用于测试压缩面板的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及结构测试，并且更特别地涉及对准用于压缩测试的测试面板的系统和方法。
【背景技术】
[0002]承载结构的设计和开发通常包含将被用在这种结构中的组件和材料的结构测试。结构测试提供机械属性数据，例如被测试的组件和材料在不同环境条件下(例如温度和相对湿度)的强度和失效模式。机械属性数据可以被用于结构的设计和分析，以便当在结构的服务环境中操作时，该结构按预期地运行。
[0003]压缩测试是一种类型的结构测试，其中压缩测试载荷被施加到测试试样。测试试样可以被提供为矩形形状的测试面板或预先确定尺寸的测试采样片。测试面板可以由复合材料(即加强纤维聚合物基体材料)和/或金属材料形成。测试面板可以被加载到测试机中，以便测试面板的面板下边缘被支撑在测试夹具的基座组装件上，该测试夹具进而可以被支撑在测试机的下压板上。载荷传递界面可以被安装在测试面板的上面板边缘之上。测试机可以包含垂直可移动的载荷压头，该载荷压头位于载荷传递界面之上。载荷压头可以包含上压板，该上压板可以被向下移动以支承接触载荷传递界面，以便压缩的测试载荷可以沿测试面板的纵向(即垂直)方向被轴向地施加到测试面板。
[0004]为了测试的准确度，压缩的测试载荷优选地均匀分布横跨上和下面板边缘。但是，测试面板有时可以被提供为稍微不规则的形状，其中测试面板的边缘彼此不垂直，或者其中上和下面板边缘彼此不平行并且导致上面板边缘的一端高于上面板边缘的相对端。结果，上压板可以将压缩的测试载荷初始地施加在上面板边缘的上端，并且测试面板的下端初始可以是不具有载荷的，导致偏心载荷仅于上面板边缘的相对两端中的一端，而不是横跨上面板边缘均匀分布压缩的测试载荷。压缩的测试载荷的非均匀分布可以导致测试面板的过早失效和无效的测试数据。
[0005]在常规实践中，测试面板的对准可以通过视觉搜索载荷传递界面和上压板之间的光间隙，使用各种测隙规测量该间隙的宽度，根据该间隙测量值制作填隙片，以及然后将填隙片安装在基座组装件和下压板之间来检验和调整。测试调试可以然后检验间隙，并且定位和测量间隙、制作填隙片和安装填隙片的过程可以用反复测试法的方式被重复，直到载荷传递界面和上压板之间的间隙被基本消除。不幸的是，制作和安装填隙片以及再次检验间隙之后的定位和测量间隙的过程是一个耗时并且劳动密集的过程，该过程显著增加了结构性测试的总体时间和费用。
[0006]由此可见，在本领域内存在对用于确定和调整测试板在测试机中的取向并且可避免与定位和测量间隙以及安装和制作填隙片的常规反复测试法过程相关联的时间和费用的系统和方法的需要。
【发明内容】
[0007]与机翼相关联的上述需要被本公开具体地解决，本公开提供了用于对准测试面板与测试机的对准装置。对准装置可以包含激光测量系统和调整机构。激光测量系统可以包含被耦合到测试夹具和/或测试机的至少一个激光测量设备。激光测量系统可以生成表示测试面板相对于测试机的压板和/或加载轴线的取向的激光测量数据。根据激光测量数据，调整机构可以被配置为允许以使测试面板被移动到与压板和/或加载轴线基本对准的方式调整测试面板相对于压板和/或加载轴线的位置和/或取向。
[0008]在进一步的实施例中，公开了用于压缩测试系统的对准装置。压缩测试系统可以具有压板以将压缩的测试载荷施加到测试面板。对准装置可以包含被配置为定位在测试面板的面板边缘上的载荷传递界面。此外，对准装置可以包含被置于载荷传递界面的各自的第一和第二末端部分上的第一和第二激光测量设备。第一和第二激光测量设备可以确定指示压板和各自的第一和第二末端部分之间的各自的第一和第二距离的值。对准装置可以进一步包含被置于测试夹具的基座组装件上的调整机构。对准装置可以通过以下方式调整测试面板的取向，即通过以使载荷传递界面与面板边缘对准的方式升高或降低载荷传递界面的第一末端部分和/或第二末端部分，从而使第一和第二距离基本相等。用这种方式，压缩的测试载荷可以横跨测试面板的第一侧边缘均匀地分布。
[0009]同样公开了在测试机内对准测试面板以便将压缩的测试载荷施加到测试面板的方法。该方法可以包含在测试机内安装测试面板。该方法可以进一步包含使用耦合到测试夹具和/或测试机的激光测量设备，生成表示测试面板相对于测试机的压板和/或加载轴线的取向的激光测量数据。该方法可以另外包含根据激光测量数据，以使测试面板与压板和/或加载轴线基本对准的方式调整测试面板相对于压板和/或加载轴线的位置和/或取向。有利的是，调整测试面板150的取向的步骤包含调整测试夹具200相对于压板和/或加载轴线120的位置和/或取向，并且调整压板和/或加载轴线120相对于测试机102的方位和/或取向。可替换地，测试面板150包含具有被安装在其上的载荷传递界面202的面板边缘154，并且调整测试面板150的取向的步骤包含用基本对准载荷传递界面202与压板114的方式调整被耦合到测试夹具200的调整机构400以升高和/或降低测试面板150的第一末端部分208和/或第二末端部分210。
[0010]有利的是，生成激光测量数据和调整测试面板150的步骤包括生成表示面板边缘154相对于测试机102的压板114的取向的激光测量数据，并且根据激光测量数据调整测试面板150的取向，以便面板边缘154与压板114基本对准。可替换地，生成激光测量数据和调整测试面板150的步骤包括生成表示测试面板150的中心线164相对于加载轴线120的位置和/或取向的激光测量数据，并且根据激光测量数据调整测试面板150的取向，以便中心线164与加载轴线120基本对准。
[0011]优选地，生成激光测量数据和调整测试面板150的步骤包括生成表示测试面板150的中性轴线166相对于加载轴线120的位置的激光测量数据，并且根据激光测量数据调整测试面板150的取向，以使加载轴线120经过中性轴线166。有利的是，马达412可操作地耦合到调整机构400，并且生成激光测量数据和调整测试面板150的步骤包括在被通信地耦合到马达412的处理器320处接收激光测量数据，并且使用处理器320命令马达412以移动测试面板150至与压板和/或加载轴线120基本对准的方式调整所述调整机构400。优选地，生成激光测量数据的步骤包括使用激光扫描仪扫描测试面板150和/或测试夹具200的表面几何形状，生成表示表面几何形状的扫描数据，以及根据扫描数据，使用处理器320确定测试面板150相对于压板和/或加载轴线120的位置和/或取向。更优选地，调整测试面板150的位置和/或取向的步骤包含使用处理器320，以移动测试面板150至与压板和/或加载轴线120基本对准的方式命令调整机构400的马达412。更优选地，生成激光测量数据和调整测试面板150的步骤包括根据扫描数据使用处理器320确定测试面板150的中性轴线166的位置，并且使用处理器320命令马达412以移动测试面板150以使加载轴线120经过中性轴线166的方式调整调整机构400，该测试面板150具有被耦合到蒙皮面板158的加强件160。调整机构400可以可替换地包括被配置为调整测试面板150相对于压板和/或加载轴线120的位置和/或取向的垂直调整机构402和/或横向调整机构404。
[0012]已经讨论的特征、功能以及优点能够被独立地实现在本公开的各种实施例中，或者可以被合并在其他实施例中。参考之后的描述和以下附图，能够获知进一步的细节。
【附图说明】
[0013]通过参考附图，本公开的这些特征和其他特征将会更加明显，在全部附图中，相同的标号指代相同的部件，并且其中:
[0014]图1是包含测试面板的测试系统的主示意图，该测试面板被安装在测试夹具内并且装备有通用测试机以便测试面板的压缩测试；
[0015]图2是中心刻有凹口的测试面板的实施例的透视图，该测试面板可以被加载在测试夹具内并且压缩的测试载荷可以通过测试机被施加到其上以确定测试面板的压缩强度；
[0016]图3是用于在压缩测试期间支撑测试面板的测试夹具的实施例的透视图；
[0017]图4是图2的测试夹具的侧视图；
[0018]图5是图2的测试夹具的主视图，并且该图说明了激光测量设备，其被安装在载荷传递界面的相对端上以便被放置为支承接触通用测试机的上压板，用以测试面板的压缩测试；
[0019]图6是与测试面板的上面板边缘分开的载荷传递界面的分解透视图；
[0020]图7是被安装在上面板边缘上并且显示了激光测量设备的载荷传递界面的透视图，该激光测量设备向上压板发射激射束，以便在载荷传递界面的每个末端处测量载荷传递界面和上压板之间的距离；
[0021]图8是被安装在上面板边缘上的载荷传递界面的部分侧视图；
[0022]图9是向上压板的压板表面发射激射束以便测量两者之间距离的激光位移传感器的部分侧视图；
[0023]图10是被安装在测试夹具的基座组装件上以便调整测试面板相对于压板和/或测试机的加载轴线的取向的调整机构的侧视图；
[0024]图11是说明了螺纹杆构件的旋转导致基座组装件相对于测试机的下压板的轴向向上位移的调整机构的侧视图；
[0025]图12是说明了基座组装件和下压板之间的填隙片的安装的基座组装件的部分侧视图；
[0026]图13是测试系统的实施例的主视图，该测试系统包含数据获取设备和处理器以便从激光测量设备中接收激光测量数据并且生成被传递到一个或多个机动的调整机构的一个或多个命令以便调整测试面板的位置和/或取向；
[0027]图14是机动的调整机构的示例的侧视图，该调整机构包含马达和被通信地耦合到处理器以便从处理器中接收命令以用于根据由处理器从激光测量设备中接收的激光测量数据自动地调整测试面板的马达控制器；
[0028]图15是包含多个激光扫描仪的测试系统的实施例的主视图，所述激光扫描仪用于扫描测试面板和/或测试夹具的表面几何外形，并且生成被处理器接收的扫描数据以便确定测试面板相对于加载轴线的中性轴线和/或中心线；
[0029]图16是具有加强件的弧形测试面板的示意性透视图，并且其中激光扫描仪可以扫描测试面板的表面几何外形以确定测试面板的中性轴线和/或中性线以便对准加载轴线.
[0030]图17是沿图15的线17获取并且显示了被安装在测试机的垂直柱上以便扫描测试面板和/或测试夹具的表面几何外形的多个激光扫描仪的测试系统的实施例的俯视示意图；
[0031]图18是沿图15的