CN105865664A - 一种非接触式装配应力检测系统及使用方法 - Google Patents

一种非接触式装配应力检测系统及使用方法 Download PDF

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李朝光
杜兴刚
杜龙
彭志军
朱亲强
王红飞
朱翔
王学强
吕万韬
王震
姜亚娟
余凌晶
胡博海
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Abstract

本发明提供的一种非接触式装配应力检测系统及使用方法，包括装配件夹持装置、白光光源、定焦远心镜头、CCD相机、CCD相机调节支架和计算机，装配件夹持装置用于固定装配件，定焦远心镜头安装在CCD相机前端，CCD相机固定在CCD相机调节支架上，CCD相机通过数据线与计算机连接；白光光源固定在定焦远心镜头的前上方。本发明提供的一种非接触式装配应力检测系统及使用方法，实现飞机结构装配应力的非接触式检测，系统简单，效果明显，适用于不同环境下的应力检测，不受装配工序和环境的影响；可进行全场测量，获得待测区域的装配应力分布。

Description

一种非接触式装配应力检测系统及使用方法
技术领域
本发明属于应力测量技术领域，具体涉及一种非接触式飞机结构装配应力检测系统及使用方法 。
背景技术
随着科学技术不断的进步，飞机对长寿命、高可靠性和低结构系数的要求越来越高，对飞机装配质量也提出了更加苛刻的要求。特别是复合材料等新材料的大量采用，给飞机的装配工艺提出了更高的要求和更大的挑战。由于飞机零构件在加工制造和型架定位过程中普遍存在超差现象，结构件在装配时不可避免地产生强迫装配，进而引起装配应力。装配应力的特点是零构件内部在装配前不存在应力，但装配成组合件后零构件局部将产生一定程度的内应力。装配应力对结构件的疲劳、腐蚀等性能有较大影响，因此，准确获得装配应力的大小和分布对预测结构件强度和寿命、优化装配工艺参数具有重要意义。
目前，装配应力多采用电测法进行测量。电测法虽然是一种成熟的应力测量技术，但其受装配工序和环境温度的影响大，且电测法属于单点测量，无法给出装配应力的分布特征，易发生应力漏检的情况。
发明内容
本发明所要解决的是现有装配应力测量方法容易受环境影响的技术问题，提供一种非接触式装配应力检测系统及使用方法。
为了解决本发明的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种非接触式装配应力检测系统，包括装配件夹持装置4、白光光源5、定焦远心镜头6、CCD相机7、CCD相机调节支架8和计算机9，所述装配件夹持装置4用于固定装配件1，所述定焦远心镜头6安装在所述CCD相机7前端，所述CCD相机7固定在所述CCD相机调节支架8上，所述CCD相机7通过数据线与计算机9连接；所述白光光源5固定在所述定焦远心镜头6的前上方，所述计算机9安装有图像采集系统和数字图像相关软件。
一种非接触式装配应力检测系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：在装配件1待测装配区域制作黑白相间的随机散斑图样2。
步骤二：在检测现场，布置装配应力检测系统。
步骤三：装配前，将装配件1安装到装配件夹持装置4上，调整CCD相机调节支架8和白光光源5的位置，使定焦远心镜头6的轴线与被测装配件1表面垂直、装配件1表面散斑图样2成像清晰且图像处于景深中间位置、装配件1待测区域光线均匀、明暗适中。
步骤四：在待测区域四个角点做视场标记3，采用CCD相机7拍摄装配件1的表面散斑图像一并保存至计算机9，记录四个标记点3的像素坐标。
步骤五：取下装配件1，进行装配，确保装配应力检测系统的所有装置的位置不发生变化。
步骤六：装配件1装配完成后，将装配件1安装于夹持装置4上，按照四个标记点3在装配前图像中的像素坐标调整装配件1位置，使四个标记点3的像素坐标分别与其在装配前图像中的坐标相一致；采用CCD相机7再次拍摄装配件1待测区域表面的散斑图像二并保存至计算机9。
步骤七：采用数字图像相关法，对装配前后的散斑图像一和散斑图像二进行数字相关计算，获得待测区域的位移场和应变场；根据材料应力应变变换关系，将应变场换至应力场。
与现有技术相比，本发明获得的有益效果是：有益效果能否再增加一些
本发明公开的一种非接触式装配应力检测系统及使用方法，实现飞机结构装配应力的非接触式检测，系统简单，效果明显，适用于不同环境下的应力检测，不受装配工序和环境的影响；可进行全场测量，获得待测区域的装配应力分布。
附图说明
图1为非接触式装配应力检测系统示意图。
附图标记：1、装配件；2、散斑图样；3、标记点；4、装配件夹持装置；5、白光光源；6、定焦远心镜头；7、CCD相机；8、CCD相机调节支架；9、计算机。
具体实施方案
下面结合附图，对实施例进行详细说明。
参见附图1，一种非接触式装配应力检测系统，包括装配件夹持装置4、白光光源5、定焦远心镜头6、CCD相机7、CCD相机调节支架8和计算机9，所述装配件夹持装置4用于固定装配件1，所述定焦远心镜头6安装在所述CCD相机7前端，所述CCD相机7固定在所述CCD相机调节支架8上，所述CCD相机7通过数据线与计算机9连接；所述白光光源5固定在所述定焦远心镜头6的前上方，所述计算机9安装有图像采集系统和数字图像相关软件。
一种非接触式飞机结构装配应力检测系统，通过保存装配前后结构件表面的散斑图像，采用数字图像相关法（DIC）的原理和方法，对装配前后结构件表面的散斑图像进行数字相关计算，获得结构件表面的位移场和应变场，进而依据材料应力应变关系将应变场转换为应力场，从而实现对结构件装配应力的测量。
一种非接触式装配应力检测系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：在装配件1待测装配区域制作黑白相间的随机散斑图样2。
步骤二：在检测现场，布置装配应力检测系统。
步骤三：装配前，将装配件1安装到装配件夹持装置4上，调整CCD相机调节支架8和白光光源5的位置，使定焦远心镜头6的轴线与被测装配件1表面垂直、装配件1表面散斑图样2成像清晰且图像处于景深中间位置、装配件1待测区域光线均匀、明暗适中。
步骤四：在待测区域四个角点做视场标记3，采用CCD相机7拍摄装配件1的表面散斑图像一并保存至计算机9，记录四个标记点3的像素坐标。
步骤五：取下装配件1，进行装配，确保装配应力检测系统的所有装置的位置不发生变化。
步骤六：装配件1装配完成后，将装配件1安装于夹持装置4上，按照四个标记点3在装配前图像中的像素坐标调整装配件1位置，使四个标记点3的像素坐标分别与其在装配前图像中的坐标相一致；采用CCD相机7再次拍摄装配件1待测区域表面的散斑图像二并保存至计算机9。
步骤七：采用数字图像相关法，对装配前后的散斑图像一和散斑图像二进行数字相关计算，获得待测区域的位移场和应变场；根据材料应力应变变换关系，将应变场换至应力场。
通过上述装置和方法，实现飞机结构装配应力的非接触式检测，可进行全场测量，获得待测区域的装配应力分布，装置简单，效果明显，适用于不同环境下的应力检测，不受装配工序和环境的影响。
以上列举的仅是本发明的具体实施例之一。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多类似的改形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明所要保护的范围。

Claims (2)

1. 一种非接触式装配应力检测系统，其特征在于：包括装配件夹持装置（4）、白光光源（5）、定焦远心镜头（6）、CCD相机（7）、CCD相机调节支架（8）和计算机（9），所述装配件夹持装置（4）用于固定装配件（1），所述定焦远心镜头（6）安装在所述CCD相机（7）前端，所述CCD相机（7）固定在所述CCD相机调节支架（8）上，所述CCD相机（7）通过数据线与计算机（9）连接；所述白光光源（5）固定在所述定焦远心镜头（6）的前上方，所述计算机（9）安装有图像采集系统和数字图像相关软件。
2.如权利要求1所述的一种非接触式装配应力检测系统的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在装配件（1）待测装配区域制作黑白相间的随机散斑图样（2）；
步骤二：在检测现场，布置装配应力检测系统；
步骤三：装配前，将装配件（1）安装到装配件夹持装置（4）上，调整CCD相机调节支架（8）和白光光源（5）的位置，使定焦远心镜头（6）的轴线与被测装配件（1）表面垂直、装配件（1）表面散斑图样（2）成像清晰且图像处于景深中间位置、装配件（1）待测区域光线均匀、明暗适中；
步骤四：在待测区域四个角点做视场标记（3），采用CCD相机（7）拍摄装配件（1）的表面散斑图像一并保存至计算机（9），记录四个标记点（3）的像素坐标；
步骤五：取下装配件（1），进行装配，确保装配应力检测系统的所有装置的位置不发生变化；
步骤六：装配件（1）装配完成后，将装配件（1）安装于夹持装置（4）上，按照四个标记点（3）在装配前图像中的像素坐标调整装配件（1）位置，使四个标记点（3）的像素坐标分别与其在装配前图像中的坐标相一致；采用CCD相机（7）再次拍摄装配件（1）待测区域表面的散斑图像二并保存至计算机（9）；
步骤七：采用数字图像相关法，对装配前后的散斑图像一和散斑图像二进行数字相关计算，获得待测区域的位移场和应变场；根据材料应力应变变换关系，将应变场换至应力场。
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