一种阵列复材管成型过程中单元复材管位姿测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种阵列复材管成型过程中单元复材管位姿测量装置及方法。本发明专利技术内胀式夹具包括底座和角度可调的连接在底座上的内胀单元，内胀单元包括芯轴和套接在芯轴上的可伸缩卡爪，在内胀式夹具的底座上安装三个在空间上相互垂直的电涡流位移传感器探头，在芯轴内嵌入一个电涡流位移传感器探头，电涡流位移传感器探头与前置器相连，前置器与上位机相连，在阵列复材管成型夹具底板的固定位置放置测量框，该测量框位于待测单元复材管正下方，内胀式夹具放置到待测量的单元复材管内，保证测量装置底座不接触测量框，在单元复材管上方设置挡板，挡板用于作为电涡流位移传感器探头测量的基准参照物。本发明专利技术测量方法普适性好，测量范围广。量范围广。量范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种阵列复材管成型过程中单元复材管位姿测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及阵列复材管精密测量
，尤其涉及一种阵列复材管成型过程中单元复材管位姿测量装置及方法。

技术介绍

[0002]阵列复材管由若干单元复材管在水平面通过特殊的排布方式胶接制成，是一种新型的薄壁多孔蜂窝结构，附图1为其结构成型示意图。阵列复材管具有低密度、高轴向刚度、以及优良的减震性、抗冲击性等优点，在航空航天领域中得到了应用。在阵列复材管粘接成型过程中，单元复材管之间存在胶层且单元复材管外径有误差，相邻复材管之间无法同时实现相切。为了提高阵列复材管内各单元复材管的紧密接触程度，阵列复材管在成型时会受到模具在水平面内的挤压预紧作用，导致单元复材管产生面内方面的位移误差和轴向偏斜。阵列单元复材管位移或变形过大时会影响阵列复材管局部乃至整体模量的均匀度，进而影响构件整体的力学性能和服役性能。因此需要一种测量阵列复材管粘接成型过程中单元复材管位姿变化的方法，作为制作工艺的反馈方案用于实时监测阵列复材管成型过程中单元复材管位姿的变化规律以便及时调整成型工艺，同时还可以作为检验产品质量的手段，为阵列复材管的高质量成型技术提供基础。

技术实现思路

[0003]针对上述技术难题，本专利技术提出一种阵列复材管成型过程中单元复材管位姿测量装置及方法，利用内胀式夹具与电涡流位移传感器构成测量系统，将该测量系统放置在单元复材管内部以实时监测阵列单元复材管在成型过程中受模具挤压预紧作用产生的位姿变化。本专利技术采用的技术手段如下：
[0004]一种阵列复材管成型过程中单元复材管位姿测量装置，包括阵列复材管成型夹具、位姿变化测量装置、测量框、挡板、前置器和上位机，所述位姿变化测量装置包括内胀式夹具和若干电涡流位移传感器探头，所述内胀式夹具包括底座和角度可调地连接在所述底座上的内胀单元，所述内胀单元包括芯轴和套接在芯轴上的可伸缩卡爪，在内胀式夹具的底座上安装三个在空间上相互垂直的电涡流位移传感器探头，在所述芯轴内嵌入一个电涡流位移传感器探头，各电涡流位移传感器探头均与前置器相连，前置器与上位机相连，在阵列复材管成型夹具的底板的固定位置放置所述测量框，该测量框位于待测单元复材管正下方，所述内胀式夹具放置到待测量的单元复材管内，保证测量装置底座不接触测量框，在单元复材管上方设置所述挡板，所述挡板用于作为电涡流位移传感器探头测量的基准参照物。
[0005]进一步地，在水平面相互垂直的第一电涡流位移传感器探头、第二电涡流位移传感器探头用于实现对单元复材管在水平面内X、Y方向的位移变化量的测量，沿单元复材管轴向布置的第三电涡流位移传感器探头用于测量因轴线偏斜产生的Z向位移变化量，在所述芯轴内嵌入的第四电涡流位移传感器探头用于通过测量初始状态下探头到挡板的距离
以及单元复材管产生位姿变化后探头到挡板的距离，推导出单元复材管轴线偏斜角度。
[0006]进一步地，所述芯轴包括内芯轴和外芯轴，所述内芯轴和外芯轴间隙配合，芯轴长度通过改变内芯轴和外芯轴的相对位置进行调整，所述内芯轴固定在球铰上，进而角度可调地连接在所述底座上。
[0007]进一步地，所述可伸缩卡爪包括锥块、卡爪和锥块压板，所述锥块包括上锥块和下锥块，所述下锥块、卡爪、上锥块和锥块压板依次从复材管上方套入芯轴中，所述锥块压板和外芯轴和通过螺纹连接在一起，通过对锥块压板压下位置的调节，完成对复材管夹的胀紧，实现位姿测量装置与单元复材管的姿态随动。
[0008]本专利技术还公开了阵列复材管成型过程中单元复材管位姿测量装置的操作方法，具体包括如下步骤：
[0009]S1、首先将四个电涡流位移传感器探头分别集成到内胀式夹具的底座和芯轴卡槽内，组成阵列单元复材管位姿变化测量装置；
[0010]S2、在阵列复材管成型夹具底板的固定位置放置铝制测量框；
[0011]S3、将位姿变化测量装置放置到待测量的单元复材管内，保证测量装置底座不接触测量框，通过旋紧锥块压板使卡爪胀紧单元复材管，实现位姿测量装置与单元复材管的姿态随动，然后将电涡流位移传感器探头与前置器相连，前置器连接到上位机；
[0012]S4、启动电涡流传感器，通过底座中在空间上相互垂直的三个电涡流传感器探头测量内胀式夹具与测量框的相对距离，通过芯轴内嵌入的电涡流位移传感器探头测量其到挡板的初始距离；
[0013]S5、在阵列复材管成型夹具压板对单元复材管施加预紧力后，测量待测单元复材管的位姿变化，以此来计算复材管在成型过程中的面内位移误差和轴向偏角。
[0014]进一步地，测量的单元复材管在水平面和轴向的初始位置为X0，Y0、Z0，芯轴电涡流位移传感器探头到挡板的初始距离为S0，所述步骤5中，单元复材管在X方向上的位移变化主要由成型夹具压板的预紧力导致，单元复材管在X方向的位移为ΔX＝|X1‑
X0|，单元复材管在Y方向上的位移变化主要由周围单元复材管的挤压作用造成，单元复材管在Y方向的位移为ΔY＝|Y1‑
Y0|，复材管在成型过程中的面内位移误差
[0015]单元复材管在预紧力作用下产生的轴线偏斜由轴向位移和轴向偏角组成，其中单元复材管在Z方向的位移通过内胀式夹具底座上布置于轴向的电涡流传感器探头测量，记为ΔZ＝|Z1‑
Z0|，嵌入芯轴内的电涡流位移传感器探头到挡板的终止距离记为S1，轴向偏角
[0016]本专利技术具有以下优点：
[0017]本专利技术的阵列复材管成型过程中单元复材管位姿测量装置及方法不仅适用于多孔结构单元复材管的位姿变化，还适用于不同内径及形状的管状结构件，通过调整锥块压板的旋入深度和可伸缩卡爪的外部轮廓，结合球铰的转动，可实现对不同内径及形状的管状结构的位姿变化随动测量，该测量方法普适性好，测量范围广。采用电涡流传感器，测量金属被测体与探头端的相对位置，由前置器处理成相应的电信号输出到上位机，可实时获得测量结果并存储。传感器可长期可靠工作、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术阵列复材管成型夹具示意图。
[0020]图2为本专利技术阵列复材管成型夹具底板结构示意图。
[0021]图3为本专利技术阵列复材管成型过程中单元复材管位姿变化的测量装置示意图。
[0022]图4为本专利技术阵列复材管成型过程中单元复材管位姿变化的测量装置连接上位机后的结构示意图。
[0023]图5为本专利技术阵列单元复材管水平面内位移测量方法示意图。
[0024]图6为本专利技术阵列单元复材管轴线偏斜角度测量方法示意图。
[0025]图中：1、成型夹具，2、阵列复材管，3、成型夹具压板，4、位姿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阵列复材管成型过程中单元复材管位姿测量装置，其特征在于，包括阵列复材管成型夹具、位姿变化测量装置、测量框、挡板、前置器和上位机，所述位姿变化测量装置包括内胀式夹具和若干电涡流位移传感器探头，所述内胀式夹具包括底座和角度可调地连接在所述底座上的内胀单元，所述内胀单元包括芯轴和套接在芯轴上的可伸缩卡爪，在内胀式夹具的底座上安装三个在空间上相互垂直的电涡流位移传感器探头，在所述芯轴内嵌入一个电涡流位移传感器探头，各电涡流位移传感器探头均与前置器相连，前置器与上位机相连，在阵列复材管成型夹具的底板的固定位置放置所述测量框，该测量框位于待测单元复材管正下方，所述内胀式夹具放置到待测量的单元复材管内，保证测量装置底座不接触测量框，在单元复材管上方设置所述挡板，所述挡板用于作为电涡流位移传感器探头测量的基准参照物。2.根据权利要求1所述的阵列复材管成型过程中单元复材管位姿测量装置，其特征在于，在水平面相互垂直的第一电涡流位移传感器探头、第二电涡流位移传感器探头用于实现对单元复材管在水平面内X、Y方向的位移变化量的测量，沿单元复材管轴向布置的第三电涡流位移传感器探头用于测量因轴线偏斜产生的Z向位移变化量，在所述芯轴内嵌入的第四电涡流位移传感器探头用于通过测量初始状态下探头到挡板的距离以及单元复材管产生位姿变化后探头到挡板的距离，推导出单元复材管轴线偏斜角度。3.根据权利要求1所述的阵列复材管成型过程中单元复材管位姿测量装置，其特征在于，所述芯轴包括内芯轴和外芯轴，所述内芯轴和外芯轴间隙配合，芯轴长度通过改变内芯轴和外芯轴的相对位置进行调整，所述内芯轴固定在球铰上，进而角度可调地连接在所述底座上。4.根据权利要求3所述的阵列复材管成型过程中单元复材管位姿测量装置，其特征在于，所述可伸缩卡爪包括锥块、卡爪和锥块压板，所述锥块包括上锥块和下锥块，所述下锥块、卡爪、上锥块和锥块压板依次从复材管上方套入芯轴中，所述锥块压板和外芯轴和通过螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍岩，董志刚，康仁科，王振嘉，田俊超，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：