CN111473765A - 一种非接触式结构应变主动测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于结构试验测量技术领域，公开了一种非接触式结构应变主动测量装置及方法，用于航空、航天、车辆等全尺寸结构的应变测量。本发明在被测结构周围布置传送带；然后将测量平台放置于被测结构周围的传送带上；将非接触测量设备安装于测量平台之上；通过远程控制或按照预先编写的程序，控制测量平台和非接触测量设备进行应变测量；并利用无线网络实现采集数据的传输。最后通过测量计算机收集测量数据并进行可视化显示。与现有技术相比具有以下优点：可以实现采集数据传输无线化、非接触式应变测量、反映结构的整体应变情况、减少测量前的准备工作，提高效率，该方法对所有航空、航天、车辆结构强度测试通用。
Description
技术领域
本发明属于结构试验测量技术领域，特别涉及一种非接触式结构应变主动测量装置及方法。
背景技术
结构强度试验通常采用接触式应变测量完成结构应变数据采集，如图1所示。对于接触式测量，一般要求应变计粘贴于结构表面，应变线缆接入应变采集系统完成数据采集。该方式需要试验人员确保应变计具有一定的存活率，应变线缆具有导通性，以及采集系统的精确性。而其不足在于其一，通常应变计离散地粘贴在结构表面，无法反映结构的整体应变情况；其二，应变计需要在结构形变之前粘贴，无法在结构受载形变过程中实施贴片；其三，接线式应变计需要铺设较多的导线线缆，导致布线工作量较大，准备时间较长。而通过无线网络结合测量平台及车载非接触应变采集设备动态运行，可以实现主动的非接触式全尺寸结构应变测量。
发明内容
本发明目的是提供一种非接触式结构应变主动测量装置及方法，在全尺寸结构强度试验中，采用无线网络、测量平台、非接触测量等技术有效提升应变测量效率。
为实现以上发明目的，本发明技术方案一：
一种非接触式结构应变主动测量装置，其特征在于：所述装置包括：结构件1、非接触式测量设备2、运动机构和测量计算机6；
所述结构件为需要测量应变的对象；所述结构件设置在结构件承载平台上；
所述非接触式测量设备用于测量结构件的应变；
所述运动机构设在结构件四周，所述运动机构用于搭载非接触式测量设备围绕结构件运动；
所述测量计算机用于采集非接触式测量设备无线输出的应变数据，所述测量计算机还用于以无线方式控制所述非接触式测量设备进行测量及控制所述运动机构进行运动。
优选地，所述运动机构安装在结构件承载平台上，成闭合状，所述运动机构为二维平面结构或者三维立体结构。
优选地，所述运动机构分为第一运动机构和第二运动机构，所述第一运动机构设在结构件承载平台上，所述第二运动机构设在第一运动机构上并承载非接触式测量设备运动。
优选地，所述第一运动机构为传送带4；所述第二运动机构为固定在传送带上的测量平台3。
优选地，所述第一运动机构为轨道，所述第二运动机构为底部设有滑动轮组和驱动装置的底盘；所述驱动装置用于驱动滑动轮组在所述轨道上运动。
优选地，所述非接触式测量设备设有无线通信模块，所述无线通信模块用于将测量数据无线传输给测量计算机。
优选地，所述第二运动机构设有无线通信模块和有线通信模块，所述有线通信模块与非接触式测量设备2有线连接，所述有线通信模块采集非接触式测量设备传出的测量数据并传至无线通信模块；所述无线通信模块将收到的测量数据无线传输至测量计算机。
优选地，所述第二运动机构可沿X/Y/Z三轴方向伸缩。
优选地，所述运动机构设有紧急停止按钮，所述紧急停止按钮用于突控制运动机构停止运动。
优选地，所述测量计算机设有紧急停止按键，所述紧急停止按键用于无线控制运动机构停止运动。
本发明技术方案二：
一种非接触式结构应变主动测量方法，应用于上述的一种非接触式结构应变主动测量装置，所述方法包括以下步骤：
1)根据测试需求，确定结构件预设测量部位，并根据预设测量部位规划测量平台运动轨迹；
2)根据测量平台运动轨迹围绕被测结构件布置运动机构；避免运动机构与结构件或周边环境出现横向、纵向空间干涉；
3)将非接触式测量设备固定安装在运动机构上；
4)通过测量计算机控制运动机构运动并控制非接触式测量设备进行应变数据的测量；
5)测量计算机通过利用无线网络采集非接触式测量设备输出的应变数据并显示。
该发明方法具有以下优点：可以实现采集数据传输无线化，可以实现非接触式应变测量，可以反映结构的整体应变情况，可以在结构受载形变过程中主动测量，可以减少测量前的准备工作，提高效率，该方法对所有航空、航天、车辆结构强度测试通用。
附图说明
图1是现有的接触式应变测量原理图；
图2是本发明实施例提供的非接触式结构应变主动测量原理图；
图中，1-结构件；2非接触式测量设备-；3-测量平台；4-传送带；5-无线网络基站；6-测量计算机。
具体实施方式
如图2所示，一种非接触式结构应变主动测量装置，包括：结构件1、非接触式测量设备2、运动机构、无线网络基站5、测量计算机6；
结构件1为需要测量应变的对象；
运动机构为测量平台3和传送带4；传送带4根据需求布置成二维平面形式或者三维立体形式。
非接触式测量设备2设在测量平台3上，非接触式测量设备2用于非接触式测量结构件1的应变；
传送带设置在结构件1的四周，并成闭合的环形或者矩形或其他不规则形状，传送带用于搭载测量平台运动；
无线网络基站5用于将非接触式测量设备和测量平台的应变数据及控制指令以无线传输的方式传输至测量计算机。
测量计算机用于采集数据并将采集到的数据可视化，并对非接触式测量设备和测量平台进行控制。
或者，测量平台与非接触式测量设备有线连接接收测量数据，测量平台设有无线通信模块，将有线接收的测量数据无线传输给测量计算机。
或者，非接触式测量设备也可以自带无线通信模块，直接将测量数据无线传输至测量计算机。
测量平台可以沿X/Y/Z方向伸缩，以实现对结构件测量部位的精准测量。
运动机构上设有紧急停止按钮，或者测量计算机上设有紧急停止按键，以便突发情况下控制运动机构停止运动。
运动机构还可以是轨道和底部设有滑动轮组和驱动装置的底盘，驱动装置用于控制滑动轮组在轨道上运动。
运动机构还可以是可以运动的链条或轨道，以及悬挂在链条或轨道上的悬挂平台，悬挂平台用来固定非接触式测量设备。
运动机构也可以是其他链条或铰接等可以实现相同运动功能的形式。
一种非接触式结构应变主动测量方法，包括如下步骤：
1)根据测试需求，确定结构件预设测量部位，并根据预设测量部位规划测量平台运动轨迹；
2)根据测量平台运动轨迹围绕被测结构件布置运动机构；避免运动机构与结构件或周边环境出现横向、纵向空间干涉；
3)将非接触式测量设备固定安装在运动机构上；
4)通过测量计算机控制运动机构运动并控制非接触式测量设备进行应变数据的测量；
5)测量计算机通过利用无线网络采集非接触式测量设备输出的应变数据并显示。
其中，测量平台运动轨迹的确定：根据测试大纲和电测任务书，确定结构件关键测量部位，以此规划测量平台运动轨迹；
传送带的架设：根据测量平台运动轨迹并考虑结构件周边环境，防止传送带横向、纵向出现空间干涉。沿着结构件关键部位四周，将传送带安装于结构件承载平台上，并将测量平台紧固在传送带上。
测量平台的测量：测量平台接到测量指令后，控制传送带，传动带根据偏移量指令运动至指定位置后驻停。测量平台启动非接触测量设备实施测量。
测量计算机可以直接控制传送带的运动，也可以测量计算机将指令发送至测量平台，通过测量平台控制传送带的运动。
测量数据的可视化：测量计算机通过无线网络接收来自非接触测量设备的应变数据，并对收集到的应变数据可视化。
Claims (10)
1.一种非接触式结构应变主动测量装置，其特征在于：所述装置包括：结构件(1)、非接触式测量设备(2)、运动机构和测量计算机(6)；
所述结构件为需要测量应变的对象；所述结构件设置在结构件承载平台上；
所述非接触式测量设备用于测量结构件的应变；
所述运动机构设在结构件四周，所述运动机构用于搭载非接触式测量设备围绕结构件运动；
所述测量计算机用于采集非接触式测量设备无线输出的应变数据，所述测量计算机还用于以无线方式控制所述非接触式测量设备进行测量及控制所述运动机构进行运动。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式结构应变主动测量装置，其特征在于：所述运动机构安装在结构件承载平台上，成闭合状，所述运动机构为二维平面结构或者三维立体结构。
3.根据权利要求2所述的一种非接触式结构应变主动测量装置，其特征在于：所述运动机构分为第一运动机构和第二运动机构，所述第一运动机构设在结构件承载平台上，所述第二运动机构设在第一运动机构上并承载非接触式测量设备运动。
4.根据权利要求3所述的一种非接触式结构应变主动测量装置，其特征在于：所述第一运动机构为传送带(4)；所述第二运动机构为固定在传送带上的测量平台(3)。
5.根据权利要求3所述的一种非接触式结构应变主动测量装置，其特征在于：所述第一运动机构为轨道，所述第二运动机构为底部设有滑动轮组和驱动装置的底盘；所述驱动装置用于驱动滑动轮组在所述轨道上运动。
6.根据权利要求1所述的一种非接触式结构应变主动测量装置，其特征在于：所述非接触式测量设备设有无线通信模块，所述无线通信模块用于将测量数据无线传输给测量计算机。
7.根据权利要求3所述的一种非接触式结构应变主动测量装置，其特征在于：所述第二运动机构设有无线通信模块和有线通信模块，所述有线通信模块与非接触式测量设备(2)有线连接，所述有线通信模块采集非接触式测量设备传出的测量数据并传至无线通信模块；所述无线通信模块将收到的测量数据无线传输至测量计算机。
8.根据权利要求5所述的一种非接触式结构应变主动测量装置，其特征在于：所述第二运动机构可沿X/Y/Z三轴方向伸缩。
9.根据权利要求1所述的一种非接触式结构应变主动测量装置，其特征在于：所述运动机构设有紧急停止按钮，所述紧急停止按钮用于控制运动机构停止运动。
10.一种非接触式结构应变主动测量方法，应用于权利要求1-9任一权利要求所述的一种非接触式结构应变主动测量装置，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)根据测试需求，确定结构件预设测量部位，并根据预设测量部位规划测量平台运动轨迹；
2)根据测量平台运动轨迹围绕被测结构件布置运动机构；
3)将非接触式测量设备固定安装在运动机构上；
4)通过测量计算机控制运动机构运动并控制非接触式测量设备进行结构件预设测量部位应变数据的测量；
5)测量计算机通过无线网络采集非接触式测量设备输出的应变数据并显示。
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