CN111912592A - 凝视相机微振动试验设备与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种凝视相机微振动试验设备与方法,包括相机支座组件1、激振设备2、空气弹簧3以及二维转台基座5,所述相机支座组件1通过空气弹簧3连接二维转台基座5,所述激振设备2分别连接二维转台基座5与相机支座组件1,待试验凝视相机4安装在相机支座组件1上;本发明结构简单,操作方便,通过试验获取待试验凝视相机的微振动指标,辅助凝视相机产品的迭代设计与安装,提高其在轨微振动环境下的指向精度和成像性能;本发明能够有效减弱外界干扰振源的影响;本发明能够使待试验凝视相机产生6个自由度的振动激励,模拟在轨环境下的多个方向上的微振动情况。
Description
技术领域
本发明涉及振动试验领域,具体地,涉及一种凝视相机微振动试验设备与方法,尤其是一种凝视相机微振动试验成套设备及其试验方法。
背景技术
目前卫星运行过程中的凝视相机成像及指向定位性能要求越来越高,对凝视相机而言,卫星平台在载荷安装处的微振动响应对相机状态的影响十分明显。因此,为了提高凝视相机在轨微振动环境下的指向精度和成像性能,测试卫星微振动环境对凝视相机状态的影响,获取微振动指标,就显得尤为重要了。一种地球静止轨道面阵凝视相机多通道一体化测试***(专利号:CN201710399049.2)中提到的测试方法多为隔离和减少微振动的试验,无法完成多自由度拟真微振动环境下凝视相机的性能测试工作。因此,在二维转台的基础上,将微振动试验应用于图像高精度成像与指向中,提出利用整套凝视相机微振动试验设备,实现多自由度方向激振,获取凝视相机的微振动环境下的指标,从而辅助凝视相机产品的迭代设计与安装,保证产品准确性的同时,提高了工作效率。
公开号为CN209927397U的专利文献公开了一种振动试验台,包括台板和通过伸缩调节机构安装于该台板上的夹具,台板与夹具间设有夹持空间,该夹持空间内垫设防滑支撑垫块;夹具与台板间的间隙通过伸缩调节机构调节,并通过防滑支撑垫块与伸缩调节机构的配合将待测试件压紧如台板上,使对待测试件的夹持不受夹持头规格的限制,一个本实用新型中振动试验台可用于夹持多种不同规格的待测试件,有效解决了需要准备多种夹具,造成了夹具开发费用的提高,和准备多种规格夹具资源浪费,同时也解决了测试多种尺寸规格的待测试件时要频繁更换不同规格的夹具,选取夹具浪费时间,也影响测试效率的问题。但是该试验台不能模拟凝视相机在轨的卫星振动环境,因此不适用于对凝视相机进行振动试验。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种凝视相机微振动试验设备与方法。
根据本发明的一个方面,提供一种凝视相机微振动试验设备,包括相机支座组件、激振设备、空气弹簧以及二维转台基座,所述相机支座组件通过空气弹簧连接二维转台基座,所述激振设备分别连接二维转台基座与相机支座组件,待试验凝视相机安装在相机支座组件上。
优选地,所述相机支座组件包括L形连接板、侧板以及水平耳板,所述L形连接板的纵向部分为背板,所述L形连接板的横向部分为底板,底板底部连接空气弹簧,底板两侧连接水平耳板,所述侧板设置在L形连接板两侧并连接背板与底板,所述背板、侧板、水平耳板上均连接有激振设备;
待试验凝视相机的相机主体安装在L形连接板上,待试验凝视相机的喇叭形采集口朝向背板的背向一侧。
优选地,所述背板上的激振设备、侧板上的激振设备以及水平耳板上的激振设备在待试验凝视相机质心周围对称分布。
优选地,所述水平耳板的数量为多个,所述侧板的数量为多个。
优选地,所述激振设备包括激振器与激振器固定工装,所述激振器固定工装上设置有一个或多个激振器,所述激振器固定工装设置在二维转台基座上,所述激振器连接背板、侧板或水平耳板,所述背板上的激振设备、侧板上的激振设备以及水平耳板上的激振设备的作用方向相互垂直,能够使待试验凝视相机实现三个正交方向的平动与绕轴转动。
优选地,所述激振器成对安装在激振器固定工装上,所述激振器成对的连接在背板、侧板或水平耳板上。
优选地,所述空气弹簧的数量为一个或多个,所述空气弹簧包括可伸缩密闭容器与固定板,可伸缩密闭容器设置在两个固定板中间,其中一个固定板连接底板,另一个固定板连接二维转台基座。
优选地,所述二维转台基座包括圆柱底座与地基,所述圆柱底座设置在地基上,所述圆柱底座能够相对于地基旋转,所述相机支座组件通过空气弹簧设置在圆柱底座上,所述激振设备设置在圆柱底座和/或地基上。
优选地,还包括控制器,所述控制器信号连接激振设备,所述控制器能够控制激振设备的振动,通过控制成对的激振器的同步和异步振动实现凝视相机的平动和绕轴转动。
根据本发明的另一个方面,提供一种凝视相机微振动试验方法,采用所述的凝视相机微振动试验设备,包括如下步骤:
步骤1:试验状态建立:相机支座组件通过空气弹簧与二维转台基座连接起来,安装待试验凝视相机,圆柱底座固定不动,安装并调整激振设备;
步骤2:背景噪声及成像测试:在待试验凝视相机的测点进行振动数据采集,对试验环境的背景噪声进行测试,随后测试待试验凝视相机的成像功能;
步骤3:扫频与定频激励微振动试验,包括如下步骤:
步骤3.1:通过控制器给安装在三个正交方向上的成对激振器施加信号控制激振器振动,当对同一方向上成对激振器施加同频同相位信号时,产生直线往复平动;当对同一方向上成对激振器施加同频相位差π/2的信号时,产生绕轴往复转动;
步骤3.2:扫频分析待试验凝视相机的敏感频带,由激振器在对应频率信号下进行定频平动或转动激振,采集数据并保存;
步骤3.3:重复步骤3.1-3.2,完成多个工况的数据测量;
步骤4:停机拆卸设备:试验结束后,切断电源,完成对激振设备和相机支座组件的拆卸。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明结构简单,操作方便,通过试验可获取待试验凝视相机的微振动指标,从而辅助凝视相机产品的迭代设计与安装,并提高其在轨微振动环境下的指向精度和成像性能。
2、本发明采用了相机支座组件通过空气弹簧与二维转台基座连接的技术手段,使相机支座组件在空气弹簧的作用下能够隔绝大部分外界的振动,有效地减弱了外界干扰振源的影响。
3、本发明采用了在待试验凝视相机的质心周围对称分布多个激振设备,并使背板上的激振设备、侧板上的激振设备以及水平耳板上的激振设备的作用方向相互垂直的技术手段,能够使待试验凝视相机实现三个正交方向的平动与绕轴转动,即实现了待试验凝视相机6个自由度的振动激励,模拟了在轨环境下的待试验凝视相机多个方向上的微振动情况。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的立体结构示意图;
图2为本发明的右视结构示意图;
图3为本发明的主视结构示意图;
图4为本发明的俯视结构示意图;
图5为本发明的后视结构示意图。
图中示出:
1--相机支座组件 302--固定板
101--L形连接板 4--待试验凝视相机
102--侧板 401--喇叭形采集口
103--水平耳板 402--相机主体
2--激振设备 5--二维转台基座
201--激振器 501--圆柱底座
202--激振器固定工装 502--地基
3--空气弹簧 7--偏转角度
301--可伸缩密闭容器
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明公开了一种凝视相机微振动试验设备与方法,包括相机支座组件1、激振设备2、空气弹簧3和二维转台基座5。在二维转台基座5固定的基础上,通过空气弹簧3支撑相机支座组件1,再由3组激振设备2激励安装在相机支座组件1上的待试验凝视相机4,可使其产生6个自由度的微振动,模拟在轨环境下多个方向上的微振动情况。本发明通过试验可获取凝视相机的微振动指标,从而辅助凝视相机产品的迭代设计与安装,并提高其在轨微振动环境下的指向精度和成像性能。本发明的目的在于提出一种凝视相机微振动试验设备与方法,获取凝视相机的微振动指标以辅助产品迭代与设计,从而增强其成像与指向的准确性。
根据本发明提供的凝视相机微振动试验设备,如图1-5所示,包括相机支座组件1、激振设备2、空气弹簧3以及二维转台基座5,所述相机支座组件1通过空气弹簧3连接二维转台基座5,所述激振设备2分别连接二维转台基座5与相机支座组件1,待试验凝视相机4安装在相机支座组件1上。待试验凝视相机4是是性能验证试验待测件;所述相机支座组件1通过空气弹簧3连接二维转台基座5,使相机支座组件1在空气弹簧3的作用下能够隔绝大部分外界的振动,有效地减弱了外界干扰振源的影响。
所述相机支座组件1包括L形连接板101、侧板102以及水平耳板103,所述L形连接板101的纵向部分为背板,所述L形连接板101的横向部分为底板,底板底部连接空气弹簧3,底板两侧连接水平耳板103,所述侧板102设置在L形连接板101两侧并连接背板与底板,所述背板、侧板102、水平耳板103上均连接有激振设备2;待试验凝视相机4的相机主体402安装在L形连接板101上,待试验凝视相机4的喇叭形采集口401朝向背板的背向一侧。所述背板上的激振设备2、侧板上的激振设备2以及水平耳板103上的激振设备2在待试验凝视相机4质心周围对称分布。所述水平耳板103的数量为多个,所述侧板102的数量为多个。优选地,所述侧板102采用倾斜侧板。
所述激振设备2包括激振器201与激振器固定工装202,所述激振器固定工装202上设置有一个或多个激振器201,所述激振器固定工装202设置在二维转台基座5上,所述激振器201连接背板、侧板102或水平耳板103,所述背板上的激振设备2、侧板上的激振设备2以及水平耳板103上的激振设备2的作用方向相互垂直,能够使待试验凝视相机4实现三个正交方向的平动与绕轴转动。所述激振器201成对安装在激振器固定工装202上,所述激振器201成对的连接在背板、侧板102或水平耳板103上。激振设备2通过与侧板102、水平耳板103和背板104的组合安装,能够使待试验凝视相机4实现三个正交方向的平动与绕轴转动,即使待试验凝视相机4实现六个自由度的振动激励,模拟了在轨环境下的待试验凝视相机4多个方向上的微振动情况。
所述空气弹簧3的数量为一个或多个,所述空气弹簧3包括可伸缩密闭容器301与固定板302,可伸缩密闭容器301设置在两个固定板302中间,其中一个固定板302连接底板,另一个固定板302连接二维转台基座5。所述可伸缩密闭容器301内部充有压缩空气,
所述二维转台基座5包括圆柱底座501与地基502,所述圆柱底座501设置在地基502上,所述圆柱底座501能够相对于地基502旋转,所述相机支座组件1通过空气弹簧3设置在圆柱底座501上,所述激振设备2设置在圆柱底座501和/或地基502上。所述二维转台基座5是试验平台的基础。
本发明还包括控制器,所述控制器信号连接激振设备2,所述控制器能够控制激振设备2的振动,通过控制成对的激振器201的同步和异步振动实现凝视相机4的平动和绕轴转动。
根据本发明提供的凝视相机微振动试验方法,采用所述的凝视相机微振动试验设备,包括如下步骤:
步骤1:试验状态建立:相机支座组件1通过空气弹簧3与二维转台基座5连接起来,能够起到减弱外界干扰振源影响的作用;安装待试验凝视相机4,圆柱底座501固定不动,安装并调整激振设备2;优选地,激振设备2安装在装有待试验凝视相机4的圆柱底座501质心周围,此外,须检查数据采集能否顺利进行,清除杂物以确保现场试验条件;
步骤2:背景噪声及成像测试:在待试验凝视相机4的测点进行振动数据采集,对试验环境的背景噪声进行测试,随后测试待试验凝视相机4的成像功能;以保证后续试验顺利进行;
步骤3:扫频与定频激励微振动试验,包括如下步骤:
步骤3.1:通过控制器给安装在三个正交方向上的成对激振器201施加信号控制激振器201振动,当对同一方向上成对激振器201施加同频同相位信号时,产生直线往复平动;当对同一方向上成对激振器201施加同频相位差π/2的信号时,产生绕轴往复转动;
步骤3.2:扫频分析待试验凝视相机4的敏感频带,由激振器201在对应频率信号下进行定频平动或转动激振,采集数据并保存;
步骤3.3:重复步骤3.1-3.2,完成多个工况的数据测量;
步骤4:停机拆卸设备:试验结束后,切断电源,完成对激振设备2和相机支座组件1的拆卸;并妥善安放,然后清理现场。
实施例:
一种凝视相机微振动试验成套设备,如图1所示,其主要实施对象为凝视相机,相机支座组件1通过空气弹簧3隔绝了大部分振动,而激振设备2主要与相机支座组件1相接,安装于激振器固定工装202上,用于产生振动激励。
如图2所示,激振设备2中的激振器201,安装于激振器固定工装202上,均布于质心轴线两侧,用于施加整体平动和绕过质心的轴线偏转振动,当两个侧板102上的激振器201同步激励产生X方向的振动时,则它们异步激励时则产生绕Z轴的往复偏转振动。
如图3所示,当两个背板上的激振器201同步激励产生Y方向的振动时,则它们异步激励时则产生绕X轴的往复偏转振动。
如图4所示,当两个水平耳板103上的激振器201同步激励产生Z方向的振动时,则它们异步激励时则产生绕Y轴的往复偏转振动。
如图5所示,待试验凝视相机4的绕轴偏转振动,以X轴方向为例,是在空气弹簧3的弹性变形允许范围内,令其连接的相机支座组件1产生微小角度α的往复偏转角度7。
本发明在二维转台基座5的基础上,将微振动试验应用于图像高精度成像与指向中,提出利用整套凝视相机微振动试验设备,实现多自由度方向激振,获取凝视相机的微振动环境下的指标,从而辅助凝视相机产品的迭代设计与安装,保证产品准确性的同时,提高了工作效率。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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,仅是为了便于描述本申请和简化描述,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申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种凝视相机微振动试验设备,其特征在于,包括相机支座组件(1)、激振设备(2)、空气弹簧(3)以及二维转台基座(5),所述相机支座组件(1)通过空气弹簧(3)连接二维转台基座(5),所述激振设备(2)分别连接二维转台基座(5)与相机支座组件(1),待试验凝视相机(4)安装在相机支座组件(1)上。
2.根据权利要求1所述的凝视相机微振动试验设备,其特征在于,所述相机支座组件(1)包括L形连接板(101)、侧板(102)以及水平耳板(103),所述L形连接板(101)的纵向部分为背板,所述L形连接板(101)的横向部分为底板,底板底部连接空气弹簧(3),底板两侧连接水平耳板(103),所述侧板(102)设置在L形连接板(101)两侧并连接背板与底板,所述背板、侧板(102)、水平耳板(103)上均连接有激振设备(2);
待试验凝视相机(4)的相机主体(402)安装在L形连接板(101)上,待试验凝视相机(4)的喇叭形采集口(401)朝向背板的背向一侧。
3.根据权利要求2所述的凝视相机微振动试验设备,其特征在于,所述背板上的激振设备(2)、侧板上的激振设备(2)以及水平耳板(103)上的激振设备(2)在待试验凝视相机(4)质心周围对称分布。
4.根据权利要求1所述的凝视相机微振动试验设备,其特征在于,所述水平耳板(103)的数量为多个,所述侧板(102)的数量为多个。
5.根据权利要求1所述的凝视相机微振动试验设备,其特征在于,所述激振设备(2)包括激振器(201)与激振器固定工装(202),所述激振器固定工装(202)上设置有一个或多个激振器(201),所述激振器固定工装(202)设置在二维转台基座(5)上,所述激振器(201)连接背板、侧板(102)或水平耳板(103),所述背板上的激振设备(2)、侧板上的激振设备(2)以及水平耳板(103)上的激振设备(2)的作用方向相互垂直,能够使待试验凝视相机(4)实现三个正交方向的平动与绕轴转动。
6.根据权利要求5所述的凝视相机微振动试验设备,其特征在于,所述激振器(201)成对安装在激振器固定工装(202)上,所述激振器(201)成对的连接在背板、侧板(102)或水平耳板(103)上。
7.根据权利要求1所述的凝视相机微振动试验设备,其特征在于,所述空气弹簧(3)的数量为一个或多个,所述空气弹簧(3)包括可伸缩密闭容器(301)与固定板(302),可伸缩密闭容器(301)设置在两个固定板(302)中间,其中一个固定板(302)连接底板,另一个固定板(302)连接二维转台基座(5)。
8.根据权利要求1所述的凝视相机微振动试验设备,其特征在于,所述二维转台基座(5)包括圆柱底座(501)与地基(502),所述圆柱底座(501)设置在地基(502)上,所述圆柱底座(501)能够相对于地基(502)旋转,所述相机支座组件(1)通过空气弹簧(3)设置在圆柱底座(501)上,所述激振设备(2)设置在圆柱底座(501)和/或地基(502)上。
9.根据权利要求6所述的凝视相机微振动试验设备,其特征在于,还包括控制器,所述控制器信号连接激振设备(2),所述控制器能够控制激振设备(2)的振动,通过控制成对的激振器(201)的同步和异步振动实现凝视相机(4)的平动和绕轴转动。
10.一种凝视相机微振动试验方法,其特征在于,采用权利要求1-6任一项所述的凝视相机微振动试验设备,包括如下步骤:
步骤1:试验状态建立:相机支座组件(1)通过空气弹簧(3)与二维转台基座(5)连接起来,安装待试验凝视相机(4),圆柱底座(501)固定不动,安装并调整激振设备(2);
步骤2:背景噪声及成像测试:在待试验凝视相机(4)的测点进行振动数据采集,对试验环境的背景噪声进行测试,随后测试待试验凝视相机(4)的成像功能;
步骤3:扫频与定频激励微振动试验,包括如下步骤:
步骤3.1:通过控制器给安装在三个正交方向上的成对激振器(201)施加信号控制激振器(201)振动,当对同一方向上成对激振器(201)施加同频同相位信号时,产生直线往复平动;当对同一方向上成对激振器(201)施加同频相位差π/2的信号时,产生绕轴往复转动;
步骤3.2:扫频分析待试验凝视相机(4)的敏感频带,由激振器(201)在对应频率信号下进行定频平动或转动激振,采集数据并保存;
步骤3.3:重复步骤3.1-3.2,完成多个工况的数据测量;
步骤4:停机拆卸设备:试验结束后,切断电源,完成对激振设备(2)和相机支座组件(1)的拆卸。
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CN202010761331.2A CN111912592A (zh) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | 凝视相机微振动试验设备与方法 |
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