一种新型三维位移测量装置及测量方法与流程

本发明涉及飞机强度试验技术领域，尤其涉及一种新型三维位移测量装置及测量方法。

背景技术：

在飞机强度试验中，飞机结构变形的位移数据是重要的试验数据，采集位移数据的传统方式是通过拉线式位移传感器进行测量，拉线式位移传感器由传感器模块和和拉线组成，传感器模块又包括编码器和拉线盒两部分，测量时将拉线端部挂接于待测结构上，通过测量结构变形前后的拉线长度即可得到该位置的位移数据，变形前后拉线长度由r变为r′，前后之差便可得到机翼的位移数据，传统的拉线式测量方式只能测量一维形变，而真正的飞机结构形变是空间的三维位移变化，因此，这种测量方式不仅只能测量一个维度，而且测得的数据具有一定的误差。

技术实现要素：

本发明的目的：提出一种新型三维位移测量装置及测量方法，用以解决传统的拉线式测量方式只能测量一维形变，且测得的数据具有一定的误差的问题。

本发明的技术方案：

一种新型三维位移测量装置，包括拉线式位移传感器、平角角度传感器、立角角度传感器、平转轮装置、立转轮装置和导向管，所述的平角角度传感器设置在拉线式位移传感器侧向端部的底面上，所述的平角角度传感器底部的轴穿过拉线式位移传感器侧向端部的底面，所述平角角度传感器底部的轴的端部设置有一个可转动的第一转盘，所述的平转轮装置设置在拉线式位移传感器顶部，所述的平转轮装置底部的平转轮通过传送带与所述的第一转盘连接，所述的立角角度传感器设置在平转轮装置的侧翼上，所述的立角角度传感器底部的轴穿过平转轮装置侧翼上的通孔，立角角度传感器底部的轴的端部设置有一个可转动的第二转盘，所述的平转轮装置的夹持端内设置有导向轮，所述的夹持端与立转轮装置固定连接，所述的立转轮装置的立转轮通过传送带与所述的第二转盘连接，所述的导向管设置在立转轮装置上，所述的导向管端部设置有拉线。

一种新型三维位移测量装置，所述的测量方法包括以下步骤：

步骤1：确定飞机结构待测目标点a，同时建立三维坐标系，将待测目标位置a置于三维坐标系内；

步骤2：将待测目标位置a投影到三维坐标系的xy平面，得到待测目标位置投影b，三维坐标系原点o到待测目标点a的连线oa投影到xy平面，得到连线oa的投影ob；

步骤3：将本发明的测量装置固定在地面某位置，并将测量装置归零；

步骤4：将拉线式位移传感器、平角角度传感器、立角角度传感器与外部测控系统建立连接，同时将外部测控系统调零；

步骤5：将拉线端部挂接于飞机结构待测目标位置a，测量待测目标位置a到三维坐标系原点o的距离r，测量x轴与ob的夹角α，测量oa与ob的夹角β；

步骤6：当待测结构发生空间位置变化时，测量r、β、α的变化量△r、△β、△α；

步骤7：计算飞机结构三维位移变形量△x、△y、△z。

步骤3所述的将本发明的测量装置固定在地面某位置，并将测量装置归零，具体为将拉线全部收回，将导向管处于水平位置。

步骤7所述的计算飞机结构三维位移变形量△x、△y、△z，计算公式为：

本发明的有益效果：提出一种新型三维位移测量装置及测量方法，三维位移测量装置与传统拉线式位移传感器相比能够测得飞机结构变形的三维位移数据，且具有更高的测量准确度。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图2为本发明平转轮装置结构示意图；

图3为本发明立转轮装置机导向管连接关系示意图；

图4为待测目标位置a在三维坐标系内投影示意图；

图中标识：1、拉线式位移传感器，2、平角角度传感器，3、立角角度传感器，4、第一转盘，5、第二转盘，6、平转轮装置，7、立转轮装置，8、导向轮，9、导向管，10、侧翼，11、拉线，12、平转轮，13、立转轮，14、夹持端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的介绍，一种新型三维位移测量装置，包括拉线式位移传感器1、平角角度传感器2、立角角度传感器3、平转轮装置6、立转轮装置7和导向管9，所述的平角角度传感器2设置在拉线式位移传感器1侧向端部的底面上，所述的平角角度传感器2底部的轴穿过拉线式位移传感器1侧向端部的底面，所述平角角度传感器2底部的轴的端部设置有一个可转动的第一转盘4，所述的平转轮装置6设置在拉线式位移传感器1顶部，所述的平转轮装置6底部的平转轮12通过传送带与所述的第一转盘4连接，所述的立角角度传感器3设置在平转轮装置6的侧翼10上，所述的立角角度传感器3底部的轴穿过平转轮装置6侧翼10上的通孔，立角角度传感器3底部的轴的端部设置有一个可转动的第二转盘5，所述的平转轮装置6的夹持端14内设置有导向轮8，所述的夹持端14与立转轮装置7固定连接，所述的立转轮装置7的立转轮13通过传送带与所述的第二转盘5连接，所述的导向管9设置在立转轮装置7上，所述的导向管9端部设置有拉线11。

拉线式位移传感器1：用于测量待测目标点a与拉线式位移传感器1、平角角度传感器2、立角角度传感器3之间的长度变化△r；

平角角位移传感器2：用于测量平角角度，如图4中所示的α角；

立角角位移传感器3：用于测量立角角度，如图4中所示的β角；

导向管9：当待测点具有运动时，会导致拉线11的长度和两个角度值发生变化，导向管可随着拉线11运动，并将立角角度传递到立转轮装置7上，将平角角度传递到平转轮装置6上。

平转轮装置6：用于传递平角角度到平角角位移传感器2，从而测得角度值。

立转轮装置7：立转轮装置7与导向管9固结在一起，当待测点沿水平轴转动时，可通过立转轮装置7将拉线11的立角角度传递至立角角位移传感器3上，从而测得角度值。

传动带：用于角度关系传递。

一种新型三维位移测量装置，所述的测量方法包括以下步骤：

步骤1：确定飞机结构待测目标点a，同时建立三维坐标系，将待测目标位置a置于三维坐标系内；

步骤2：将待测目标位置a投影到三维坐标系的xy平面，得到待测目标位置投影b，三维坐标系原点o到待测目标点a的连线oa投影到xy平面，得到连线oa的投影ob；

步骤3：将本发明的测量装置固定在地面某位置，并将测量装置归零；

步骤4：将拉线式位移传感器1、平角角度传感器2、立角角度传感器3与外部测控系统建立连接，同时将外部测控系统调零；

步骤5：将拉线11端部挂接于飞机结构待测目标位置a，测量待测目标位置a到三维坐标系原点o的距离r，测量x轴与ob的夹角α，测量oa与ob的夹角β；

步骤6：当待测结构发生空间位置变化时，测量r、β、α的变化量△r、△β、△α；

步骤7：计算飞机结构三维位移变形量△x、△y、△z。

步骤3所述的将本发明的测量装置固定在地面某位置，并将测量装置归零，具体为将拉线11全部收回，将导向管9处于水平位置。

步骤7所述的计算飞机结构三维位移变形量△x、△y、△z，计算公式为：

。