[实用新型]高低温箱内机械装置三维微小变形的高精度测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及三维微小变形的高精度测量系统，尤其是一种用于高低温环境下机械装置的测量系统。

背景技术

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。由于刚度试验考核的是作用点的变形量，被测件绕某个轴作微小转动的情况对测量结果基本无影响，可不予考虑。但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。

由于被测件处在一个无法直接安装传感器的高低温箱体内，因此，现有技术中无法实现高低温箱内机械装置的三维微小变形的精确测量。

发明内容

为了克服已有用于高低温环境下机械装置的测量系统的测量精度较低的不足，本实用新型提供一种测量精度较高的高低温箱内机械装置三维微小变形的高精度测量系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高低温箱内机械装置三维微小变形的高精度测量系统，所述测量系统包括细绳、三维气浮组件和三个方向的光电位移传感装置，所述三维气浮组件包括固定板、x向气浮单元、y向气浮单元和z向气浮单元，各个气浮单元均包括气浮轴和气浮套，所述三个方向的光电位移传感装置分别安装在x向气浮单元、y向气浮单元和z向气浮单元上，用以测量x向、y向和z向位移；x向气浮轴安装在固定板上，x向气浮套可滑动地安装在x向气浮轴上，所述x向气浮套与y向气浮轴固定连接，y向气浮套可滑动地安装在y向气浮轴上，所述y向气浮套与z向气浮套固定连接，所述z向气浮轴可滑动地安装在所述z向气浮套上；

所述细绳的上端与被测件连接，所述细绳的下端与所述三维气浮组件的z向气浮轴连接。

进一步，x向光电位移传感装置由光栅尺和读数头组成；y向光电位移传感装置包括y向光电转化发射器和y向接收器，z向光电转化发射装置及接收装置包括一级z向光电转化发射器、一级z向光电转化接收器、二级z向光电转化发射器和二级z向光电转化接收器，其中，所述光电转化发射器由光栅尺和读数头组成，采用增量式光电编码器，所述接收器由两组光电发射和接收管构成。

更进一步，所述x向气浮套与x向气浮套连接板固定连接，所述x向气浮套连接板与y向安装板固定连接，所述y向气浮轴安装在所述y向安装板上，所述y向气浮套与y向气浮套连接板固定连接，所述y向气浮套连接板与z向固定挡板连接，所述z向气浮套通过z向气浮套固定板安装在所述z向固定挡板上，所述z向固定挡板上安装z向气浮轴连接板，所述z向气浮轴安装在所述z向气浮轴连接板上，所述z向气浮轴的上端安装与细绳连接的连接头；

所述一级z向光电转换发射器安装在z向固定挡板上，一级z向光电转换接收器和二级z向光电转换发射器均安装y向安装板上，二级z向光电转换接收器安装在固定板上；

y向光电转换发射器安装在y向安装板上，y向接收器安装在固定板上；

x向光电位移传感装置安装在固定板上。

更进一步，各个气浮单元均包括两根气浮轴和两个气浮套，所述两根气浮轴平行设置。

本实用新型的技术构思为：通过细绳连接被测件，细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。利用气浮组件连接绳子下悬挂的质量块，让小质量块能够在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。

专利《不受气管扰动影响的组合气浮装置》(申请号201010165949.9，已授权)应用气浮技术具有摩擦阻力小、运动精度高、清洁无污染等特点，提供了一种有效避免摩擦力的附加影响、适应高精度场合的三维气浮随动装置。本实用新型在该专利的基础上，对气浮组件结构进行改动，克服使其适应当前测量要求。

本实用新型的有益效果主要表现在：通过细绳连接被测件，以悬挂在细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系统，有效克服了测量过程中附加摩擦力和元器件附加运动的影响，实现了高精度测量。

附图说明

图1是三维气浮组件的主视图。

图2是三维气浮组件的左视图。

图3是三维气浮组件的轴侧视图。