三向位移测量装置的制作方法

本发明涉及位移测量技术领域，具体涉及一种三向位移测量装置。

背景技术：

现有位移测量装置绝大部分为单向测量，在进行单点多方向位移测量时，需要用到多个位移传感器，由于使用时设备较多，且各个位移传感器很难保证方向的准确性，给测量带来了一定的误差，同时，由于使用设备较多，信号线路较多，各个部件的连接成倍增加，大幅提高了整个测量系统的故障率，也进一步增大了误差，不利于位移测量的顺利进行。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种三向位移测量装置，它只需要与测点单点连接，可一次性测量三个方向的位移，极大地增加了测量效率。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种三向位移测量装置，所述三向位移测量装置包括第一基座、第二基座、第三基座、伸缩杆组件和三组位移测量模块；所述第二基座活动安装于第一基座上，并能相对第一基座水平移动；所述第三基座活动安装于第二基座上，并能相对第二基座水平移动；所述第二基座与第三基座的移动方向垂直，一个为x方向，另一个为y方向；所述伸缩杆组件包括套筒和伸缩杆，所述套筒竖直安装于所述第三基座上，所述伸缩杆安装于套筒内并能沿z方向自由移动，被测点安装于所述伸缩杆上；所述三组位移测量模块分别安装于所述第二基座、第三基座和伸缩杆组件上，分别获取被测点三个方向的位移。

上述方案中，所述位移测量模块包括弹簧、弹性薄片和应变测量模块，所述弹性薄片为金属弹性材料，所述弹性薄片与弹簧垂直布置，所述应变测量模块包含一个惠斯通全桥应变测量电路，将位移信号转变为电信号。

上述方案中，所述三向位移测量装置还包括磁性底座，所述磁性底座上设有磁性开关，所述第一基座通过调节机构安装于所述磁性底座上，所述第一基座在x方向和y方向分别安装有x向水平仪和y向水平仪，根据所述x向水平仪和y向水平仪的显示以调整所述第一基座在x方向和y方向的水平度。

上述方案中，所述第一基座上沿x方向设有第一导轨，所述第二基座底部设有与所述第一导轨适配的第一导轨通孔，所述第二基座能沿第一导轨自由运动。

上述方案中，所述位移测量模块包括第一位移测量模块，所述第一位移测量模块包括第一弹簧、第一弹性薄片和第一应变测量模块，所述第二基座底部设有用于所述第一弹簧穿过的第一弹簧通孔，所述第一弹簧的两端与所述第一基座固定连接；所述第二基座底部设有腔体，所述第一弹性薄片位于腔体内，第一弹性薄片的一端与所述第二基座固定连接，另一端与所述第一弹簧固定连接；所述第一应变测量模块安装于所述第一弹性薄片上，通过导线输出电信号。

上述方案中，所述第二基座上沿y方向设有第二导轨，所述第三基座底部设有与所述第二导轨适配的第二导轨通孔，所述第三基座能沿第二导轨自由运动。

上述方案中，所述位移测量模块包括第二位移测量模块，所述第二位移测量模块包括第二弹簧、第二弹性薄片和第二应变测量模块，所述第三基座底部设有用于所述第二弹簧穿过的第二弹簧通孔，所述第二弹簧的两端与所述第二基座固定连接；所述第三基座底部设有腔体，所述第二弹性薄片位于腔体内，第二弹性薄片的一端与所述第三基座固定连接，另一端与所述第二弹簧固定连接；所述第二应变测量模块安装于所述第二弹性薄片上，通过导线输出电信号。

上述方案中，所述套筒内设有支撑弹簧，所述伸缩杆安装于所述支撑弹簧上；所述伸缩杆一侧安装有连接件，所述套筒上设有与所述连接件适配的滑槽，所述伸缩杆上下移动时，所述连接件在所述滑槽内同步移动。

上述方案中，所述位移测量模块包括第三位移测量模块，所述第三位移测量模块包括第三弹簧、第三弹性薄片和第三应变测量模块；所述第三弹性薄片固定安装于所述第三基座上，所述第三弹簧的上下两端分别与所述连接件和第三弹性薄片固定连接，所述第三应变测量模块安装于所述第三弹性薄片上，通过导线输出电信号。

上述方案中，所述三向位移测量装置还包括第一球铰和测点装置，所述第一球铰与所述伸缩杆顶端配合连接，第一球铰上有螺杆，所述测点装置底部设有内螺纹与所述螺杆配合连接。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的三向位移测量装置，通过测点装置和各个基座间的协同运动，可以一次测出被测点的三向运动，再通过信号输出，能够快速、实时、准确的得到理想测量结果，提高测量效率。

(2)本发明的三向位移测量装置，通过内置位移测量模块，减小了以往多个设备安装调试的工作，降低了劳动强度，提高了工作效率，同时各个部件集成化程度较高，减小了出现故障的几率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例三向位移测量装置总体结构示意图；

图2为本发明实施例三向位移测量装置磁性底座与第一基座示意图；

图3为本发明实施例三向位移测量装置第二基座示意图；

图4为本发明实施例三向位移测量装置第三基座示意图；

图5为本发明实施例三向位移测量装置第二基座底部位移测量模块示意图；

图6为本发明实施例三向位移测量装置第三基座底部位移测量模块示意图；

图7为本发明实施例三向位移测量装置伸缩杆及位移测量模块剖视图；

图8为本发明实施例三向位移测量装置调节机构示意图。

图中：10、磁性底座；11、磁性开关；20、第一基座；21、第一导轨；22、x向水平仪；23、y向水平仪；30、第二基座；31、第二导轨；32、第一导轨通孔；33、第一弹簧通孔；40、第三基座；41、安装块；42、套筒；421、滑槽；43、伸缩杆；431、连接件；44、支撑弹簧；45、第一球铰；46、测点装置；47、第二导轨通孔；48、第二弹簧通孔；50、第一位移测量模块；51、第一弹簧；52、第一弹性薄片；53、第一应变测量模块；60、第二位移测量模块；61、第二弹簧；62、第二弹性薄片；63、第二应变测量模块；70、第三位移测量模块；71、第三弹簧；72、第三弹性薄片；73、第三应变测量模块；80、调节机构；81、升降杆；82、齿条；83、第二球铰；84、齿轮；85、齿轮调节旋钮；86、锁紧旋钮。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-8所示，为本发明一较佳实施例的三向位移测量装置，包括第一基座20、第二基座30、第三基座40、伸缩杆组件和三组位移测量模块。第二基座30活动安装于第一基座20上，并能相对第一基座20水平移动；第三基座40活动安装于第二基座30上，并能相对第二基座30水平移动；第二基座30与第三基座40的移动方向垂直，一个为x方向，另一个为y方向。伸缩杆组件包括套筒42和伸缩杆43，第三基座40上设有安装块41，套筒42竖直安装于安装块41上，伸缩杆43安装于套筒42内并能沿z方向自由移动，被测点安装于伸缩杆43上。三组位移测量模块分别安装于第二基座30、第三基座40和伸缩杆组件上，分别获取被测点三个方向的位移。位移测量模块包括弹簧、弹性薄片和应变测量模块，所述弹性薄片为金属弹性材料，所述弹性薄片与弹簧垂直布置，所述应变测量模块包含一个惠斯通全桥应变测量电路，将位移信号转变为电信号。

进一步优化，本实施例中，三向位移测量装置还包括置于金属水平面上的磁性底座10，磁性底座10上设有磁性开关11，控制磁性底座10吸附于金属平面上。第一基座20通过调节机构80安装于磁性底座10上，调节机构80至少为三个，本实施例中调节机构80设置四个，分别位于第一基座20的四个角上。具体的，参见图8，调节机构80包括升降杆81、第二球铰83、齿轮84、齿轮调节旋钮85、锁紧旋钮86。磁性底座10上设有用于安装升降杆81和齿轮84的开槽，升降杆81表面设有与齿轮84适配的齿条，齿轮84的中心轴伸出磁性底座10外并与齿轮调节旋钮85固定连接，旋转齿轮调节旋钮85以带动升降杆81做升降运动，从而调节第一基座20的高度，调节至适当高度后通过锁紧旋钮86锁紧。第二球铰83安装于升降杆81顶端，球铰83顶部为平面底座，第一基座20固定安装于平面底座上。第一基座20在x方向和y方向分别安装有x向水平仪22和y向水平仪23，根据x向水平仪22和y向水平仪23的显示以调整第一基座20在x方向和y方向的水平度。

进一步优化，本实施例中，第一基座20上沿x方向设有至少两根第一导轨21，第二基座30底部设有与第一导轨21适配的第一导轨通孔32，第二基座30能沿第一导轨21自由运动。

进一步优化，本实施例中，位移测量模块包括第一位移测量模块50，第一位移测量模块50包括第一弹簧51、第一弹性薄片52和第一应变测量模块53，第二基座30底部设有用于第一弹簧51穿过的第一弹簧通孔33，第一弹簧51的两端与第一基座20固定连接；第二基座30底部设有腔体，第一弹性薄片52位于腔体内，第一弹性薄片52的一端与第二基座30固定连接，另一端与第一弹簧51固定连接；第一应变测量模块53安装于第一弹性薄片52上，第一应变测量模块53包括一个惠斯通全桥电路，通过导线输出电信号。

进一步优化，本实施例中，第二基座30上沿y方向设有至少两根第二导轨31，第三基座40底部设有与第二导轨31适配的第二导轨通孔47，第三基座40能沿第二导轨31自由运动。

进一步优化，本实施例中，位移测量模块包括第二位移测量模块60，第二位移测量模块60包括第二弹簧61、第二弹性薄片62和第二应变测量模块63，第三基座40底部设有用于第二弹簧61穿过的第二弹簧通孔48，第二弹簧61的两端与第二基座30固定连接；第三基座40底部设有腔体，第二弹性薄片62位于腔体内，第二弹性薄片62的一端与第三基座40固定连接，另一端与第二弹簧61固定连接；第二应变测量模块63安装于第二弹性薄片62上，第二应变测量模块63包括一个惠斯通全桥电路，通过导线输出电信号。

进一步优化，本实施例中，套筒42内设有支撑弹簧44，伸缩杆43安装于支撑弹簧44上；伸缩杆43一侧安装有连接件431，套筒42上设有与连接件431适配的滑槽421，伸缩杆43上下移动时，连接件431在滑槽421内同步移动。

进一步优化，本实施例中，位移测量模块包括第三位移测量模块70，第三位移测量模块70包括第三弹簧71、第三弹性薄片72和第三应变测量模块73；第三弹性薄片72固定安装于安装块41上，第三弹簧71的上下两端分别与连接件431和第三弹性薄片72固定连接，第三应变测量模块73安装于第三弹性薄片72上，第三应变测量模块73包括一个惠斯通全桥电路，通过导线输出电信号。

进一步优化，本实施例中，三向位移测量装置还包括第一球铰45和测点装置46，第一球铰45与伸缩杆43顶端配合连接，第一球铰45上有螺杆，测点装置46底部设有内螺纹与螺杆配合连接。测点装置46顶部为平面，用于与被测点固定连接，测点装置46安装于第一球铰45上，方便从任意角度固定被测点。被测点与测点装置46固定连接后可以将第一球铰45进行固定。

本发明三向位移测量装置的工作过程为：首先找到合适的金属(铁)平面，将磁性底座10的磁性开关11打开，磁性底座10吸附于金属平面上，再将伸缩杆43压缩一定距离，将测点装置46的顶面对准被测点，使用强力胶水将测点装置46粘附于被测点上，再通过调节第一基座20上的调节机构80将整个基座调平。当被测点有x向的相对运动时，将带动第二基座30沿着第一导轨21在x方向运动，进而带动第一弹性薄片52运动，第一弹性薄片52再带动第一弹簧51，在第一弹簧51的反作用下，第一弹性薄片52发生弯曲，第一应变测量模块53在第一弹性薄片52的弯曲变形下发生应变变化，通过导线输出电信号。同理，当被测点有y向的相对运动时，将带动第三基座40沿着第二导轨31在y方向运动，带动第二弹性薄片62运动，第二弹性薄片62再带动第二弹簧61，在第二弹簧61的反作用下，第二弹性薄片62发生弯曲，第二应变测量模块63在第二弹性薄片62的弯曲变形下发生应变变化，通过导线输出电信号。当被测点有z向的相对运动时，将带动伸缩杆43沿着z方向运动，进而带动第三弹簧71运动，第三弹簧71再带动第三弹性薄片72摆动，第三应变测量模块73在第三弹性薄片72的运动下发生应变变化，通过导线输出电信号。当被测点同时发生两个方向或者三个方向运动时，第二基座30、第三基座40和伸缩杆43也会随着x，y，z方向做相应运动，三个位移测量模块随之输出电信号，完成位移数据的测量。

本发明三向位移测量装置利用磁性底座10可吸附于金属平面上，通过将测点处固定一个测点装置46，将测点的空间运动传递给三个方向上的基座(第二基座30、第三基座40和伸缩杆43)，再由基座内的应变测量模块将空间位移信号转化为电信号输出，得到测点的空间位移数据，整个装置只需要与测点单点连接，可一次性测量三个方向的位移，极大地增加了测量效率。由于整个设备是一体化集成，设备稳定性较高，大幅降低了故障率，整个设备可广泛应用于科学研究，在增加必要的金属底座后，也可应用于工程实践。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。