專利名稱：一種高低溫箱內(nèi)被測件的三維形變的高精度測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維形變的測量裝置，尤其是一種用于高低溫箱內(nèi)對被測件進行彎剛度試驗時對被測點三維形變測量方法。
背景技術(shù)：
彎剛度剛度試驗時需要對被測件某方向施加作用力，在力或扭矩作用下，被測件產(chǎn)生變形，通過測量作用力方向的變形來計算剛度。但是被測件形狀不規(guī)則，在外力作用下除了產(chǎn)生用于剛度計算方向的變形外，還可能會產(chǎn)生x、y、ζ三個方向的轉(zhuǎn)動和其余兩個方向的變形。即使作用力或力矩未發(fā)生變化，但由于被測點的變形造成力臂的變化，從而影響到加載的力矩值。由于被測件本身的變形量很小，受力后其它方向的微小變形會對剛度試驗結(jié)果產(chǎn)生影響，只有對三方向變形同時進行高精度高分辨率測量，通過后續(xù)數(shù)據(jù)處理獲取用于剛度計算所需方向的變形量，才能得到準確的剛度測量結(jié)果。
但是，由于被測件周圍有工裝夾具及加載機構(gòu)，因此無法保證三個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，直接對被測件進行測量的方法不可行。發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有現(xiàn)有高低溫箱內(nèi)對被測件進行彎剛度試驗時對被測點三維形變測量時的測量精度較差的不足，本發(fā)明提供一種測量精度較高的高低溫箱內(nèi)被測件的三維形變的高精度測量方法。
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)被測件的三維形變的高精度測量方法，通過吊掛繩將被測件的的測試點外移，通過吊掛繩連接被測件，所述掉掛繩位于高低溫箱外，以懸掛在吊掛繩上的小質(zhì)量塊的運動軌跡代替被測件受力后的運動軌跡來進行高低溫箱外的常規(guī)測量，所述小質(zhì)量塊為永磁鐵。
進一步，所述方法采用的裝置包括懸掛繩、永磁鐵和三個激光位移傳感器，所述懸掛繩的上端與被測件連接，所述懸掛繩的下端懸掛永磁鐵，三個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，分別用于測量被測件在z、y、χ三個方向的微小位移，所述三個激光位移傳感器與測量主機連接。
進一步，測量時，采用非連續(xù)等間隔加載方式，每個加載點加載完成后等待小質(zhì)量塊穩(wěn)定后再讀取當前三個方向的變形量。
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，因此認為繩子長度在整個過程中不發(fā)生變化。小質(zhì)量塊在χ、y和ζ三個方向無摩擦地跟隨被測件運動，通過測量小質(zhì)量塊的運動軌跡來得到被測件的微小運動軌跡。
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)量塊的運動軌跡代替被測件受力后的運動軌跡，設(shè)計了一套適用于高低溫環(huán)境下被測件剛度測量的裝置，有效克服了測量過程中元器件附加擾動、小質(zhì)量塊的單擺效應(yīng)、小質(zhì)量塊繞某個軸轉(zhuǎn)動對測量的影響，實現(xiàn)了高精度測量。
圖1是永磁體與激光位移傳感器的相對位置示意圖。
圖2是圖1的俯視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
參照圖1和圖2，一種高低溫箱內(nèi)被測件的三維形變的高精度測量方法，通過吊掛繩將被測件的的測試點外移，所述掉掛繩位于高低溫箱外，通過吊掛繩連接被測件，以懸掛在吊掛繩上的小質(zhì)量塊的運動軌跡代替被測件受力后的運動軌跡來進行高低溫箱外的常規(guī)測量，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和三個激光位移傳感器2、3、4，所述懸掛繩的上端與被測件連接，所述懸掛繩的下端懸掛永磁鐵，三個激光位移傳感器2、3、4分別位于永磁鐵的正下方、正右方和正前方，分別用于測量被測件在z、y、χ三個方向的微小位移，所述三個激光位移傳感器與測量主機連接。
測量時，采用非連續(xù)等間隔加載方式，每個加載點加載完成后等待小質(zhì)量塊穩(wěn)定后再讀取當前三個方向的變形量。
本實施例中，測量時，其中懸掛繩與被測件相連，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)定后位置不會繞懸掛繩轉(zhuǎn)動。
三個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，分別用于測量被測件z、y、χ三個方向的微小位移。為了提高測量精度，永磁鐵與激光位移傳感器相對的標識面需達到規(guī)定的表面精度，具體位置如圖1所示。工作時，激光直接射到氣浮組件后反射給激光位移傳感器，因此無任何導線擾動影響。工作時，永磁鐵上標識面與對應(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，從而實現(xiàn)χ、ι、ζ 三個方向微小位移的無導線擾動的測量。
為了克服小質(zhì)量塊運動過程中的單擺效應(yīng)，測量時采用非連續(xù)等間隔加載方式。 每個加載點加載完成后等待小質(zhì)量塊穩(wěn)定后再讀取當前三個方向的變形量。
本發(fā)明以小質(zhì)量塊的變形代替被測件受力后的變形，當被測件受外力作用發(fā)生微小變形時，小質(zhì)量塊會相應(yīng)的發(fā)生微小位移，通過測量小質(zhì)量塊的微小位移就可被測件的微小運動軌跡。以永磁鐵作為小質(zhì)量塊，利用永磁鐵的指南針作用，避免了測量時小質(zhì)量塊繞某個方向轉(zhuǎn)動的可能。安裝在永磁鐵互相垂直三個面相對位置上的激光位移傳感器可以實現(xiàn)永磁鐵三個方向微小位移的無線測量，克服了測量中元器件(如導線)的附加擾動。非連續(xù)加載的方式克服了測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)被測件的三維形變的高精度測量方法，其特征在于所述測量方法通過吊掛繩將被測件的的測試點外移，通過吊掛繩連接被測件，所述掉掛繩位于高低溫箱外，以懸掛在吊掛繩上的小質(zhì)量塊的運動軌跡代替被測件受力后的運動軌跡來進行高低溫箱外的常規(guī)測量，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)被測件的三維形變的高精度測量方法，其特征在于所述方法采用的裝置包括懸掛繩、永磁鐵和三個激光位移傳感器，所述懸掛繩的上端與被測件連接，所述懸掛繩的下端懸掛永磁鐵，三個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，分別用于測量被測件在z、y、x三個方向的微小位移，所述三個激光位移傳感器與測量主機連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高低溫箱內(nèi)被測件的三維形變的高精度測量方法，其特征在于測量時，采用非連續(xù)等間隔加載方式，每個加載點加載完成后等待小質(zhì)量塊穩(wěn)定后再讀取當前三個方向的變形量。
全文摘要
一種高低溫箱內(nèi)被測件的三維形變的高精度測量方法，通過吊掛繩將被測件的的測試點外移，通過吊掛繩連接被測件，所述掉掛繩位于高低溫箱外，以懸掛在吊掛繩上的小質(zhì)量塊的運動軌跡代替被測件受力后的運動軌跡來進行高低溫箱外的常規(guī)測量，所述小質(zhì)量塊為永磁鐵。本發(fā)明提供一種測量精度較高的高低溫箱內(nèi)被測件的三維形變的高精度測量方法。
文檔編號G01N3/18GK102494661SQ20111037057
公開日2012年6月13日 申請日期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 申請人:浙江工業(yè)大學