專利名稱：一種無人直升機轉動慣量和重心一體化測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一種無人直升機轉動慣量和重心測量裝置涉及一種并聯(lián)六自由度平臺測量裝置，主要應用于無人直升機的轉動慣量和重心的測量。
背景技術：
無人直升機轉動慣量和重心通常是用單擺原理或實體造型來測量。單擺原理對本身慣量和質量較大的飛機來說，誤差可以忽略。但對無人直升機來說，飛機本身的質量、慣量就小，誤差是不能忽略。實體造型方法比較復雜而且周期較長，且是一種理想方法，不能包含實際加工、裝配誤差對重心的影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對上述測量精度的不足提供一種測量無人直升機轉動慣量和重心的裝置，是一種精度較高、操作簡單、高效率的無人直升機轉動慣量和重心測量裝置，轉動慣量和重心的測量可以一次完成，不需要二次安裝和調試。本發(fā)明一種無人直升機轉動慣量和重心測量裝置是采取以下技術方案實現(xiàn) 一種無人直升機轉動慣量和重心測量裝置包括被測量的無人直升機、六維力傳感器、
并聯(lián)六自由度平臺、無人直升機的安裝機構以及控制計算機組成。被測無人直升機通過安裝機構固定在六維力傳感器的上環(huán)面，六維力傳感器的下環(huán)面安裝到并聯(lián)六自由度平臺的上臺面。控制計算機控制并聯(lián)六自由度平臺的運動以及接受六維力傳感器的信號，其中的
三維正交力(Λ、Fy、A)及三維正交力矩(Iif、My、Mz )，解算出無人直升機的重心和轉
動慣量，直接測量出被測飛機的值，從理論上能克服傳統(tǒng)的重心和轉動慣量測量的缺點。所述六維力傳感器由上環(huán)面、下環(huán)面、六根連接桿、六只力傳感器(CL-YB_7/0.5t) 等組成，六個力傳感器呈對稱結構布置。下環(huán)面連接在并聯(lián)六自由度平臺上，上環(huán)面連接安裝機構固定被測無人直升機。所述無人直升機安裝機構由兩根U型滑槽和很多螺栓固定點組成。所述無人直升機重心和轉動慣量測量原理如下所述 (1)無人直升機轉動慣量測量原理
在這個測量裝置，測量原理也是利用做純轉動剛體的力矩等于慣量與角加速度的乘積的原理，知道力矩和角加速度，就能求出被測物體的轉動慣量。無人直升機直接裝在傳感器上，傳感器安裝在并聯(lián)六自由度平臺上表面，給定一個角加速度以及從六維力矩傳感器得到的力矩，就可以算出飛機的轉動慣量，如公式(1)所示。角加速度是并聯(lián)六自由度平臺本身的輸入，力矩i通過六維力矩傳感器計算得到。M = Ie(1) M—外加力矩；
e——被測無人直升機繞并聯(lián)六自由度平臺相應軸角加速度；——被測無人直升機繞并聯(lián)六自由度平臺相應軸轉動慣量。 U)無人直升機重心測量原理
重心測量原理也是利用做純轉動剛體的力矩等于力與位移的乘積的原理，知道力矩和力，就能求出被測物體的重心。無人直升機直接裝在傳感器上，傳感器安裝在并聯(lián)六自由度平臺上表面，由六維力矩傳感器得到的廣義力，如公式(2)所示就能計算得到飛機重心和平臺中心距離，根據(jù)飛機的安裝位置，就能計算得出飛機的重心。
M = FL(2)
M—外加力矩；
F——被測無人直升機繞并聯(lián)六自由度平臺相應軸的廣義力； L——被測無人直升機重心離六維力傳感器上平臺的距離￡ = (I K 2)。 根據(jù)上述原理及裝置，轉動慣量和重心測試一體化，精度較高。轉動慣量，如表1所示。
技術要求指標最大轉動慣重(kptf)10Ix測量誤差<±4%Iy測S誤差<±3%Iz測靈誤差<士3%X、Y、Z向質心最大誤差不超過所測無人直升機旋翼槳葉的翼弦長的士 1%。一種無人直升機轉動慣量和重心測量裝置優(yōu)點本發(fā)明一種無人直升機轉動慣量和重心測量裝置涉及一種并聯(lián)六自由度平臺測量裝置，主要應用于無人直升機的轉動慣量和重心的測量。由并聯(lián)六自由度平臺、六維力傳感器、無人直升機的安裝機構、控制計算機組成，具有數(shù)據(jù)存儲、查詢、打印等功能。無人直升機轉動慣量和重心測量裝置設計合理、結構簡單，操作性優(yōu)良，能夠在較短時間同時測量無人直升機的慣量和重心，效率高；是一種精度較高、操作簡單、高效率的無人直升機轉動慣量和重心測量裝置，轉動慣量和重心的測量可以一次完成，不需要二次安裝和調試；通過調整滑槽機構，可以對不同大小的無人直升機進行重心和慣量測量。


以下將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明
附圖1是本發(fā)明的無人直升機重心和轉動慣量測量裝置結構示意圖。附圖2是本發(fā)明的六維力傳感器結構簡圖。附圖3是本發(fā)明的無人直升機安裝結構示意圖。
具體實施例方式參照附圖1 3，被測量的無人直升機1、六維力傳感器2、并聯(lián)六自由度平臺3、無人直升機的安裝機構4以及控制計算機5組成。被測無人直升機通過安裝機構4固定在六維力傳感器2的上環(huán)面6，六維力傳感器2的下環(huán)面7安裝到并聯(lián)六自由度平臺3的上臺面 (附圖1)。所述六維力傳感器2由上環(huán)面6、下環(huán)面7、六根連接桿8、六只力傳感器 (CL-YB-7/0. 5t)9等組成，六個力傳感器9呈對稱結構布置，如附圖2所示。下環(huán)面7連接在并聯(lián)六自由度平臺上，上環(huán)面6連接安裝機構4固定無人直升機1。所述無人直升機安裝機構4由兩根U型滑槽10和多個螺栓固定點11組成，如附圖3所示。測量時，被測無人直升機的起落架12滑進安裝機構4的兩根U型滑槽10上，通過螺釘固定在六維力傳感器2的上環(huán)面6上?？刂瓢惭b機構4的兩根U型滑槽10在上環(huán)面6 上的位置，可以安裝不同大小的無人直升機?？刂朴嬎銠C5控制并聯(lián)六自由度平臺3以一個角加速度e運動以及接受六維力傳感器2的信號，經(jīng)過換算得出六維廣義力通過并聯(lián)六自由度平臺3的六根聯(lián)接桿拉壓力的檢測，再通過影響系數(shù)矩陣耦合，得到六維輸出力(其
中的三維正交力(巧、盡、及三維正交力矩(辦4、My、M2 ))，根據(jù)公式1和公式2，解
算出無人直升機的重心和轉動慣量。所述的傳感器9，其響應頻率IOHZ左右；力在滿量程線性誤差小于0. 5%，力矩在滿量程線性誤差小于1%。所述的并聯(lián)六自由度平臺3，其承載能力滿足0-600Kg，響應頻率大于6HZ。所述的控制計算機5，具有數(shù)據(jù)采集、六維力矩計算、轉動慣量求算及重心計算功能，人機界面友好，方便數(shù)據(jù)存儲、查詢和打印。所述的無人直升機的安裝機構4，具有安裝快捷，可適應不同大小的無人直升機的
重心和慣量測量。
權利要求
1.一種無人直升機轉動慣量和重心測量裝置，其特征在于包括被測量的無人直升機、六維力傳感器、并聯(lián)六自由度平臺、無人直升機的安裝機構以及控制計算機組成；被測無人直升機通過安裝機構固定在六維力傳感器的上環(huán)面，六維力傳感器的下環(huán)面安裝到并聯(lián)六自由度平臺的上臺面；控制計算機控制并聯(lián)六自由度平臺的運動以及接受六維力傳感器的信號，其中的三維正交力(4、Fy、及三維正交力矩(iVi5.、M^1、Mz )，解算出無人直升機的重心和轉動慣量，直接測量出被測飛機的值。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種無人直升機轉動慣量和重心測量裝置，其特征在于所述六維力傳感器由上環(huán)面、下環(huán)面、六根連接桿、六只力傳感器組成，六個力傳感器呈對稱結構布置，下環(huán)面連接在并聯(lián)六自由度平臺上，上環(huán)面連接安裝機構固定被測無人直升機。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種無人直升機轉動慣量和重心測量裝置，其特征在于所述無人直升機安裝機構由兩根U型滑槽和多個螺栓固定點組成。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種無人直升機轉動慣量和重心測量裝置，其特征在于所述的傳感器響應頻率10HZ，力在滿量程線性誤差小于0. 5%，力矩在滿量程線性誤差小于 1%。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種無人直升機轉動慣量和重心測量裝置，其特征在于所述的并聯(lián)六自由度平臺承載能力滿足0-600Kg，響應頻率大于6HZ。
全文摘要
本發(fā)明一種無人直升機轉動慣量和重心測量裝置涉及一種并聯(lián)六自由度平臺測量裝置，主要應用于無人直升機的轉動慣量和重心的測量。包括被測量的無人直升機、六維力傳感器、并聯(lián)六自由度平臺、無人直升機的安裝機構以及控制計算機組成；被測無人直升機通過安裝機構固定在六維力傳感器的上環(huán)面，六維力傳感器的下環(huán)面安裝到并聯(lián)六自由度平臺的上臺面；控制計算機控制并聯(lián)六自由度平臺的運動以及接受六維力傳感器的信號，其中的三維正交力(、、)及三維正交力矩(、、)，解算出無人直升機的重心和轉動慣量，直接測量出被測飛機的值，從理論上能克服傳統(tǒng)的重心和轉動慣量測量的缺點。
文檔編號G01M1/12GK102410905SQ20111041518
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者周福亮, 姜年朝, 宋軍, 張志清, 張遜, 戴勇, 焦志文 申請人:中國人民解放軍總參謀部第六十研究所