專利名稱：一種高低溫箱內(nèi)被測(cè)件的三維形變的高精度測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維形變的測(cè)量裝置，尤其是一種用于高低溫箱內(nèi)對(duì)被測(cè)件進(jìn)行彎剛度試驗(yàn)時(shí)對(duì)被測(cè)點(diǎn)三維形變測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
彎剛度剛度試驗(yàn)時(shí)需要對(duì)被測(cè)件某方向施加作用力，在力或扭矩作用下，被測(cè)件產(chǎn)生變形，通過測(cè)量作用力方向的變形來計(jì)算剛度。但是被測(cè)件形狀不規(guī)則，在外力作用下除了產(chǎn)生用于剛度計(jì)算方向的變形外，還可能會(huì)產(chǎn)生x、y、ζ三個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和其余兩個(gè)方向的變形。即使作用力或力矩未發(fā)生變化，但由于被測(cè)點(diǎn)的變形造成力臂的變化，從而影響到加載的力矩值。由于被測(cè)件本身的變形量很小，受力后其它方向的微小變形會(huì)對(duì)剛度試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，只有對(duì)三方向變形同時(shí)進(jìn)行高精度高分辨率測(cè)量，通過后續(xù)數(shù)據(jù)處理獲取用于剛度計(jì)算所需方向的變形量，才能得到準(zhǔn)確的剛度測(cè)量結(jié)果。
但是，由于被測(cè)件周圍有工裝夾具及加載機(jī)構(gòu)，因此無法保證三個(gè)方向的激光位移傳感器的激光不被擋住，因此將激光位移傳感器直接安裝在高低溫箱的觀察窗邊上，直接對(duì)被測(cè)件進(jìn)行測(cè)量的方法不可行。發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有現(xiàn)有高低溫箱內(nèi)對(duì)被測(cè)件進(jìn)行彎剛度試驗(yàn)時(shí)對(duì)被測(cè)點(diǎn)三維形變測(cè)量時(shí)的測(cè)量精度較差的不足，本發(fā)明提供一種測(cè)量精度較高的高低溫箱內(nèi)被測(cè)件的三維形變的高精度測(cè)量方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種高低溫箱內(nèi)被測(cè)件的三維形變的高精度測(cè)量方法，通過吊掛繩將被測(cè)件的的測(cè)試點(diǎn)外移，通過吊掛繩連接被測(cè)件，所述掉掛繩位于高低溫箱外，以懸掛在吊掛繩上的小質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)軌跡代替被測(cè)件受力后的運(yùn)動(dòng)軌跡來進(jìn)行高低溫箱外的常規(guī)測(cè)量，所述小質(zhì)量塊為永磁鐵。
進(jìn)一步，所述方法采用的裝置包括懸掛繩、永磁鐵和三個(gè)激光位移傳感器，所述懸掛繩的上端與被測(cè)件連接，所述懸掛繩的下端懸掛永磁鐵，三個(gè)激光位移傳感器分別位于永磁鐵的正下方、正右方和正前方，分別用于測(cè)量被測(cè)件在z、y、χ三個(gè)方向的微小位移，所述三個(gè)激光位移傳感器與測(cè)量主機(jī)連接。
進(jìn)一步，測(cè)量時(shí)，采用非連續(xù)等間隔加載方式，每個(gè)加載點(diǎn)加載完成后等待小質(zhì)量塊穩(wěn)定后再讀取當(dāng)前三個(gè)方向的變形量。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為通過懸掛繩連接被測(cè)件，懸掛繩下懸掛小質(zhì)量塊保證繩子豎直向下。由于繩子受力保持不變，因此認(rèn)為繩子長度在整個(gè)過程中不發(fā)生變化。小質(zhì)量塊在χ、y和ζ三個(gè)方向無摩擦地跟隨被測(cè)件運(yùn)動(dòng)，通過測(cè)量小質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)軌跡來得到被測(cè)件的微小運(yùn)動(dòng)軌跡。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在通過懸掛繩連接被測(cè)件，以繩子的拉力代替外力的作用，以懸掛在懸掛繩上的小質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)軌跡代替被測(cè)件受力后的運(yùn)動(dòng)軌跡，設(shè)計(jì)了一套適用于高低溫環(huán)境下被測(cè)件剛度測(cè)量的裝置，有效克服了測(cè)量過程中元器件附加擾動(dòng)、小質(zhì)量塊的單擺效應(yīng)、小質(zhì)量塊繞某個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響，實(shí)現(xiàn)了高精度測(cè)量。


圖1是永磁體與激光位移傳感器的相對(duì)位置示意圖。
圖2是圖1的俯視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
參照?qǐng)D1和圖2，一種高低溫箱內(nèi)被測(cè)件的三維形變的高精度測(cè)量方法，通過吊掛繩將被測(cè)件的的測(cè)試點(diǎn)外移，所述掉掛繩位于高低溫箱外，通過吊掛繩連接被測(cè)件，以懸掛在吊掛繩上的小質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)軌跡代替被測(cè)件受力后的運(yùn)動(dòng)軌跡來進(jìn)行高低溫箱外的常規(guī)測(cè)量，所述小質(zhì)量塊為永磁鐵。
所述方法采用的裝置包括懸掛繩、永磁鐵1和三個(gè)激光位移傳感器2、3、4，所述懸掛繩的上端與被測(cè)件連接，所述懸掛繩的下端懸掛永磁鐵，三個(gè)激光位移傳感器2、3、4分別位于永磁鐵的正下方、正右方和正前方，分別用于測(cè)量被測(cè)件在z、y、χ三個(gè)方向的微小位移，所述三個(gè)激光位移傳感器與測(cè)量主機(jī)連接。
測(cè)量時(shí)，采用非連續(xù)等間隔加載方式，每個(gè)加載點(diǎn)加載完成后等待小質(zhì)量塊穩(wěn)定后再讀取當(dāng)前三個(gè)方向的變形量。
本實(shí)施例中，測(cè)量時(shí)，其中懸掛繩與被測(cè)件相連，懸掛繩下面懸掛一永磁鐵(小質(zhì)量塊)，利用指南針原理保證其穩(wěn)定后位置不會(huì)繞懸掛繩轉(zhuǎn)動(dòng)。
三個(gè)激光位移傳感器分別位于永磁鐵的正下方、正右方、正前方一定距離處，分別用于測(cè)量被測(cè)件z、y、χ三個(gè)方向的微小位移。為了提高測(cè)量精度，永磁鐵與激光位移傳感器相對(duì)的標(biāo)識(shí)面需達(dá)到規(guī)定的表面精度，具體位置如圖1所示。工作時(shí)，激光直接射到氣浮組件后反射給激光位移傳感器，因此無任何導(dǎo)線擾動(dòng)影響。工作時(shí)，永磁鐵上標(biāo)識(shí)面與對(duì)應(yīng)的激光位移傳感器之間的距離變化通過激光位移編碼器發(fā)回到裝置主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)χ、ι、ζ 三個(gè)方向微小位移的無導(dǎo)線擾動(dòng)的測(cè)量。
為了克服小質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)過程中的單擺效應(yīng)，測(cè)量時(shí)采用非連續(xù)等間隔加載方式。 每個(gè)加載點(diǎn)加載完成后等待小質(zhì)量塊穩(wěn)定后再讀取當(dāng)前三個(gè)方向的變形量。
本發(fā)明以小質(zhì)量塊的變形代替被測(cè)件受力后的變形，當(dāng)被測(cè)件受外力作用發(fā)生微小變形時(shí)，小質(zhì)量塊會(huì)相應(yīng)的發(fā)生微小位移，通過測(cè)量小質(zhì)量塊的微小位移就可被測(cè)件的微小運(yùn)動(dòng)軌跡。以永磁鐵作為小質(zhì)量塊，利用永磁鐵的指南針作用，避免了測(cè)量時(shí)小質(zhì)量塊繞某個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的可能。安裝在永磁鐵互相垂直三個(gè)面相對(duì)位置上的激光位移傳感器可以實(shí)現(xiàn)永磁鐵三個(gè)方向微小位移的無線測(cè)量，克服了測(cè)量中元器件(如導(dǎo)線)的附加擾動(dòng)。非連續(xù)加載的方式克服了測(cè)量過程中的懸掛繩的單擺效應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種高低溫箱內(nèi)被測(cè)件的三維形變的高精度測(cè)量方法，其特征在于所述測(cè)量方法通過吊掛繩將被測(cè)件的的測(cè)試點(diǎn)外移，通過吊掛繩連接被測(cè)件，所述掉掛繩位于高低溫箱外，以懸掛在吊掛繩上的小質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)軌跡代替被測(cè)件受力后的運(yùn)動(dòng)軌跡來進(jìn)行高低溫箱外的常規(guī)測(cè)量，所述小質(zhì)量塊為永磁鐵。
2.如權(quán)利要求1所述的高低溫箱內(nèi)被測(cè)件的三維形變的高精度測(cè)量方法，其特征在于所述方法采用的裝置包括懸掛繩、永磁鐵和三個(gè)激光位移傳感器，所述懸掛繩的上端與被測(cè)件連接，所述懸掛繩的下端懸掛永磁鐵，三個(gè)激光位移傳感器分別位于永磁鐵的正下方、正右方和正前方，分別用于測(cè)量被測(cè)件在z、y、x三個(gè)方向的微小位移，所述三個(gè)激光位移傳感器與測(cè)量主機(jī)連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高低溫箱內(nèi)被測(cè)件的三維形變的高精度測(cè)量方法，其特征在于測(cè)量時(shí)，采用非連續(xù)等間隔加載方式，每個(gè)加載點(diǎn)加載完成后等待小質(zhì)量塊穩(wěn)定后再讀取當(dāng)前三個(gè)方向的變形量。
全文摘要
一種高低溫箱內(nèi)被測(cè)件的三維形變的高精度測(cè)量方法，通過吊掛繩將被測(cè)件的的測(cè)試點(diǎn)外移，通過吊掛繩連接被測(cè)件，所述掉掛繩位于高低溫箱外，以懸掛在吊掛繩上的小質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)軌跡代替被測(cè)件受力后的運(yùn)動(dòng)軌跡來進(jìn)行高低溫箱外的常規(guī)測(cè)量，所述小質(zhì)量塊為永磁鐵。本發(fā)明提供一種測(cè)量精度較高的高低溫箱內(nèi)被測(cè)件的三維形變的高精度測(cè)量方法。
文檔編號(hào)G01N3/18GK102494661SQ20111037057
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者丁少杰, 單曉杭, 孫建輝, 彭廷紅, 鄭欣榮 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)