一种试验机受力同轴度校准装置和方法与流程

本发明属于计量测试领域，涉及一种试验机受力同轴度校准装置和方法。

背景技术：

1、材料试验机是对材料、零件和构件等进行力学性能和工艺性试验的必要设备，而同轴度参数是材料试验机计量特性的主要技术指标之一，包含几何同轴度和受力同轴度，是试验机检定的一项重要内容，受力同轴度反映的是试验机施加试验力时，上、下夹头的中心线与拉力轴线的偏离程度。目前，国内和国际上针对试验机的同轴度校准普遍依据iso和astm方法采用应变式同轴度测量仪进行计量测试，但同轴度测量仪溯源问题一直是试验机力值计量领域的一个难题。国内外均没有同轴度的标准装置，也没有合适的溯源手段，同轴度测量仪无法实现计量的溯源要求。受力同轴度检测装置的应用量大面广，而其计量溯源问题一直未予以解决。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种试验机受力同轴度校准装置和方法，能够实现试验机受力同轴度参数的溯源和校准。

2、本发明的一个方面提供一种试验机受力同轴度校准装置，包括执行系统、同轴度试样、同轴度测量仪、图像光学测量系统、数据采集与控制系统，

3、所述执行系统用于夹持固定所述同轴度试样，对所述同轴度试样施加轴向载荷并且使所述同轴度试样产生横向移动，从而使所述同轴度试样产生扭曲变形；

4、所述同轴度测量仪与所述同轴度试样连接，能够通过测量所述同轴度试样所产生的扭曲变形来获得第一同轴度参数，并将所获得的第一同轴度参数传输给所述数据采集与控制系统；

5、所述图像光学测量系统用于拍摄所述同轴度试样受力前的一组图像作为参考图像，在参考图像中确定一个特征点以及该特征点所在的第一特征位置，拍摄所述同轴度试样受力后的图像作为偏离图像，在偏离图像中确定所述特征点所在的第二特征位置，并将参考图像和偏离图像传输给所述数据采集与控制系统；

6、所述数据采集与控制系统与所述执行系统、所述同轴度测量仪和所述图像光学测量系统连接，用于控制所述执行系统对所述同轴度试样施加轴向载荷并且使所述同轴度试样产生横向移动，根据所述图像光学测量系统传输的参考图像和偏离图像中所述第二特征位置相对于所述第一特征位置的偏移，计算出所述同轴度试样受力后的横向和纵向的位移改变量，根据位移改变量计算得到第二同轴度参数，通过与所述同轴度测量仪传输的第一同轴度参数进行比较，进行试验机受力同轴度的校准。

7、优选地，所述执行系统包括立柱、上横梁、上夹具、下夹具、下横梁、活塞杆、力传感器、电液推杆、位移台、伺服电机和驱动器，所述上横梁、上夹具、同轴度试样、下夹具、位移台、活塞杆、下横梁、力传感器、电液推杆从上至下依次沿中心轴线安装；

8、立柱为左右对称式的双立柱，立柱的上端浮动安装有上横梁，上横梁能够上下移动并锁止，上夹具固定安装在上横梁的中心位置，立柱的下端固定安装有下横梁，下横梁的中心开孔，与活塞杆间隙配合，活塞杆固定连接位移台和力传感器，力传感器固定安装在电液推杆上，下夹具固定安装在位移台的中心位置，同轴度试样沿中心轴线固定安装在上夹具和下夹具之间；

9、伺服电机连接在位移台和驱动器之间，用于在驱动器的驱动下使位移台产生横向移动，从而使同轴度试样产生横向移动。

10、优选地，所述数据采集与控制系统与电液推杆和驱动器连接，用于控制电液推杆对同轴度试样进行轴向载荷的施加以及控制驱动器使同轴度试样产生横向移动。

11、优选地，所述图像光学测量系统包括光源、ccd相机和图像采集与控制器，ccd相机用于拍摄同轴度试样的参考图像和偏离图像，光源用于提高ccd相机拍摄参考图像和偏离图像的清晰度，图像采集与控制器用于在参考图像和偏离图像中确定所述第一特征位置和第二特征位置，并将参考图像和偏离图像传输给所述数据采集与控制系统。

12、优选地，所述同轴度试样的形状为棒式或板式。

13、本发明的另一个方面提供一种试验机受力同轴度校准方法，利用上述的试验机受力同轴度校准装置进行受力同轴度的校准，包括：

14、步骤一：通过所述图像光学测量系统对静止的同轴度试样进行拍摄，拍摄一组图像作为参考图像，并在参考图像中确定一个特征点以及该特征点所在的第一特征位置；

15、步骤二：通过所述数据采集与控制系统控制所述执行系统，对所述同轴度试样施加轴向载荷并且使所述同轴度试样产生横向移动，同轴度试样产生扭曲变形，同轴度测量仪测量所述同轴度试样所产生的扭曲变形得到第一同轴度参数；

16、步骤三：通过所述图像光学测量系统对同轴度试样进行拍摄，拍摄一组图像作为偏离图像，在偏离图像中确定所述特征点所在的第二特征位置，并将参考图像和偏离图像传输给所述数据采集与控制系统；

17、步骤四：通过所述数据采集与控制系统根据参考图像和偏离图像中所述第二特征位置相对于所述第一特征位置的偏移，计算出同轴度试样受力后的横向和纵向的位移改变量，根据位移改变量计算得到第二同轴度参数；

18、步骤五：通过所述数据采集与控制系统将第二同轴度参数与第一同轴度参数进行比较，进行试验机受力同轴度的校准。

19、根据本发明上述方面的试验机受力同轴度校准装置和方法，能够实现试验机受力同轴度参数的溯源和校准，并且产生同轴度参数简单可控、重复性高、操作性强、便于维护。

技术特征：

1.一种试验机受力同轴度校准装置，其特征在于，包括执行系统、同轴度试样、同轴度测量仪、图像光学测量系统、数据采集与控制系统，

2.如权利要求1所述的试验机受力同轴度校准装置，其特征在于，

3.如权利要求2所述的试验机受力同轴度校准装置，其特征在于，

4.如权利要求1-3中任一项所述的试验机受力同轴度校准装置，其特征在于，

5.如权利要求1-4中任一项所述的试验机受力同轴度校准装置，其特征在于，所述同轴度试样的形状为棒式或板式。

6.一种试验机受力同轴度校准方法，其特征在于，利用权利要求1-5中任一项所述的试验机受力同轴度校准装置进行受力同轴度的校准，包括：

技术总结
本发明公开了一种试验机受力同轴度校准装置和方法，所述装置包括执行系统、同轴度试样、同轴度测量仪、图像光学测量系统、数据采集与控制系统，执行系统对同轴度试样施加轴向载荷并且使同轴度试样产生横向移动，从而使同轴度试样产生扭曲变形；同轴度测量仪通过测量同轴度试样所产生的扭曲变形来获得第一同轴度参数；图像光学测量系统拍摄同轴度试样受力前后的图像；数据采集与控制系统根据图像中特征位置的偏移，计算出同轴度试样受力后的横向和纵向的位移改变量，根据位移改变量计算得到第二同轴度参数，通过与第一同轴度参数进行比较，进行试验机受力同轴度的校准。本发明能够实现试验机受力同轴度参数的溯源和校准。

技术研发人员：李博,张鹤宇,段小艳,田峰,刘军
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1