一种多目DIC变形场测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多目DIC变形场测量装置和方法，该装置包括：环境模拟器、测量支架、待测试件、两个CCD探测器、视场调节结构、测量基线杆、标准对比试件、底板、一体式圆形防护罩、图像采集与处理计算机和防护罩测控器；一体式圆形防护罩与测量支架连接，测量支架安装在底板上；视场调节结构的两端分别与一体式圆形防护罩和测量基线杆连接；两个CCD探测器分别安装在测量基线杆的两端；待测试件和标准对比试件分别设置在底板上；CCD探测器和一体式圆形防护罩分别通过导线/传输管线与图像采集与处理计算机和防护罩测控器连接。本发明专利技术适用于航天器结构在常压高低温、真空高低温环境下结构三维变形测量。

【技术实现步骤摘要】
一种多目DIC变形场测量装置和方法
本专利技术属于航天器结构三维变形测量
，尤其涉及一种多目DIC变形场测量装置和方法。
技术介绍
随着航天技术的进步，航天器向着高、精、尖的方向快速发展，以高精度天线、精密一体化支架、承载桁架结构等为代表的大尺寸高稳定结构在空间在轨环境下变形极其微小，已作为星载设备安装基准或关键结构件而被广泛应用。随着航天器精度指标性能要求显著提高，为了保证整星和星载设备指标稳定可靠，其安装基准结构必须具有高尺寸稳定的特性，即在空间在轨环境(真空、高低温)下只产生微小变形或“近零变形”，在地面研制过程中其尺寸稳定性指标的有效测量与验证，是高尺寸稳定结构研制亟需突破的瓶颈问题。因此真实有效开展高稳定结构微小变形测量具有十分重要的科学意义及工程应用价值。目前，传统的测量方法有环境试验前后测量法、隔着环境测量法以及CCD单独保护下的摄影测量或者散斑测量法。环境试验前后测量法，该方法测量只能获取试验前后被测试件的残差，不能获取地面模拟环境变化引起结构变形的过程量，获取的结果是残差而非过程量，很难适用于空间环境条件下结构变形场测量，该方法主要用于地面模拟环境试验后应力释放对结构外形尺寸及形貌影响的评估；隔着环境测量方法，该方法在实际应用中，由于试验环境为封闭结构且观察窗尺寸及位置固定，使得试验箱内被测产品与试验箱外测量仪器的相对位姿关系受到极大限制，往往导致部分结构特征不可测，视场条件差，测量精度及被测视场很难得到保证。CCD单独保护下的摄影测量或者散斑测量法，该方法可以实现大视场原位测量，且有效保护了CCD，但没有对多目测量基线及CCD与测量基线杆的连接件进行防护，长时间大温变条件下测量将会由于测量基线的变形及CCD相对位姿变化产生较大的误差。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种多目DIC变形场测量装置和方法，适用于航天器结构在常压高低温、真空高低温环境下结构三维变形测量，也适用于其他结构在常压、真空、高低温等环境下的变形测量。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置，包括：环境模拟器、设置在环境模拟器内的测量支架、待测试件、CCD探测器Ⅰ、CCD探测器Ⅱ、视场调节结构、测量基线杆、石英玻璃、标准对比试件、底板和一体式圆形防护罩、以及、DIC控制与传输导线、图像采集与处理计算机、防护罩控制与传输管线和防护罩测控器；底板设置在环境模拟器的内部底面；测量支架的底端安装在底板、顶端与一体式圆形防护罩的外顶部连接；视场调节结构安装在一体式圆形防护罩的下方；视场调节结构的一端与一体式圆形防护罩的内顶部连接，另一端与测量基线杆的中心连接；CCD探测器Ⅰ和CCD探测器Ⅱ分别安装在测量基线杆的两端；一体式圆形防护罩的底部安装有石英玻璃；待测试件和标准对比试件分别设置在底板上、位于两台CCD探测器的正下方；DIC控制与传输导线的一端与图像采集与处理计算机连接，另一端与CCD探测器Ⅰ和CCD探测器Ⅱ连接；防护罩控制与传输管线的一端与防护罩测控器连接，另一端与一体式圆形防护罩连接。在上述适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置中，环境模拟器的壳体上设置有：DIC穿舱接口、防护罩穿舱接口；DIC控制与传输导线一端与图像采集与处理计算机连接，另一端穿过DIC穿舱接口与位于所述环境模拟器内的CCD探测器Ⅰ和CCD探测器Ⅱ连接；防护罩控制与传输管线一端与防护罩测控器连接，另一端穿过防护罩穿舱接口与位于所述环境模拟器内的一体式圆形防护罩连接。在上述适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置中，测量支架，包括：支腿Ⅰ、支腿Ⅱ、支腿Ⅲ、支腿Ⅳ、连杆Ⅰ和连杆Ⅱ；连杆Ⅰ和连杆Ⅱ相交、且连杆Ⅰ和连杆Ⅱ的两端分别与支腿Ⅰ、支腿Ⅱ、支腿Ⅲ和支腿Ⅳ的一端连接；支腿Ⅰ、支腿Ⅱ、支腿Ⅲ和支腿Ⅳ的另一端固定在底板上。在上述适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置中，环境模拟器用于模拟常压真空高低温环境；视场调节结构可沿一体式圆形防护罩环向360°旋转，实现垂直于光轴方向的视场调节；一体式圆形防护罩在测量支架上的安装高度可根据光轴方向视场需要进行调节。在上述适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置中，一体式圆形防护罩，包括：加热面板、散热管、冷却水进水口、冷却水回水口、顶部隔热层、内舱体、外舱体、测温传感器Ⅰ、测温传感器Ⅱ和测温传感器Ⅲ；内舱体与外舱体嵌套安装；内舱体和外舱体的顶部设置有顶部隔热层；加热面板设置在内舱体的内壁面上；测温传感器Ⅲ安装在加热面板上；测温传感器Ⅰ和测温传感器Ⅱ分别安装在CCD探测器Ⅰ和CCD探测器Ⅱ上；散热管环绕安装在内舱体与外舱体之间，散热管一端与冷却水进水口的一端连接，另一端与冷却水回水口的一端连接。在上述适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置中，一体式圆形防护罩，还包括：测量相关线缆接口；防护罩控制与传输管线的另一端分别与冷却水进水口的另一端和冷却水回水口的另一端连接，以及通过测量相关线缆接口与加热面板、测温传感器Ⅰ、测温传感器Ⅱ和测温传感器Ⅲ连接。在上述适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置中，待测试件为碳蜂窝复合材料结构，长度为600mm，宽度为600mm，厚度为16mm；标准对比试件为2A12铝合金板，长度为120mm，宽度为60mm，厚度为3mm。在上述适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置中，一体式圆形防护罩采用密封耐压结构，与石英玻璃的接界面采用密封圈密封；一体式圆形防护罩的耐压范围为10-3Pa～105Pa。在上述适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置中，石英玻璃的透光率为95％、厚度为5mm、直径为DS，测量基线杆的长度为L，一体式圆形防护罩内径为D；其中：L＝D-20mmDS＝D-4mm。本专利技术还公开了一种适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量方法，包括：将完成耐高低温随机散斑制作的待测试件和标准对比试件分别放置于多目DIC变形场测量装置的底板上；根据所述完成耐高低温随机散斑制作的待测试件和标准对比试件在底板上的位置进行视场调节；在多目DIC变形场测量装置开机预热完成之后，对所述完成耐高低温随机散斑制作的待测试件和标准对比试件进行比对测量，得到待测试件的变形侧测量结果。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术公开了一种适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置和测量方法，解决了高稳定结构地面模拟高低温环境下的高精度测量的难题，能够对微小变形结构在常压真空高低温环境下实现大视场高精度变形场测量。(2)本专利技术公开了一种适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置和测量方法，解决了环境温度变化影响DIC测量系统相机内部电子元器件性能以及带来更大的电流噪声，进而影响图像获取精度的问题，同时可以有效避免传统方法由于工装发生热变形时会导致相机之间基线的变化，从而影响复杂热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置，其特征在于，包括：环境模拟器(1)、设置在环境模拟器(1)内的测量支架(2)、待测试件(3)、CCD探测器Ⅰ(71)、CCD探测器Ⅱ(72)、视场调节结构(8)、测量基线杆(9)、石英玻璃(10)、标准对比试件(11)、底板(12)和一体式圆形防护罩(25)、以及、DIC控制与传输导线(4)、图像采集与处理计算机(6)、防护罩控制与传输管线(13)和防护罩测控器(15)；/n底板(12)设置在环境模拟器(1)的内部底面；测量支架(2)的底端安装在底板(12)、顶端与一体式圆形防护罩(25)的外顶部连接；视场调节结构(8)安装在一体式圆形防护罩(25)的下方；视场调节结构(8)的一端与一体式圆形防护罩(25)的内顶部连接，另一端与测量基线杆(9)的中心连接；CCD探测器Ⅰ(71)和CCD探测器Ⅱ(72)分别安装在测量基线杆(9)的两端；一体式圆形防护罩(25)的底部安装有石英玻璃(10)；待测试件(3)和标准对比试件(11)分别设置在底板(12)上、位于两台CCD探测器(7)的正下方；DIC控制与传输导线(4)的一端与图像采集与处理计算机(6)连接，另一端与CCD探测器Ⅰ(71)和CCD探测器Ⅱ(72)连接；防护罩控制与传输管线(13)的一端与防护罩测控器(15)连接，另一端与一体式圆形防护罩(25)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置，其特征在于，包括：环境模拟器(1)、设置在环境模拟器(1)内的测量支架(2)、待测试件(3)、CCD探测器Ⅰ(71)、CCD探测器Ⅱ(72)、视场调节结构(8)、测量基线杆(9)、石英玻璃(10)、标准对比试件(11)、底板(12)和一体式圆形防护罩(25)、以及、DIC控制与传输导线(4)、图像采集与处理计算机(6)、防护罩控制与传输管线(13)和防护罩测控器(15)；
底板(12)设置在环境模拟器(1)的内部底面；测量支架(2)的底端安装在底板(12)、顶端与一体式圆形防护罩(25)的外顶部连接；视场调节结构(8)安装在一体式圆形防护罩(25)的下方；视场调节结构(8)的一端与一体式圆形防护罩(25)的内顶部连接，另一端与测量基线杆(9)的中心连接；CCD探测器Ⅰ(71)和CCD探测器Ⅱ(72)分别安装在测量基线杆(9)的两端；一体式圆形防护罩(25)的底部安装有石英玻璃(10)；待测试件(3)和标准对比试件(11)分别设置在底板(12)上、位于两台CCD探测器(7)的正下方；DIC控制与传输导线(4)的一端与图像采集与处理计算机(6)连接，另一端与CCD探测器Ⅰ(71)和CCD探测器Ⅱ(72)连接；防护罩控制与传输管线(13)的一端与防护罩测控器(15)连接，另一端与一体式圆形防护罩(25)连接。


2.根据权利要求1所述的适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置，其特征在于，环境模拟器(1)的壳体上设置有：DIC穿舱接口(5)、防护罩穿舱接口(14)；
DIC控制与传输导线(4)一端与图像采集与处理计算机(6)连接，另一端穿过DIC穿舱接口(5)与位于所述环境模拟器(1)内的CCD探测器Ⅰ(71)和CCD探测器Ⅱ(72)连接；防护罩控制与传输管线(13)一端与防护罩测控器(15)连接，另一端穿过防护罩穿舱接口(14)与位于所述环境模拟器(1)内的一体式圆形防护罩(25)连接。


3.根据权利要求1所述的适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置，其特征在于，测量支架(2)，包括：支腿Ⅰ(201)、支腿Ⅱ(202)、支腿Ⅲ(203)、支腿Ⅳ(204)、连杆Ⅰ(205)和连杆Ⅱ(206)；
连杆Ⅰ(205)和连杆Ⅱ(206)相交、且连杆Ⅰ(205)和连杆Ⅱ(206)的两端分别与支腿Ⅰ(201)、支腿Ⅱ(202)、支腿Ⅲ(203)和支腿Ⅳ(204)的一端连接；支腿Ⅰ(201)、支腿Ⅱ(202)、支腿Ⅲ(203)和支腿Ⅳ(204)的另一端固定在底板(12)上。


4.根据权利要求1所述的适用于常压真空高低温环境的多目DIC变形场测量装置，其特征在于，环境模拟器(1)用于模拟常压真空高低温环境；视场调节结构(8)可沿一体式圆形防护罩(25)环向360°旋转，实现垂直于光轴方向的视场调节；一体式圆形防护罩(25)在测量支架(2)上的安装高度可根据光轴方向视场需要进行调节。

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【专利技术属性】
技术研发人员：唐小军，杨凤龙，刘战捷，李海侠，回天力，殷蓬勃，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11