本发明涉及一种植保无人机药箱晃动性能检测试验台，尤其涉及一种能够在三维工况下模拟植保无人机药箱多种晃动姿态并进行多传感器数据采集的试验台，属于精准农业航空检测技术领域。
背景技术：
伴随植保无人机技术与装备的快速发展，人们对植保无人机药箱防晃/防浪涌性能的要求越来越高。植保无人机在作业过程中经常做出起飞、降落、急停、转向、平移、绕点旋转和仿地飞行等动作，此时药箱内的药液若被动进行剧烈晃动，无疑会对植保无人机的整机作业性能产生很大影响，包括飞行安全性、轨迹精准性、作业精确性和动力续航性等。此外，随着作业过程中药箱充液比的下降，这种晃动会变的更加剧烈和明显，严重时甚至会造成坠机等事故，大大影响其作业质量、作业效率和飞行安全。因此，在植保无人机药箱设计过程中，需要借助专门的药箱晃动性能检测装置，对所研发的植保无人机药箱进行晃动性能评价。
近年来，山东农业大学戴世群、郑继周等人针对充液箱体晃动现象，以充液系统在外界激励下的力学特性为研究对象，搭建了几种水平激励下的液体晃动干扰力试验台。然而，这类箱体晃动性能试验台仅能在二维空间内施加水平晃动激励，尚不能在三维空间内施加多自由度晃动激励，不能模拟植保无人机在三维、复杂作业工况下的多种药箱姿态，因而亟需研发一种能够在三维工况下模拟植保无人机药箱多种晃动姿态，并进行多传感器数据采集的试验台，以弥补在该领域的空白。
技术实现要素：
本发明的目的在于，提供一种能够在三维工况下模拟植保无人机药箱多种晃动姿态，并对液体对药箱立壁实时冲击压力、药箱倾斜角度、药箱液位等数据进行多传感器数据采集的试验台。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种植保无人机药箱晃动性能检测试验台，包括六自由度运动组件、药箱夹持组件、数据采集组件；所述六自由度运动组件包括上平台、球笼联轴器、电动缸、虎克铰链、控制器、下平台，所述上平台处于下平台的正上方，上平台通过球笼联轴器与电动缸朝上的一端相连接，电动缸朝下的一端通过虎克铰链与下平台相连接，控制器固定于下平台上，控制器可控制各个电动缸实现伸缩运动，下平台固定于地面上，所述球笼联轴器、电动缸、虎克铰链的数量均为6；所述药箱夹持组件包括连接盘、下紧固螺栓、固定筒、下模夹、上紧固螺栓、上模夹、弹簧拉杆、拉伸弹簧，所述连接盘为圆环形且固定于上平台正中心，在连接盘圆周方向上间隔120°设有3个圆孔，每个圆孔的孔心指向连接盘的中轴线，每个圆孔上固定有固定筒，固定筒穿过圆孔且固定筒的中轴线指向连接盘的中轴线，每个固定筒圆柱面上开有螺纹孔，所述下紧固螺栓与固定筒上的螺纹孔呈螺纹连接，所述下模夹上设有下调节销、下托爪和伸缩筒，下调节销位于下模夹的下部，下调节销与固定筒呈间隙配合，下调节销圆柱面上开有若干调节盲孔，下紧固螺栓通过顶紧所述调节盲孔实现对下模夹的紧固，下调节销朝向连接盘中轴线的一端固定有拉伸弹簧，拉伸弹簧的另一端与弹簧拉杆相固定，所述弹簧拉杆固定于六自由度运动组件的上平台上，其中轴线与连接盘的中轴线相重合，下托爪位于下模夹的中部，用于托举测试用植保无人机药箱的底部，伸缩筒位于下模夹的上部，伸缩筒圆柱面上开有螺纹孔，所述上紧固螺栓与伸缩筒上的螺纹孔呈螺纹连接，所述上模夹上设有上调节销和上压爪，上调节销位于上模夹的下部，上调节销与伸缩筒呈间隙配合，上调节销圆柱面上开有若干调节盲孔，上紧固螺栓通过顶紧所述调节盲孔实现对上模夹的紧固，上压爪位于上模夹的上部，用于压紧测试用植保无人机药箱的顶部；所述数据采集组件包括角度传感器、液位传感器、压力传感器组、数据采集卡、上位机，所述角度传感器固定于测试用植保无人机药箱外壁面上，角度传感器用于采集植保无人机药箱在晃动时其竖直方向中轴线与水平面的倾角，所述液位传感器处于测试用植保无人机药箱内部的底部，液位传感器用于采集植保无人机药箱内液体的液面位置，一定数量的压力传感器组沿水平圆周方向间隔同等角度固定于测试用植保无人机药箱内壁面上，每个压力传感器组由一定数量的压力传感器沿竖直方向均匀排列而成，压力传感器组用于采集植保无人机药箱内不同液位的液体对其壁面的水压压力，所述数据采集卡的输入端通过数据线与角度传感器、液位传感器、压力传感器组相连接，数据采集卡的输出端通过数据线与上位机相连接，数据采集卡和上位机用于实时采集、变送和显示所有传感器所采集到的数据信息。
进一步的，所述角度传感器是倾角传感器，其数量为1。
进一步的，所述液位传感器是投入式液位传感器，其数量为1。
进一步的，所述压力传感器组的数量为4，每个压力传感器组内所含压力传感器的数量为3～5，所述压力传感器是水压压力传感器。
进一步的，所述压力传感器组内位于最上方的压力传感器与药箱注水口的垂直距离占测试用植保无人机药箱内部空腔垂直高度的1/8，压力传感器组内位于最下方的压力传感器与药箱底部的垂直距离占测试用植保无人机药箱内部空腔垂直高度的1/8。
本发明的一种植保无人机药箱晃动性能检测试验台，其工作过程为：首先，在测试用植保无人机药箱内外布放、粘贴所有数据采集组件，为方便布设，必要时可对测试用植保无人机药箱进行切割和再粘接；其次，借助药箱夹持组件将布设好传感器及线路的测试用植保无人机药箱安装、固定于试验台上，注入一定液面的自来水，保持药箱不松动；然后，启动试验台，按照预定的多自由度激励晃动方案，对六自由度运动组件里的控制器进行程序设定；最后，启动六自由度运动组件，控制各个电动缸实现不同幅度的伸缩运动，使得测试用植保无人机药箱实现三维模拟工况下的受控晃动，并实时采集倾角、液位、压力等数据，供后续对测试用植保无人机药箱的晃动性能进行数据分析和性能评价。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：（1）本发明提出的一种植保无人机药箱晃动性能检测试验台，所设计的六自由度运动组件可激励测试用植保无人机药箱实现三维模拟工况下的受控晃动，实现了对植保无人机药箱三维、复杂作业工况下多种药箱姿态的真实模拟；（2）本发明提出的一种植保无人机药箱晃动性能检测试验台，所设计的数据采集组件可针对测试用植保无人机药箱在易剧烈晃动的多种液位（充液比处于1/8～7/8区间）下的三维晃动姿态进行实时数据采集；（3）本发明提出的一种植保无人机药箱晃动性能检测试验台，所设计的药箱夹持组件在夹持工位方面具备水平、竖直方向上的可调节功能，能够满足现有大多数不同形状、不同大小植保无人机药箱的夹持及测试需求。
附图说明
图1为本发明的一种植保无人机药箱晃动性能检测试验台整机结构外形示意图。
图2为本发明的一种植保无人机药箱晃动性能检测试验台药箱夹持组件与上平台的结构示意图。
图3为本发明的一种植保无人机药箱晃动性能检测试验台数据采集组件在测试用植保无人机药箱（已剖去上部）内外的布设示意图。
图中：1、上平台2、球笼联轴器3、电动缸4、虎克铰链5、控制器6、下平台7、连接盘8、下紧固螺栓9、固定筒10、下模夹10.1、下调节销10.2、下托爪10.3、伸缩筒11、上紧固螺栓12、上模夹12.1、上调节销12.2、上压爪13、植保无人机药箱14、弹簧拉杆15、拉伸弹簧16、角度传感器17、液位传感器18、压力传感器组19、数据采集卡20、上位机。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图1、图2、图3所示，本发明是一种植保无人机药箱晃动性能检测试验台，包括六自由度运动组件、药箱夹持组件、数据采集组件。
参见图1所示，所述六自由度运动组件包括上平台1、球笼联轴器2、电动缸3、虎克铰链4、控制器5、下平台6，所述上平台1处于下平台6的正上方，上平台1通过球笼联轴器2与电动缸3朝上的一端相连接，电动缸3朝下的一端通过虎克铰链4与下平台6相连接，控制器5固定于下平台6上，控制器5可控制各个电动缸3实现伸缩运动，下平台6固定于地面上，所述球笼联轴器2、电动缸3、虎克铰链4的数量均为6。
参见图1、图2所示，所述药箱夹持组件包括连接盘7、下紧固螺栓8、固定筒9、下模夹10、上紧固螺栓11、上模夹12、弹簧拉杆14、拉伸弹簧15，所述连接盘7为圆环形且固定于上平台1正中心，在连接盘7圆周方向上间隔120°设有3个圆孔，每个圆孔的孔心指向连接盘7的中轴线，每个圆孔上固定有固定筒9，固定筒9穿过圆孔且固定筒9的中轴线指向连接盘7的中轴线，每个固定筒9圆柱面上开有螺纹孔，所述下紧固螺栓8与固定筒9上的螺纹孔呈螺纹连接，所述下模夹10上设有下调节销10.1、下托爪10.2和伸缩筒10.3，下调节销10.1位于下模夹10的下部，下调节销10.1与固定筒9呈间隙配合，下调节销10.1圆柱面上开有若干调节盲孔，下紧固螺栓8通过顶紧所述调节盲孔实现对下模夹10的紧固，下调节销10.1朝向连接盘7中轴线的一端固定有拉伸弹簧15，拉伸弹簧15的另一端与弹簧拉杆14相固定，所述弹簧拉杆14固定于六自由度运动组件的上平台1上，其中轴线与连接盘7的中轴线相重合，下托爪10.2位于下模夹10的中部，用于托举测试用植保无人机药箱13的底部，伸缩筒10.3位于下模夹10的上部，伸缩筒10.3圆柱面上开有螺纹孔，所述上紧固螺栓11与伸缩筒10.3上的螺纹孔呈螺纹连接，所述上模夹12上设有上调节销12.1和上压爪12.2，上调节销12.1位于上模夹12的下部，上调节销12.1与伸缩筒10.3呈间隙配合，上调节销12.1圆柱面上开有若干调节盲孔，上紧固螺栓11通过顶紧所述调节盲孔实现对上模夹12的紧固，上压爪12.2位于上模夹12的上部，用于压紧测试用植保无人机药箱13的顶部。
参见图3所示，所述数据采集组件包括角度传感器16、液位传感器17、压力传感器组18、数据采集卡19、上位机20，所述角度传感器16固定于测试用植保无人机药箱13外壁面上，角度传感器16用于采集植保无人机药箱13在晃动时其竖直方向中轴线与水平面的倾角，所述角度传感器16是倾角传感器，且其数量为1，所述液位传感器17处于测试用植保无人机药箱13内部的底部，液位传感器17用于采集植保无人机药箱13内液体的液面位置，所述液位传感器17是投入式液位传感器，且其数量为1，4组压力传感器组18沿水平圆周方向间隔90°角固定于测试用植保无人机药箱13内壁面上，每个压力传感器组18由5个压力传感器沿竖直方向均匀排列而成，所述压力传感器是水压压力传感器，压力传感器组18用于采集植保无人机药箱13内不同液位的液体对其壁面的水压压力，所述压力传感器组18内位于最上方的压力传感器与药箱注水口的垂直距离占测试用植保无人机药箱13内部空腔垂直高度的1/8，压力传感器组18内位于最下方的压力传感器与药箱底部的垂直距离占测试用植保无人机药箱13内部空腔垂直高度的1/8，所述数据采集卡19的输入端通过数据线与角度传感器16、液位传感器17、压力传感器组18相连接，数据采集卡19的输出端通过数据线与上位机20相连接，数据采集卡19和上位机20用于实时采集、变送和显示所有传感器所采集到的数据信息。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以显示和描述本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，所属领域的普通技术人员应当了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。