CN207472420U - 无人机振动测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无人机振动测试装置，包括主体和将所述主体可拆卸地固定在无人机上的辅助结构；所述主体包括：陀螺仪、控制模块、存储模块以及数据传输模块；陀螺仪，用于采集第一振动数据；控制模块，用于控制所述陀螺仪的启停，还用于接收并处理所述第一振动数据以输出第二振动数据；存储模块，用于接收并存储所述控制模块输出的所述第二振动数据；数据传输模块，用于通过所述控制模块将存储在所述存储模块中的所述第二振动数据输出至外部设备；上述无人机振动测试装置，体积小且重量轻，可搭载在飞行中的无人机上，实现在飞行过程中采集振动数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机领域，特别是涉及一种无人机振动测试装置。
背景技术
无人机的振动性能对无人机的正常工作有较大影响，例如在航拍领域，对于无人机的振动性能有着严格的限制。传统技术中，无人机振动测试使用的设备体积较大，若安装在无人机上会干扰无人机的正常飞行，进而影响无人机的振动测试结果。因此无人机的振动测试基本在实验室内进行，而不便于在飞行时实时采集无人机的振动数据，导致根据振动数据得到的检测结果与实际飞行中的振动情况有较大差异。
实用新型内容
基于此，有必要针对无人机振动测试装置体积过大的问题，提供一种轻便小巧的无人机振动测试装置。
一种无人机振动测试装置，包括主体和将主体可拆卸地固定在无人机上的辅助结构；
主体包括：陀螺仪、控制模块、存储模块以及数据传输模块；
陀螺仪，用于采集第一振动数据；
控制模块，用于控制陀螺仪的启停，还用于接收并处理第一振动数据以输出第二振动数据；
存储模块，用于接收并存储控制模块输出的第二振动数据；
数据传输模块，用于通过控制模块将存储在存储模块中的第二振动数据输出至外部设备；
其中，控制模块分别与陀螺仪、控制模块、存储模块连接。
在其中一个实施例中，数据传输模块包括有线数据传输模块或无线数据传输模块。
在其中一个实施例中，有线数据传输模块包括USB接口模块。
在其中一个实施例中，无线数据传输模块包括WiFi模块或移动通信模块。
在其中一个实施例中，陀螺仪包括九轴陀螺仪。
在其中一个实施例中，还包括与外部电源连接的稳压模块，用于为控制模块和陀螺仪提供稳定的电压。
在其中一个实施例中，控制模块包括I2C接口或SPI接口，I2C接口或SPI接口用于分别根据I2C或SPI通讯协议使控制模块与陀螺仪之间建立连接以传输数据。
在其中一个实施例中，还包括PCB板，控制模块、存储模块以及数据传输模块通过表面贴装的方式固定在PCB板上。
在其中一个实施例中，控制模块包括远程控制模块，用于接收无人机的远程控制信号以实现陀螺仪跟随无人机同步启停。
在其中一个实施例中，辅助结构包括粘性部件、扣接部件、夹持部件、捆绑部件中的至少一种。
上述无人机振动测试装置，体积小且重量轻，可搭载在飞行中的无人机上，实现在飞行过程中采集振动数据。
附图说明
图1为一个实施例中无人机振动测试装置应用环境图；
图2为一个实施例中无人机振动测试装置应用环境图；
图3为一个实施例中无人机振动测试装置的原理框图；
图4为一个实施例中无人机振动测试装置的原理框图；
图5为一个实施例中控制模块中控制芯片的电路原理图；
图6为一个实施例中存储模块中存储芯片的电路原理图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示。
本申请提供一种无人机振动测试装置100，该装置可拆卸地固定在无人机200的待测部位上，用于采集并存储无人机200待测部位的振动数据。例如，在无人机200进行飞行振动测试前，将该装置固定在无人机200待测部位上，上电后，该装置开始采集振动数据，无人机200装配该装置在天空飞行。飞行过程中，无人机振动测试装置100采集并存储振动数据。
如图2所示，无人机振动测试装置100可将存储的振动数据输出至外部设备300，如计算机、移动智能终端等。从而通过外部设备300进一步计算分析振动数据以得到无人机200的振动测试结果，由此反映无人机200飞行时的振动情况。
如图3所示。
该无人机振动测试装置包括主体110和将主体110可拆卸地固定在无人机上的辅助结构(图中未示出)。
主体110包括：陀螺仪113、控制模块115、存储模块117以及数据传输模块118。
陀螺仪113，用于采集第一振动数据。
控制模块115，用于控制陀螺仪113的启停，还用于接收并处理第一振动数据以输出第二振动数据。
存储模块117，用于接收并存储控制模块115输出的第二振动数据。
数据传输模块118，用于将第二振动数据输出至外部设备。
其中，控制模块115分别与陀螺仪113、控制模块115、存储模块117连接。
陀螺仪113是一种常见的角运动检测传感器，可用于检测并采集运动中的振动数据，所以利用陀螺仪113可以将无人机飞行时微量的振动采集回来。在一个实施例中，陀螺仪113可以是微机械陀螺仪(MEMS gyroscope)，微机械陀螺仪一般利用振动来诱导和探测科里奥利力，因此微机械陀螺仪内没有旋转部件、不需要轴承。相比于传统的陀螺仪，微机械陀螺仪体积小、重量轻，适合于对安装空间和重量要求严格的场合。
在一个实施例中，陀螺仪113可选择三轴、六轴、九轴陀螺仪等。优选地，陀螺仪113选择九轴陀螺仪。九轴陀螺仪包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计。相比于三轴、六轴，采用九轴陀螺仪采集第一振动数据更加具体全面，从而使得分析该第一振动数据后反映出的无人机振动情况更接近无人机在飞行中的实际振动情况。可选地，陀螺仪113包括MPU9150芯片。
可选地，陀螺仪113的数量可以是一个或两个以上。例如，陀螺仪113的数量为三个时，可以将三个陀螺仪113分别放在三个不同的检测部位，实现同时检测并采集三个不同部位的第一振动数据的功能，从而实现了同时采集多个待测部位的第一振动测试数据的功能，因此，通过分析多个待测部位的多个第一振动数据可以得到无人机多个部位的振动测试结果，更全面地反映了无人机飞行时的振动情况。
可选地，当陀螺仪113数量为多个时，可选择将多个陀螺仪113对称地安装在无人机上。例如，在无人机的各个对称的螺旋桨连接轴处对称安装陀螺仪113，从而防止因安装陀螺仪113导致无人机受力不均衡，减少了无人机振动测试装置对正常飞行的影响。
控制模块115，用于控制陀螺仪113的启停，还用于接收并处理第一振动数据以输出第二振动数据。控制模块115由于采用低功耗、小型化封装的微控制单元，减小了装置的体积。
当控制模块115与多个陀螺仪113连接时，控制模块115还用于接收汇总多个陀螺仪113采集到的多个第一振动数据，并将其处理后输出多个第二振动数据。
在一个实施例中，控制模块115还包括远程控制模块(图中未示出)，用于接收无人机的远程控制信号以实现陀螺仪113跟随无人机同步启停。在无人机领域中，除了具备自主飞行能力的无人机，往往需通过遥控信号控制空中飞行的无人机的起落。远程控制模块可用于接收发送给无人机的遥控信号，并根据遥控信号控制陀螺仪113跟随无人机同步启停。由此可在需要进行振动测试时(即无人机飞行时)控制陀螺仪113采集第一振动数据，在不需要进行振动测试时(即无人机降落后)控制陀螺仪113停止采集第一振动数据。如此可根据条件灵活控制陀螺仪113的启停，减小了无人机振动测试装置的不必要的能耗。
存储模块117，用于接收并存储控制模块115输出的第二振动数据。存储模块117中包括的存储芯片类型不限。可采用体积小巧、重量轻的存储芯片。例如，存储芯片可以是2908-05WB-MG记忆芯片。采用存储模块117，可对陀螺仪113采集到的实时数据进行实时存储，从而实现在无人机飞行过程中采集振动数据。
在一个实施例中，控制模块115与陀螺仪113之间可以通过I2C通讯协议建立连接以传输数据。I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它以1根串行数据线(SDA)和1根串行时钟线(SCL)实现了双工的同步数据传输。具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。因此，控制模块115与陀螺仪113之间使用I2C通信协议连接简化了电路，有助于减小装置体积。
在一个实施例中，控制模块115与陀螺仪113之间可以通过SPI通讯协议建立连接以传输数据。SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便。因此，控制模块115与陀螺仪113之间使用SPI通信协议连接简化了电路，有助于减小装置体积。
在一个实施例中，控制模块115包括I2C接口(图中未示出)，I2C接口用于根据I2C通讯协议使控制模块115与陀螺仪113之间建立通讯连接以传输第一振动数据。其中，I2C接口可以为一个或多个。
在一个实施例中，控制模块115包括SPI接口(图中未示出)，SPI接口用于根据SPI通讯协议使控制模块115与陀螺仪113之间建立通讯连接以传输第一振动数据。其中SPI接口可以为一个或多个。
需要说明的是，该装置中其他模块之间也可通过I2C或SPI通讯协议建立连接以传输数据。
数据传输模块118，用于通过控制模块115将存储在存储模块117中的第二振动数据输出至外部设备。其中，数据传输模块118与控制模块115连接，通过控制模块115输出存储在存储模块117中的第二振动数据。数据传输模块118、控制模块115、存储模块117之间的数据传输协议可以是I2C或SPI通讯协议。通过设置数据传输模块118使得装置自身无需专门设置装置对测试数据进行显示输出，以及对初步采集到的第二振动数据进行进一步分析处理。从而保证了装置体积的小巧。例如，外部设备可以是计算机、移动智能终端等，测试产生的数据中的第二测试数据可通过数据传输模块118传输到计算机中，再通过计算机中各类软件处理第二测试数据数据以得到无人机的振动测试结果，由此反映无人机飞行时的振动情况。
在一个实施例中，数据传输模块118包括有线数据传输模块。采用有线数据传输，其传输速度快，受到外部干扰较小，数据不易在传输中受到损失，且实现有线传输所需的装置结构也较简单。
优选地，有线传输模块包括USB接口模块，USB接口是目前数据传输领域惯用的接口，适用范围广。控制模块115可直接通过USB接口与计算机、移动智能终端等外部设备连接，从而输出第二振动数据。USB接口可以是mini USB接口、micro USB接口等。
例如，采用有线传输模块进行无人机振动测试的过程是：首先在无人机飞行的过程中通过陀螺仪113采集第一振动数据，控制模块115接收并处理第一振动数据后输出第二振动数据并将其存储在存储模块117中。然后无人机飞行结束降落在地面，用户将可拆卸固定在无人机上的无人机振动测试装置拆卸下来。最后通过无人机振动测试装置上的USB接口与地面计算机连接以输出第二振动数据。计算机接收第二振动数据后经过处理软件处理第二振动数据，获得振动测试结果。
在一个实施例中，数据传输模块118包括无线数据传输模块。无线数据传输模块可包括wifi模块、蓝牙模块等传输距离较短的数据传输模块。
例如，采用无线传输模块进行无人机振动测试的过程是：首先在无人机飞行的过程中通过陀螺仪113采集第一振动数据，控制模块115接收并处理第一振动数据后输出第二振动数据并将其存储在存储模块117中。然后待无人机飞行结束降落在地面上时，用户无需将无人机振动测试装置从无人机上取下，只要无人机降落的位置在WiFi模块的覆盖范围内即可。此时无线数据传输模块118与计算机建立无线通讯连接，计算机接收第二振动数据后经过处理软件处理第二振动数据，获得振动测试结果。
需要说明的是，WiFi这种短距离无线传输技术的覆盖范围可达100米。在无人机低空飞行时，无人机无需降落即可进入WiFi模块的覆盖范围内。此时，在飞行过程中计算机即可通过WiFi模块实时接收并处理第二振动数据。
以上实施例的实现不限于WiFi模块，还可以是其他短距离无线传输模块。
可选地，无线数据传输模块118采用搭载3G或4G等移动通讯技术的移动通信模块接入互联网从而实现远距离的数据传输。例如，使用时，在无人机飞行的过程中通过陀螺仪113采集第一振动数据，控制模块115接收并处理第一振动数据后输出第二振动数据并将其存储在存储模块117中，无需等待无人机降落即可直接通过移动通信模块将远距离外、正在飞行的无人机上采集的第二振动数据传输至地面的计算机，计算机接收第二振动数据后经过处理软件处理第二振动数据，获得振动测试结果。从而实现了无人机高空飞行过程中振动情况的实时检测。
辅助结构用于将主体110可拆卸地固定在无人机上，并且能够选择性地将主体110安装在需要进行振动测试的相应位置上，从而有针对性地测试无人机各部位的振动情况，实现更为精准的振动测试。
在一个实施例中，辅助结构包括粘性部件、扣接部件、夹持部件、捆绑部件等具有可拆卸固定功能的部件。通过以上部件将主体110安装固定在无人机上，既不会影响无人机自身结构，固定方式又简单易实现。从而简化了测试前准备工作的复杂度。其中，粘性部件可以是自锁胶带，弹力胶带等粘性结构。捆绑部件可以是自锁扎带、绑带等。夹持部件可以包括弹簧夹、工字夹等。辅助结构可以选择轻质材料，以免辅助结构干扰无人机的正常飞行。
如图4所示。
在一个实施例中，还包括与外部电源130连接的稳压模块119，用于为控制模块115和陀螺仪113提供稳定的电压。外部电源130可以是为实现振动测试专门配套的电池，也可以是无人机本身就具有的电池。稳压模块119可以是线性稳压器LDO。
在一个实施例中，还包括PCB板(图中未示出)，控制模块115、存储模块117以及数据传输模块118通过表面贴装的方式固定在PCB板上。通过表面贴装使得装置结构更为紧凑，有助于减小装置的体积，且重量轻。此外，各模块还可以通过其他方式固定在PCB板上，如螺丝固定、卡扣固定等。以上固定方式都可以灵活拆装各模块。
如图5所示，在一个实施例中，陀螺仪113采用MPU9250芯片，MPU9250芯片以3.3V电压供电，采用SPI通讯协议进行数据传输，其中，CS引脚用于片选，即选中该芯片使其进行数据传输，SPI_INT_SCK引脚用于传输时钟信号，SPI_INT_MOSI引脚用于中断该芯片的数据传输，SPI_INT_MOSI引脚和SPI_INT_MISO引脚都用于根据SPI协议传输第一振动数据。
如图6所示，在一个实施例中，存储模块117采用2908-05WB-MG芯片，2908-05WB-MG芯片以3.3V电压供电，SDIO_CK引脚用于传输时钟信号，SDIO_D0引脚、SDIO_D1引脚、SDIO_D2引脚、SDIO_D3引脚都用于传输第二振动数据，SDIO_CMD用于双向串行传输命令和回复。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种无人机振动测试装置，包括主体和将所述主体可拆卸地固定在无人机上的辅助结构；
所述主体包括：陀螺仪、控制模块、存储模块以及数据传输模块；
陀螺仪，用于采集第一振动数据；
控制模块，用于控制所述陀螺仪的启停，还用于接收并处理所述第一振动数据以输出第二振动数据；
存储模块，用于接收并存储所述控制模块输出的所述第二振动数据；
数据传输模块，用于通过所述控制模块将存储在所述存储模块中的所述第二振动数据输出至外部设备；
其中，所述控制模块分别与所述陀螺仪、控制模块、存储模块连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据传输模块包括有线数据传输模块或无线数据传输模块。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述有线数据传输模块包括USB接口模块。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述无线数据传输模块包括WiFi模块或移动通信模块。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述陀螺仪包括九轴陀螺仪。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与外部电源连接的稳压模块，用于为所述控制模块和所述陀螺仪提供稳定的电压。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括I2C接口或SPI接口，所述I2C接口或SPI接口用于分别根据I2C或SPI通讯协议使所述控制模块与所述陀螺仪之间建立连接以传输数据。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括PCB板，所述控制模块、存储模块以及数据传输模块通过表面贴装的方式固定在PCB板上。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括远程控制模块，用于接收无人机的远程控制信号以实现所述陀螺仪跟随无人机同步启停。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助结构包括粘性部件、扣接部件、夹持部件、捆绑部件中的至少一种。
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Cited By (2)
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| CN107860468A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-30 | 深圳市科比特航空科技有限公司 | 无人机振动测试装置 |
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