CN102494661A - 一种高低温箱内被测件的三维形变的高精度测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种高低温箱内被测件的三维形变的高精度测量方法，通过吊挂绳将被测件的的测试点外移，通过吊挂绳连接被测件，所述掉挂绳位于高低温箱外，以悬挂在吊挂绳上的小质量块的运动轨迹代替被测件受力后的运动轨迹来进行高低温箱外的常规测量，所述小质量块为永磁铁。本发明提供一种测量精度较高的高低温箱内被测件的三维形变的高精度测量方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种三维形变的测量装置，尤其是一种用于高低温箱内对被测件进行弯刚度试验时对被测点三维形变测量方法。
背景技术
弯刚度刚度试验时需要对被测件某方向施加作用力，在力或扭矩作用下，被测件产生变形，通过测量作用力方向的变形来计算刚度。但是被测件形状不规则，在外力作用下除了产生用于刚度计算方向的变形外，还可能会产生x、y、z三个方向的转动和其余两个方向的变形。即使作用力或力矩未发生变化，但由于被测点的变形造成力臂的变化，从而影响到加载的力矩值。由于被测件本身的变形量很小，受力后其它方向的微小变形会对刚度试验结果产生影响，只有对三方向变形同时进行高精度高分辨率测量，通过后续数据处理获取用于刚度计算所需方向的变形量，才能得到准确的刚度测量结果。
但是，由于被测件周围有工装夹具及加载机构，因此无法保证三个方向的激光位移传感器的激光不被挡住，因此将激光位移传感器直接安装在高低温箱的观察窗边上，直接对被测件进行测量的方法不可行。
发明内容
为了克服已有现有高低温箱内对被测件进行弯刚度试验时对被测点三维形变测量时的测量精度较差的不足，本发明提供一种测量精度较高的高低温箱内被测件的三维形变的高精度测量方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高低温箱内被测件的三维形变的高精度测量方法，通过吊挂绳将被测件的的测试点外移，通过吊挂绳连接被测件，所述掉挂绳位于高低温箱外，以悬挂在吊挂绳上的小质量块的运动轨迹代替被测件受力后的运动轨迹来进行高低温箱外的常规测量，所述小质量块为永磁铁。
进一步，所述方法采用的装置包括悬挂绳、永磁铁和三个激光位移传感器，所述悬挂绳的上端与被测件连接，所述悬挂绳的下端悬挂永磁铁，三个激光位移传感器分别位于永磁铁的正下方、正右方和正前方，分别用于测量被测件在z、y、x三个方向的微小位移，所述三个激光位移传感器与测量主机连接。
进一步，测量时，采用非连续等间隔加载方式，每个加载点加载完成后等待小质量块稳定后再读取当前三个方向的变形量。
本发明的技术构思为：通过悬挂绳连接被测件，悬挂绳下悬挂小质量块保证绳子竖直向下。由于绳子受力保持不变，因此认为绳子长度在整个过程中不发生变化。小质量块在x、y和z三个方向无摩擦地跟随被测件运动，通过测量小质量块的运动轨迹来得到被测件的微小运动轨迹。
本发明的有益效果主要表现在：通过悬挂绳连接被测件，以绳子的拉力代替外力的作用，以悬挂在悬挂绳上的小质量块的运动轨迹代替被测件受力后的运动轨迹，设计了一套适用于高低温环境下被测件刚度测量的装置，有效克服了测量过程中元器件附加扰动、小质量块的单摆效应、小质量块绕某个轴转动对测量的影响，实现了高精度测量。
附图说明
图1是永磁体与激光位移传感器的相对位置示意图。
图2是图1的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2，一种高低温箱内被测件的三维形变的高精度测量方法，通过吊挂绳将被测件的的测试点外移，所述掉挂绳位于高低温箱外，通过吊挂绳连接被测件，以悬挂在吊挂绳上的小质量块的运动轨迹代替被测件受力后的运动轨迹来进行高低温箱外的常规测量，所述小质量块为永磁铁。
所述方法采用的装置包括悬挂绳、永磁铁1和三个激光位移传感器2、3、4，所述悬挂绳的上端与被测件连接，所述悬挂绳的下端悬挂永磁铁，三个激光位移传感器2、3、4分别位于永磁铁的正下方、正右方和正前方，分别用于测量被测件在z、y、x三个方向的微小位移，所述三个激光位移传感器与测量主机连接。
测量时，采用非连续等间隔加载方式，每个加载点加载完成后等待小质量块稳定后再读取当前三个方向的变形量。
本实施例中，测量时，其中悬挂绳与被测件相连，悬挂绳下面悬挂一永磁铁(小质量块)，利用指南针原理保证其稳定后位置不会绕悬挂绳转动。
三个激光位移传感器分别位于永磁铁的正下方、正右方、正前方一定距离处，分别用于测量被测件z、y、x三个方向的微小位移。为了提高测量精度，永磁铁与激光位移传感器相对的标识面需达到规定的表面精度，具体位置如图1所示。工作时，激光直接射到气浮组件后反射给激光位移传感器，因此无任何导线扰动影响。工作时，永磁铁上标识面与对应的激光位移传感器之间的距离变化通过激光位移编码器发回到装置主机，从而实现x、y、z三个方向微小位移的无导线扰动的测量。
为了克服小质量块运动过程中的单摆效应，测量时采用非连续等间隔加载方式。每个加载点加载完成后等待小质量块稳定后再读取当前三个方向的变形量。
本发明以小质量块的变形代替被测件受力后的变形，当被测件受外力作用发生微小变形时，小质量块会相应的发生微小位移，通过测量小质量块的微小位移就可被测件的微小运动轨迹。以永磁铁作为小质量块，利用永磁铁的指南针作用，避免了测量时小质量块绕某个方向转动的可能。安装在永磁铁互相垂直三个面相对位置上的激光位移传感器可以实现永磁铁三个方向微小位移的无线测量，克服了测量中元器件(如导线)的附加扰动。非连续加载的方式克服了测量过程中的悬挂绳的单摆效应。
Claims (3)
1.一种高低温箱内被测件的三维形变的高精度测量方法，其特征在于：所述测量方法通过吊挂绳将被测件的的测试点外移，通过吊挂绳连接被测件，所述掉挂绳位于高低温箱外，以悬挂在吊挂绳上的小质量块的运动轨迹代替被测件受力后的运动轨迹来进行高低温箱外的常规测量，所述小质量块为永磁铁。
2.如权利要求1所述的高低温箱内被测件的三维形变的高精度测量方法，其特征在于：所述方法采用的装置包括悬挂绳、永磁铁和三个激光位移传感器，所述悬挂绳的上端与被测件连接，所述悬挂绳的下端悬挂永磁铁，三个激光位移传感器分别位于永磁铁的正下方、正右方和正前方，分别用于测量被测件在z、y、x三个方向的微小位移，所述三个激光位移传感器与测量主机连接。
3.如权利要求1或2所述的高低温箱内被测件的三维形变的高精度测量方法，其特征在于：测量时，采用非连续等间隔加载方式，每个加载点加载完成后等待小质量块稳定后再读取当前三个方向的变形量。
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