用于测试绳索弯曲效应的试验系统、装置以及方法.pdf

《用于测试绳索弯曲效应的试验系统、装置以及方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于测试绳索弯曲效应的试验系统、装置以及方法.pdf（9页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010681372.0 (22)申请日 2020.07.15 (71)申请人 中国人民解放军国防科技大学 地址 410073 湖南省长沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 陈青全邹文张国斌丰志伟 王星刘安民张青斌葛健全 吴昊 (74)专利代理机构 长沙国科天河知识产权代理 有限公司 43225 代理人 周达 (51)Int.Cl. G01N 3/20(2006.01) (54)发明名称 用于测试绳索弯曲效应的试验系统、 装置以 及方法 (57)摘要 用于测试绳索弯曲效。

2、应的试验系统、 装置以 及方法， 包括： 用于测试绳索弯曲效应的试验装 置， 作为待检测的弯曲绳索的支撑机构， 在数据 处理单元的控制下实现弯曲绳索的释放； 摄像单 元， 在数据处理单元的控制下对弯曲绳索的整个 释放过程进行拍摄， 并将拍摄到的图像数据传输 给数据处理单元； 数据处理单元， 用于控制用于 测试绳索弯曲效应的试验装置和摄像单元， 接收 来自摄像单元的图像数据， 获取图像数据中弯曲 绳索的空间运动轨迹， 还将获取到的图像数据中 弯曲绳索的空间运动轨迹与绳索动力学仿真模 型仿真得到的弯曲绳索的空间运动轨迹进行对 比， 获得绳索动力学仿真模型其仿真效果的可靠 度。 本发明为后续长期折叠。

3、封贮的绳网拉出展开 特性分析打下基础。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 111693382 A 2020.09.22 CN 111693382 A 1.用于测试绳索弯曲效应的试验系统， 其特征在于， 包括： 用于测试绳索弯曲效应的试验装置， 作为待检测的弯曲绳索的支撑机构， 在数据处理 单元的控制下实现弯曲绳索的释放； 摄像单元， 在数据处理单元的控制下对弯曲绳索的整个释放过程进行拍摄， 并将拍摄 到的图像数据传输给数据处理单元； 数据处理单元， 用于控制用于测试绳索弯曲效应的试验装置和摄像单元， 接收来自摄 像单元的图像数据， 获取图像数据中弯曲绳索的空间运动轨迹。 2.根据权利。

4、要求1所述的用于测试绳索弯曲效应的试验系统， 其特征在于， 所述数据处 理单元还包括绳索动力学仿真模型， 将获取到的图像数据中弯曲绳索的空间运动轨迹与绳 索动力学仿真模型仿真得到的弯曲绳索的空间运动轨迹进行对比， 获得绳索动力学仿真模 型其仿真效果的可靠度。 3.根据权利要求1所述的用于测试绳索弯曲效应的试验系统， 其特征在于， 待检测的弯 曲绳索的两端连接有质量块， 待检测的弯曲绳索呈Z字形弯曲折叠在一起。 4.根据权利要求3所述的用于测试绳索弯曲效应的试验系统， 其特征在于， 所述用于测 试绳索弯曲效应的试验装置包括支撑架以及绳索固定释放机构， 所述绳索固定释放机构设 置在支撑架上， 所述。

5、绳索固定释放机构包括固定弹簧夹、 左弹射机构和右弹射机构， 所述固 定弹簧夹用于夹持待检测的弯曲绳索， 固定弹簧夹与1#电机连接， 由1#电机控制其开合； 待 检测的弯曲绳索两端连接的质量块置于左弹射机构和右弹射机构上， 左弹射机构和右弹射 机构分别由2#电机和3#电机控制， 用于弹射对应的质量块。 5.根据权利要求4所述的用于测试绳索弯曲效应的试验系统， 其特征在于， 所述1#电 机、 2#电机、 3#电机和摄像单元由数据处理单元控制， 数据处理单元连接有同步触发器， 数 据处理单元同步控制左弹射机构、 右弹射机构以及固定弹簧夹对应的电机和摄像单元， 实 现两质量块的同步发射以及固定弹簧夹的。

6、同步释放， 与此同时摄像单元同步对弯曲绳索的 整个释放过程进行拍摄。 6.根据权利要求4所述的用于测试绳索弯曲效应的试验系统， 其特征在于， 固定弹簧夹 设置在中间安装板上， 中间安装板的两边设置有左机械臂和右机械臂， 左弹射机构和右弹 射机构分别固定在左机械臂和右机械臂上， 左、 右机械臂均由多节关节连接而成， 相邻关节 间的角度可调， 左弹射机构和右弹射机构分别设置在左、 右机械臂其最末端一节关节上。 7.根据权利要求1所述的用于测试绳索弯曲效应的试验系统， 其特征在于， 所述摄像单 元为一台高速摄像机， 高速摄像机设置在用于测试绳索弯曲效应的试验装置的正前方； 或 者， 所述摄像单元为两。

7、台高速摄像机， 两台高速摄像机左右对称设置在用于测试绳索弯曲 效应的试验装置的两侧。 8.用于测试绳索弯曲效应的试验装置， 其特征在于： 包括支撑架以及绳索固定释放机 构， 所述绳索固定释放机构设置在支撑架上， 所述绳索固定释放机构包括固定弹簧夹、 左弹 射机构和右弹射机构， 所述固定弹簧夹用于夹持待检测的弯曲绳索， 固定弹簧夹与1#电机 连接， 由1#电机控制其开合； 待检测的弯曲绳索两端连接的质量块置于左弹射机构和右弹 射机构上， 左弹射机构和右弹射机构分别由2#电机和3#电机控制， 用于弹射对应的质量块。 9.用于测试绳索弯曲效应的试验方法， 应用如权利要求1至7中任一权利要求所述的用 。

8、于测试绳索弯曲效应的试验系统， 其特征在于， 包括： 权利要求书 1/2 页 2 CN 111693382 A 2 将待检测的弯曲绳索置于用于测试绳索弯曲效应的试验装置的绳索固定释放机构上， 其中待检测的弯曲绳索两端连接的质量块分别固定在左弹射机构和右弹射机构上， 待检测 的弯曲绳索呈Z字形弯曲折叠在一起的待检测的弯曲绳索由固定弹簧夹夹持； 数据处理单元同步控制左弹射机构、 右弹射机构、 固定弹簧夹以及摄像单元， 实现两质 量块同步发射、 固定弹簧夹的同步释放以及摄像单元中高速摄像机的同步拍摄； 高速摄像机拍摄到的图像数据传输到数据处理单元， 数据处理单元采提取图像数据中 弯曲绳索的空间运动轨。

9、迹。 10.根据权利要求9所述的用于测试绳索弯曲效应的试验方法， 其特征在于， 包括： 数据 处理单元将获取到的图像数据中弯曲绳索的空间运动轨迹与绳索动力学仿真模型仿真得 到的弯曲绳索的空间运动轨迹进行对比， 获得绳索动力学仿真模型其仿真效果的可靠度。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111693382 A 3 用于测试绳索弯曲效应的试验系统、 装置以及方法 技术领域 0001 本发明涉及绳索弯曲特性检测技术领域， 具体是一种用于测试绳索弯曲效应的试 验系统、 装置以及方法。 背景技术 0002 空间绳网的主要功能是包裹和容纳空间目标。 在实际应用中， 空间绳网长期封贮 压缩在网包中， 加强。

10、绳的弯曲部分会具有一定的抗变形能力。 这种现象有可能导致绳网展 开过程中的部分指标发生变化(比如从压缩展开到最大绳网面积时， 质量块飞行的相对时 间和相对飞行距离)。 0003 为了分析绳索弯曲对绳网展开性能的影响， 掌握空间绳网中绳索弯曲性能， 研究 人员有必要设计一种测试绳索弯曲效应的试验系统， 对弯曲绳索进行绳索弯曲特性试验。 0004 另外， 为了分析绳索弯曲对绳网展开性能的影响， 研究人员不断设计建立各种绳 索动力学模型， 以便通过仿真得到弯曲绳索的空间运动轨迹仿真效果图， 进而掌握空间绳 网中绳索的弯曲性能， 预测长期的封贮压缩对绳网展开特性的影响。 然而， 不同绳索动力学 模型的。

11、仿真结果的可靠性需要通过试验验证， 因而也有必要对弯曲绳索进行绳索弯曲特性 试验， 以验证不同绳索动力学模型的可靠性。 发明内容 0005 为了对弯曲绳索进行绳索弯曲特性试验， 以便以此预测长期的封贮压缩对绳网展 开特性的影响， 本发明提出了一种用于测试绳索弯曲效应的试验系统、 装置以及方法， 为后 续长期折叠封贮的绳网拉出展开特性分析打下基础。 0006 为实现上述技术目的， 本发明采用的具体技术方案如下： 0007 用于测试绳索弯曲效应的试验系统， 包括： 0008 用于测试绳索弯曲效应的试验装置， 作为待检测的弯曲绳索的支撑机构， 在数据 处理单元的控制下实现弯曲绳索的释放； 0009 。

12、摄像单元， 在数据处理单元的控制下对弯曲绳索的整个释放过程进行拍摄， 并将 拍摄到的图像数据传输给数据处理单元； 0010 数据处理单元， 用于控制用于测试绳索弯曲效应的试验装置和摄像单元， 接收来 自摄像单元的图像数据， 获取图像数据中弯曲绳索的空间运动轨迹。 0011 进一步地， 本发明所述数据处理单元还包括绳索动力学仿真模型， 将获取到的图 像数据中弯曲绳索的空间运动轨迹与绳索动力学仿真模型仿真得到的弯曲绳索的空间运 动轨迹进行对比， 获得绳索动力学仿真模型其仿真效果的可靠度。 0012 进一步地， 待检测的弯曲绳索的两端连接有质量块， 待检测的弯曲绳索呈Z 字形 弯曲折叠在一起。 本发。

13、明所述用于测试绳索弯曲效应的试验装置包括支撑架以及绳索固定 释放机构， 所述绳索固定释放机构设置在支撑架上。 所述绳索固定释放机构包括固定弹簧 夹、 左弹射机构和右弹射机构， 所述固定弹簧夹用于夹持待检测的弯曲绳索， 固定弹簧夹与 说明书 1/4 页 4 CN 111693382 A 4 1#电机连接， 由1#电机控制其开合； 待检测的弯曲绳索两端连接的质量块置于左弹射机构 和右弹射机构上， 左弹射机构和右弹射机构分别由2#电机和3#电机控制， 用于弹射对应的 质量块。 进一步地， 固定弹簧夹设置在中间安装板上， 中间安装板的两边设置有左机械臂和 右机械臂， 左弹射机构和右弹射机构分别固定在左。

14、机械臂和右机械臂上， 左、 右机械臂均由 多节关节连接而成， 相邻关节间的角度可调， 左弹射机构和右弹射机构分别设置在左、 右机 械臂其最末端一节关节上。 进一步地， 所述支撑架包括包括支撑底座、 左支撑杆、 右支撑杆 以及横向支撑杆， 左支撑杆、 右支撑杆固定在支撑底座上， 左、 右支撑杆顶端之间固定有横 向支撑杆， 绳索固定释放机构设置在横向支撑杆中部。 0013 进一步地， 本发明所述摄像单元为一台高速摄像机。 高速摄像机设置在用于测试 绳索弯曲效应的试验装置的正前方。 高速摄像机拍摄到的图像数据传输到数据处理单元， 数据处理单元采用现有的图像处理技术提取图像数据中弯曲绳索的空间运动轨迹。

15、。 0014 进一步地， 本发明所述摄像单元为两台高速摄像机， 两台高速摄像机左右对称设 置在用于测试绳索弯曲效应的试验装置的两侧。 两高速摄像机拍摄到的图像数据传输到数 据处理单元， 数据处理单元采用现有的图像处理技术将左、 右摄像机拍摄到的图像进行融 合， 然后提取图像数据中弯曲绳索的空间运动轨迹。 0015 进一步地， 数据处理单元连接有同步触发器， 数据处理单元同步控制左弹射机构、 右弹射机构以及固定弹簧夹对应的电机和摄像单元， 实现两质量块的同步发射以及固定弹 簧夹的同步释放， 与此同时摄像单元同步对弯曲绳索的整个释放过程进行拍摄。 0016 基于上述用于测试绳索弯曲效应的试验系统，。

16、 本发明提供用于测试绳索弯曲效应 的试验方法， 包括： 0017 将待检测的弯曲绳索置于用于测试绳索弯曲效应的试验装置的绳索固定释放机 构上， 其中待检测的弯曲绳索两端连接的质量块分别固定在左弹射机构和右弹射机构上， 待检测的弯曲绳索呈Z字形弯曲折叠在一起的待检测的弯曲绳索由固定弹簧夹夹持； 0018 数据处理单元同步控制左弹射机构、 右弹射机构、 固定弹簧夹以及摄像单元， 实现 两质量块同步发射、 固定弹簧夹的同步释放以及摄像单元中高速摄像机的同步拍摄； 0019 高速摄像机拍摄到的图像数据传输到数据处理单元， 数据处理单元采提取图像数 据中弯曲绳索的空间运动轨迹。 0020 进一步地， 数。

17、据处理单元将获取到的图像数据中弯曲绳索的空间运动轨迹与绳索 动力学仿真模型仿真得到的弯曲绳索的空间运动轨迹进行对比， 获得绳索动力学仿真模型 其仿真效果的可靠度。 0021 本发明的有益效果如下： 0022 通过本发明提供的用于测试绳索弯曲效应的试验装置能够实现对弯曲绳索的展 开特性进行测试。 基于本发明提供的用于测试绳索弯曲效应的试验系统获取图像数据中弯 曲绳索的空间运动轨迹， 进一步将图像数据中弯曲绳索的空间运动轨迹与绳索动力学仿真 模型仿真得到的弯曲绳索的空间运动轨迹进行对比， 就可以验证验证绳索动力学仿真模型 的可靠性， 为后续长期折叠封贮的绳网拉出展开特性分析打下了基础。 附图说明 。

18、0023 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 说明书 2/4 页 5 CN 111693382 A 5 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图示出的结构获得其他的附图。 0024 图1为本发明用于测试绳索弯曲效应的试验装置的结构示意图。 0025 图2为本发明绳索固定释放机构其结构示意图一。 0026 图3是本发明绳索固定释放机构其结构示意图二。 0027 图中标号： 0028 1、 支撑架； 101、 固定弹簧。

19、夹； 102、 左弹射机构； 103、 右弹射机构； 104、 1#电机； 105、 2#电机； 106、 3#电机； 107、 中间安装板； 108、 左机械臂； 109、 右机械臂； 110、 支撑底座； 111、 左支撑杆； 112、 右支撑杆； 113、 横向支撑杆。 具体实施方式 0029 为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例， 对本发 明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明， 并不用于 限定本发明。 0030 实施例1： 0031 参照图1至3， 本实施例提供一种用于测试绳索弯曲效应的试验装置。 本发明所述 用于测试绳。

20、索弯曲效应的试验装置包括支撑架1以及绳索固定释放机构， 所述绳索固定释 放机构设置在支撑架1上。 0032 所述绳索固定释放机构包括固定弹簧夹101、 左弹射机构102和右弹射机构 103。 待检测的弯曲绳索的两端连接有质量块， 待检测的弯曲绳索呈Z字形弯曲折叠在一起。 所述 固定弹簧夹101用于夹持待检测的弯曲绳索， 固定弹簧夹101 与1#电机104连接， 由1#电机 104控制其开合。 待检测的弯曲绳索两端连接的质量块置于左弹射机构102和右弹射机构 103上， 左弹射机构102和右弹射机构103分别由2#电机105和3#电机106控制， 用于弹射对应 的质量块。 0033 进一步地， 。

21、固定弹簧夹101设置在中间安装板107上， 中间安装板107的两边设置有 左机械臂108和右机械臂109， 左弹射机构102和右弹射机构103分别固定在左机械臂108和 右机械臂109上， 左、 右机械臂均由多节关节连接而成， 相邻关节间的角度可调， 左弹射机构 102和右弹射机构103分别设置在左、 右机械臂其最末端一节关节上。 2#电机105和3#电机 106分别作为左弹射机构 102和右弹射机构103的弹射电机。 弹射机构102和右弹射机构103 的结构相同。 0034 所述支撑架1包括包括支撑底座110、 左支撑杆111、 右支撑杆112以及横向支撑杆 113， 左支撑杆111、 右支。

22、撑杆112固定在支撑底座110上， 左、 右支撑杆顶端之间固定有横向 支撑杆113， 绳索固定释放机构设置在横向支撑杆113 中部。 左支撑杆111和右支撑杆112均 可设计成伸缩杆形式， 便于调节支撑高度。 0035 实施例2： 0036 本实施例提供一种用于测试绳索弯曲效应的试验系统， 包括： 0037 如实施例1所提供的用于测试绳索弯曲效应的试验装置， 其作为待检测的弯曲绳 索的支撑机构， 在数据处理单元的控制下实现弯曲绳索的释放。 其中用于测试绳索弯曲效 说明书 3/4 页 6 CN 111693382 A 6 应的试验装置中的1#电机、 2#电机、 3#电机和摄像单元由数据处理单元控。

23、制。 具体地， 数据 处理单元连接有同步触发器， 数据处理单元同步控制左弹射机构、 右弹射机构以及固定弹 簧夹对应的电机和摄像单元， 实现两质量块的同步发射以及固定弹簧夹的同步释放， 与此 同时摄像单元同步对弯曲绳索的整个释放过程进行拍摄。 0038 摄像单元， 在数据处理单元的控制下对弯曲绳索的整个释放过程进行拍摄， 并将 拍摄到的图像数据传输给数据处理单元。 本实施例中， 所述摄像单元为两台高速摄像机， 两 台高速摄像机左右对称设置在用于测试绳索弯曲效应的试验装置的两侧。 两高速摄像机拍 摄到的图像数据传输到数据处理单元， 数据处理单元采用现有的图像处理技术将左、 右摄 像机拍摄到的图像进。

24、行融合， 然后提取图像数据中弯曲绳索的空间运动轨迹。 0039 数据处理单元， 用于控制用于测试绳索弯曲效应的试验装置和摄像单元， 接收来 自摄像单元的图像数据， 获取图像数据中弯曲绳索的空间运动轨迹。 0040 所述数据处理单元还包括绳索动力学仿真模型， 将获取到的图像数据中弯曲绳索 的空间运动轨迹与绳索动力学仿真模型仿真得到的弯曲绳索的空间运动轨迹进行对比， 获 得绳索动力学仿真模型其仿真效果的可靠度。 0041 实施例3： 0042 基于实施例2提供的用于测试绳索弯曲效应的试验系统， 本实施例提供用于测试 绳索弯曲效应的试验方法， 包括： 0043 将待检测的弯曲绳索置于用于测试绳索弯曲。

25、效应的试验装置的绳索固定释放机 构上， 其中待检测的弯曲绳索两端连接的质量块分别固定在左弹射机构和右弹射机构上， 待检测的弯曲绳索呈Z字形弯曲折叠在一起的待检测的弯曲绳索由固定弹簧夹夹持。 0044 数据处理单元同步控制左弹射机构、 右弹射机构、 固定弹簧夹以及摄像单元， 实现 两质量块同步发射、 固定弹簧夹的同步释放以及摄像单元中高速摄像机的同步拍摄。 0045 高速摄像机拍摄到的图像数据传输到数据处理单元， 数据处理单元采提取图像数 据中弯曲绳索的空间运动轨迹。 0046 数据处理单元将获取到的图像数据中弯曲绳索的空间运动轨迹与绳索动力学仿 真模型仿真得到的弯曲绳索的空间运动轨迹进行对比， 获得绳索动力学仿真模型其仿真效 果的可靠度。 0047 综上所述， 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上， 然其并非用以限定本发明， 任何 本领域普通技术人员， 在不脱离本发明的精神和范围内， 当可作各种更动与润饰， 因此本发 明的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。 说明书 4/4 页 7 CN 111693382 A 7 图1 说明书附图 1/2 页 8 CN 111693382 A 8 图2 图3 说明书附图 2/2 页 9 CN 111693382 A 9 。