[發明專利]高低溫箱內被測件變形量的高精度測量系統

有效

• 申請號: 201110370274.6
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102410818A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 彭廷紅;孫建輝;單曉杭;鄭欣榮;丁少杰
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明涉及一種三維微小變形的高精度測量系統，尤其是一種高低溫環境箱內被測件變形量的測量系統。

背景技術

彎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則，在外力作用下除了產生用于剛度計算方向的變形外，還可能會產生x、y、z三個方向的轉動和其余兩個方向的變形。即使作用力或力矩未發生變化，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果產生影響，只有對三方向變形同時進行高精度高分辨率測量，通過后續數據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果。

但是，由于被測件周圍有工裝夾具及加載機構，因此采用激光位移傳感器測量時無法保證三個方向的激光不被擋住，因此將激光位移傳感器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。

發明內容

為了克服已有高低溫環境箱內被測件變形量的測量系統的測量精度較低的不足，本發明提供一種測量精度高的高低溫箱內被測件變形量的高精度測量系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種高低溫箱內被測件變形量的高精度測量系統，所述測量系統包括細繩、三維氣浮組件和三個方向的激光位移光電編碼測量模塊，所述三維氣浮組件包括固定板、x向氣浮單元、y向氣浮單元和z向氣浮單元，各個氣浮單元均包括氣浮軸和氣浮套，所述三個方向的激光位移光電編碼測量模塊分別安裝在x向氣浮單元、y向氣浮單元和z向氣浮單元上；x向氣浮軸安裝在固定板上，x向氣浮套可滑動地安裝在x向氣浮軸上，x向氣浮套與x向氣浮套連接板固定連接，x向氣浮套連接板與y向安裝板連接，y向氣浮軸安裝在y向安裝板上，y向氣浮套可滑動地安裝在y向氣浮軸上，y向氣浮套與y向氣浮套連接板固定連接，y向氣浮套連接板與z向固定擋板連接，所述z向氣浮軸可滑動地安裝在所述z向氣浮套上，z向氣浮軸安裝在z向氣浮軸連接板上，z向氣浮套安裝在z向固定擋板上；

所述細繩的上端與被測件連接，所述細繩的下端與所述三維氣浮組件的z向氣浮軸連接。

進一步，所述激光位移光電編碼測量模塊包含標識面和CCD激光位移傳感器，所述CCD激光位移傳感器與所述標識面正對。

更進一步，z向標識面安裝在z向氣浮軸連接板上，y向標識面安裝在z向固定擋板上，x向標識面安裝在y向安裝板上；三個方向的CCD激光位移傳感器均安裝在安裝支架上。

再進一步，各個氣浮單元均包括兩根氣浮軸和兩個氣浮套，所述兩根氣浮軸平行設置。

本發明的技術構思為：通過細繩連接被測件，細繩下懸掛小質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生變化。利用氣浮組件連接繩子下懸掛的質量塊，讓小質量塊能夠在x、y和z三個方向無摩擦地跟隨被測件運動，通過測量小質量塊的運動軌跡來得到被測件的微小運動軌跡。

專利《不受氣管擾動影響的組合氣浮裝置》(申請號201010165949.9，已授權)應用氣浮技術具有摩擦阻力小、運動精度高、清潔無污染等特點，提供了一種有效避免摩擦力的附加影響、適應高精度場合的三維氣浮隨動裝置。本發明在該專利的基礎上，對氣浮組件結構進行改動，使其適應當前測量要求。

本發明的有益效果主要表現在：模擬懸掛重物的方法，以繩子的拉力代替外力的作用，以懸掛在細繩上的三維氣浮隨動組件的Z向氣浮軸的運動軌跡代替被測件受力后的運動軌跡，設計了一套適用于高低溫環境下被測件剛度測量的系統，有效克服了測量過程中附加摩擦力、元器件附加擾動和小質量塊的單擺效應的影響，實現了高精度測量。

附圖說明

圖1是三維氣浮組件的主視圖。

圖2是三維氣浮組件的左視圖。

圖3是三維氣浮組件的軸側視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。