿其长向依次开设有与轴承套相匹配的第一定位槽及与传感器固定套相匹配的第二定位槽，轴承套设置在第一定位槽内，传感器固定套设置在第二定位槽内。

可选地，传输机构还包括第一卡簧垫片及第二卡簧垫片，第一传输轴上沿周向开设有第一卡槽及第二卡槽，第一卡槽及第二卡槽分别位于传输轴固定组件的两外侧，第一卡簧垫片卡接在第一卡槽内，第二卡簧垫片卡接在第二卡槽内。

可选地，传输机构还包括连接键，第一传输轴与第二传输轴的连接处侧表面开设有匹配的盲孔，连接键插接在盲孔内。

可选地，传输机构还包括联轴器及转接件，传输轴远离待测动力系统的一端与联轴器的第一端插接，联轴器的第二端与转接件的第一端插接，转接件的第二端与扭矩传感器插接；传输轴与联轴器之间、联轴器与转接件之间以及转接件与扭矩传感器之间均不会发生相对转动。

可选地，无人机动力系统测试台还包括转接机构，转接机构用于将传输机构与待测动力系统连接，转接机构包括转接盘及法兰盘，法兰盘与传输轴连接，法兰盘与转接盘通过紧固件连接，转接盘与待测动力系统连接。

可选地，无人机动力系统测试台还包括转速及风速监测机构，转速及风速监测机构包括：

第一调节支架，第一调节支架被配置为能够相对传输轴做水平平移运动；

第二调节支架，第二调节支架设置在第一调节支架上，第二调节支架被配置为能够沿第一调节支架相对传输轴做垂直平移运动；

与待测动力系统相对设置的转速监测仪，转速监测仪设置在第一调节支架上；

与待测动力系统相对设置的风速监测仪，风速监测仪设置在第二调节支架上；

转速监测仪及风速监测仪分别与数据采集主板电连接。

可选地，第一调节支架包括横杆及竖杆，转速监测仪设置在竖杆上，竖杆的底端滑动设置在横杆上。

可选地，转速及风速监测机构还包括第一滑块与第二滑块，横杆的上表面开设有第一滑槽，竖杆的底端通过第一滑块与第一滑槽滑动连接；竖杆面向传输轴的一侧开设有第二滑槽，第二调节支架通过第二滑块与第二滑槽滑动连接。

可选地，无人机动力系统测试台还包括测温探头和/或防护网，测温探头分别与待测动力系统及数据采集主板连接；防护网设置在传输机构远离待测动力系统的一侧。

本实用新型的无人机动力系统测试台，由于集成了压力传感器及扭矩传感器，并且设置有数据采集主板，通过压力传感器及扭矩传感器感知电机的扭矩及螺旋桨的推力，将力学特征转换为电学信号，然后数据采集主板对电学信号进行采集，因此能够准确自动获取螺旋桨的推力及电机的扭矩，无需人工值守，测量准确且效率很高。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型一种无人机动力系统测试台的部分结构分解示意图；

图2为本实用新型一种无人机动力系统测试台的部分结构剖示图；

图3为本实用新型一种无人机动力系统测试台的主体结构示意图；

图4为本实用新型一种无人机动力系统测试台中转速及风速监测机构的结构示意图；

图5为本实用新型一种无人机动力系统测试台中转速及风速监测机构的分解结构示意图；

图6为本实用新型一种无人机动力系统测试台中转速及风速监测机构的整体结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参考图1-图3，本实用新型实施例提供了一种无人机动力系统测试台。该无人机动力系统测试台包括传输机构，传输机构包括传输轴1，传输轴1为具有台阶面的阶梯轴，传输轴1被配置为用于传递待测动力系统的力学特征，在本实施例中，待测动力系统包括电机a以及与电机a的输出轴连接的螺旋桨b，力学特征包括螺旋桨b的推力及电机a的扭矩；还包括压力传感器2，压力传感器2与传输轴1连接且传输轴1的台阶面抵接在压力传感器2上，压力传感器2被配置为用于检测螺旋桨b的推力；还包括扭矩传感器3，扭矩传感器3与传输轴1连接，扭矩传感器3被配置为用于检测电机a的扭矩；还包括定位机构，压力传感器2及扭矩传感器3与定位机构固定连接；传输轴1可沿轴向滑动地与定位机构连接，以保证传输轴1能够将螺旋桨b的推力及电机a的扭矩传递给压力传感器2及扭矩传感器3；定位机构被配置为对压力传感器2、扭矩传感器3及传输轴1提供支撑；还包括数据采集主板4，数据采集主板4与压力传感器2及扭矩传感器3分别电连接，数据采集主板4被配置为用于采集压力传感器2及扭矩传感器3检测到的力学特征。

本实用新型实施例的无人机动力系统测试台由于集成了压力传感器2及扭矩传感器3，并且设置有数据采集主板4，通过压力传感器2及扭矩传感器3感知电机a的扭矩及螺旋桨b的推力，将力学特征转换为电学信号，然后数据采集主板4对电学信号进行采集，因此能够准确自动获取螺旋桨b的推力及电机a的扭矩，无需人工值守，测量准确且效率很高。

在一个实施例中，传输轴1、压力传感器2及扭矩传感器3均为同轴连接，以保证待测动力系统的力学特征传递的准确性。具体地，传输轴1远离待测动力系统的一端穿过压力传感器2后与扭矩传感器3连接，且压力传感器2抵接在传输轴1的台阶面上。

在一个实施例中，传输轴1包括第一端连接待测动力系统中电机a的第一传输轴101以及与第一传输轴101的第二端同轴固定连接的第二传输轴102，第一传输轴101的轴径大于第二传输轴102的轴径；第二传输轴102远离第一传输轴101的一端穿过压力传感器2后与扭矩传感器3连接，压力传感器2抵接在第一传输轴101的第二端端头位置处。具体地，可以在第一传输轴101的第二端沿轴向开设花键槽，并且将第二传输轴102靠近第一传输轴101的一端设置为与花键槽相匹配的花键轴，然后使第二传输轴102插接在第一传输轴101的花键槽内，这样将第一传输轴101与第二传输轴102连接的同时确保两者之间不会发生相对转动，以保证电机a扭矩的传递。当然，第一传输轴101与第二传输轴102还可以采用平键连接。第一传输轴101与第二传输轴102的连接处侧表面开有匹配的盲孔，两者连接之后，采用连接键12插入到盲孔内形成过盈配合，起到预紧的作用，保证第一传输轴101与第二传输轴102连接的稳固性。如上设置轴径一大一小的两根传输轴，既能保证第一传输轴101与第二传输轴102之间具有能够抵接压力传感器2的台阶面，并且安装方便。

在一个实施例中，定位机构包括传输轴固定组件5，传输轴固定组件5包括第一直线轴承501、第二直线轴承502及轴承套503，轴承套503套接在第一直线轴承501及第二直线轴承502的外部，传输轴穿过第一直线轴承501及第二直线轴承502设置，第一直线轴承501的外部为远离第一直线轴承501的轴线的外侧，第二直线轴承502的外部为远离第二直线轴承502的轴线的外侧。第一直线轴承501及第二直线轴承502的设置对传输轴提供支撑的同时确保传输轴能够在第一直线轴承501及第二直线轴承502内能够相对自由地活动以传递待测动力系统的力学特征，轴承套503对第一直线轴承501及第二直线轴承502提供支撑固定作用。

在一个实施例中，定位机构还包括传感器固定套6，传感器固定套6固定套接在压力传感器2及扭矩传感器3的外部，以对压力传感器2及扭矩传感器3提供支撑作用。

在一个实施例中，定位机构还包括相连接的机架与定位板7，机架对定位板7提供支撑，定位板7上沿其长向依次开设有与轴承套503相匹配的第一定位槽及与传感器固定套6相匹配的第二定位槽，轴承套503设置在第一定位槽内，传感器固定套6设置在第二定位槽内。具体地，在一个实施例中，机架可以包括底板8及支撑架9，支撑架9竖直连接在底板8的上表面，支撑架9可根据需要设置两根以上，定位板7连接在支撑架9的顶部。在一个实施例中，数据采集主板4设置在底板8上。

在一个实施例中，传输机构还包括第一卡簧垫片10及第二卡簧垫片11，第一传输轴101上沿周向开设有第一卡槽1011及第二卡槽1012，第一卡槽1011及第二卡槽1012分别位于传输轴固定组件5的两外侧，传输轴固定组件5的一个外侧为靠近待测动力系统的一侧，传输轴固定组件5的另一个外侧为靠近压力传感器2的一侧。第一卡簧垫片10卡接在第一卡槽1011内，第二卡簧垫片11卡接在第二卡槽1012内。第一卡簧垫片10及第二卡簧垫片11对第一传输轴101在传输轴固定组件5内的滑动起到了两侧限位的作用。

在一个实施例中，传输机构还包括联轴器13及转接件14，传输轴远离待测动力系统的一端与联轴器13的第一端插接，联轴器13的第二端与转接件14的第一端插接，转接件14的第二端与扭矩传感器3插接；传输轴与联轴器13之间、联轴器13与转接件14之间以及转接件14与扭矩传感器3之间均不会发生相对转动。具体地，传输轴远离待测动力系统的一端与联轴器13的第一端以及联轴器13的第二端与转接件14的第一端均为过盈配合，以保证传输轴与联轴器13之间、联轴器13与转接件14之间均不会发生相对转动；转接件14的第二端为板状结构，扭矩传感器3上开设有矩形槽，转接件14的板状结构插接在扭矩传感器3的矩形槽内，以保证两者之间不会发生相对转动。

在一个实施例中，无人机动力系统测试台还包括转接机构，转接机构用于将传输机构与待测动力系统连接，转接机构包括转接盘15及法兰盘16，法兰盘16与传输轴连接，具体地，法兰盘16的一侧插接在第一传输轴101靠近待测动力系统的一端端部，法兰盘16与转接盘15通过紧固螺丝连接，转接盘15与待测动力系统的电机a连接。

由于此动力系统测试台在组装时是将轴承套503、传感器固定套6焊接在定位板7上的(焊接工艺可以确保连接的牢固性及避免螺丝紧固零件产生的动态滑移振动)，在几何结构上要求电机a、转接盘15、法兰盘16、传输轴1、压力传感器2、扭矩传感器3的中心轴线必须同轴确保测试精度，因此如果传输轴1使用一根传输轴，则组装轴承套503、传感器固定套6部件后再进行焊接控制工艺精度会比较困难，而使用两根同轴连接的传输轴可以避免上述问题。

参考图4-图6所示，在一个实施例中，无人机动力系统测试台还包括转速及风速监测机构，转速及风速监测机构包括第一调节支架17，第一调节支架17被配置为能够相对传输轴做水平平移运动；还包括第二调节支架18，第二调节支架18设置在第一调节支架17上，第二调节支架18被配置为能够沿第一调节支架17相对传输轴做垂直平移运动；还包括与待测动力系统相对设置的转速监测仪19，转速监测仪19设置在第一调节支架17上，具体地，转速监测仪19通过第一固定架29安装在第一调节支架17上；还包括与待测动力系统相对设置的风速监测仪20，风速监测仪20设置在第二调节支架18上；转速监测仪19及风速监测仪20分别与数据采集主板4电连接。转速监测仪19可以采用高精度光电二极管，以监测螺旋桨b转动时的转速。风速监测仪20可以采用空速计，以监测螺旋桨b转动时的空气来流速度。风速监测仪20设置在第二调节支架18上，具体地，风速监测仪20通过第二固定架30安装在第二调节支架18上，其不仅能够相对待测动力系统做前后水平移动，还可以做上下垂直移动，这样就可以测量不同位置处测螺旋桨b转动时的空气来流速度，实现测量的全面性和灵活性。

在一个实施例中，第一调节支架17包括横杆171及竖杆172，其中横杆171与底板8平行对接并通过紧固件固定；转速监测仪19设置在竖杆172上，竖杆172的底端滑动设置在横杆171上，竖杆172可以在横杆171上沿水平方向滑动，以实现第一调节支架17相对传输轴做水平平移运动，使风速监测仪20可以测量距离螺旋桨b不同水平距离处的空气来流速度。在具体的例子中，横杆171可以包括通过连接件173及紧固件相连的两段以上。

在一个实施例中，转速及风速监测机构还包括第一滑块21与第二滑块22，第一滑块21及第二滑块22可以为t型滑块；横杆171的上表面开设有第一滑槽，竖杆172的底端通过第一滑块21与第一滑槽滑动连接，横杆171的上表面为横杆171水平朝上的表面；竖杆172面向传输轴的一侧开设有第二滑槽，第二调节支架18通过第二滑块22与第二滑槽滑动连接。具体地，转速及风速监测机构还包括第一直角连接件23及第二直角连接件24，竖杆172的底端通过第一直角连接件23与横杆171连接，第一直角连接件23的第一段搭接在竖杆172上并通过紧固螺丝固定，第一直角连接件23的第二段搭接在横杆171上，第一滑块21设置在第一滑槽内且位于第一直角连接件23的第二段底部，第一直角连接件23的第二段及第一滑块21通过吊环螺栓25紧固；第二调节支架18通过第二直角连接件24与竖杆172连接，第二直角连接件24的第一段搭接在第二调节支架18上并通过紧固螺丝固定，第二直角连接件24的第二段搭接在竖杆172上，第二滑块22设置在第二滑槽内且位于第二直角连接件24的第二段内侧，第二直角连接件24的第二段及第二滑块22通过吊环螺栓25紧固。具体地，横杆171、竖杆172及第二调节支架18可以均采用2020方管，方管上自身具有滑动所需的滑槽结构，并且方管可以减少该测试台的占地面积，便于拆卸与搬运；底板8的侧部也可以搭接方管，以提高整个测试台的稳定性。

在一个实施例中，无人机动力系统测试台还包括测温探头26，测温探头26分别与待测动力系统的电机a及数据采集主板4连接。具体地，测温探头26的一端连接在数据采集主板4上，需要测温时，测温探头26的另一端搭接在电机a上，用于测量电机a工作时的温度。在一个实施例中，无人机动力系统测试台还包括用于监测待测动力系统的电压及电流的主板28，主板28设置在底板8上。因此，该测试台除了可以监测待测动力系统的力学特征、转速及空气来流速度外，还可以监测温度、输入电压、输入电流，数据采集主板4获取所有参数后将数据反馈到pc端上位机，可以高频次地记录所有参数值，并且可以输出各参数对应的曲线，比较各参数之间的内在关系，直观地判断最高效率点的位置，从而可以给整体研发提供最佳的设计方案。

在一个实施例中，无人机动力系统测试台还包括防护网27，防护网27设置在传输机构远离待测动力系统的一侧。防护网27为钢丝防护网，其可以预防紧急情况，避免出现人员伤害。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。