一种组合接触式传感器模型及其测量方法技术

本发明专利技术涉及航天航空设备技术领域，具体地说是一种组合接触式传感器模型及其测量方法，车架的底部前后分别设置有一个电机平台，电机平台的两侧有车轮，前端电机平台上设置有步进减速电机，设置有传动齿轮，通过四根支撑柱支撑住终端平台，终端平台上安装有三路位移传感器终端，三路位移传感器终端的下方穿过终端平台设置有三路测距传感器，三路测距传感器的底部安装在车架上，三路测距传感器的底部设置有三路测距传感器探头并穿过车架，使用三个位移传感器的组合解算曲面曲率，使用车轮与固定转速的步进电机的配合获得小车的行进距离从而解算缺陷位置，使用位移传感器多点计算曲面曲率，灵活运用多点传感器的优势并利用极限思想还原曲面曲率。还原曲面曲率。还原曲面曲率。

【技术实现步骤摘要】
一种组合接触式传感器模型及其测量方法


[0001]本专利技术涉及航天航空设备
，具体地说是一种组合接触式传感器模型及其测量方法。

技术介绍

[0002]大尺寸曲面在航天航空装备方面有着重要的需求，由于航天航空设备的外表面处于高速高压的运行状态，因此曲面表面的微米级别的细小缺陷就可能会导致飞行器表面空气流体的状态变化或是曲面应力的巨大变化从而导致不可预知的风险。
[0003]在大尺寸曲面加工时由于尺寸较大刀具无法一次完成加工，因此存在不同刀具换刀的情况，换刀可能会导致加工轨迹搭接线不能光滑连续从而产生缺陷。基于关键技术的保密等要求无法使用激光超声等整体零件扫描探测的手段。
[0004]目前检测工件表面缺陷的接触式检测一般使用三坐标测量机，三坐标测量机虽然测量数据精准且满足微米级别的缺陷检测要求。但是在对于大曲面的测量方面，5米以上的三坐标测量机就已经较为罕见，限制了能够检测的工件曲面尺寸，且大型的三坐标测量机价格非常昂贵。
[0005]现有技术中有一种基于激光无损检测的方案，如专利：CN201711281706.X，基于90
°
光混频器的激光无损检测装置。这种检测方案通过激光干涉仪整体扫描曲面表面，获取曲面离干涉仪的距离信息并且建模与标准件进行数据比对。这种方案理论上也具有极大的检测尺寸范围，但是同时需要建造相应稳定、量身订造的光路扫描轨道，不仅费用极高，且整体扫描有可能泄露工件的整体模型，保密性差。
[0006]因此，为了解决上述问题，本申请提出了一种组合接触式传感器模型及其测量方法，所采用的组合式传感器装置不仅便携、成本较低且检测的尺寸范围极大，能够满足航天航空级大尺寸的曲面检测要求，在精度方面也能够达到微米级别。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是填补现有技术的空白，提供了一种组合接触式传感器模型及其测量方法，所采用的组合式传感器装置不仅便携、成本较低且检测的尺寸范围极大，能够满足航天航空级大尺寸的曲面检测要求，在精度方面也能够达到微米级别。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术提供一种组合接触式传感器模型，包括三路位移传感器终端，三路测距传感器，三路测距传感器探头，步进减速电机，传动齿轮，车轮，红宝石柱脚，车架，支撑柱，车架的底部前后分别设置有一个电机平台，电机平台的两侧有车轮，后端电机平台上设置有步进减速电机，步进减速电机上设置有传动齿轮，车架上通过四根支撑柱支撑住终端平台，终端平台上安装有三路位移传感器终端，三路位移传感器终端的下方设置有等间距的三路测距传感器，三路测距传感器的底部安装在车架上，三路测距传感器的底部设置有三路测距传感器探头并穿过车架。
[0009]车架的底部设置有三个红宝石柱脚。
[0010]红宝石柱脚的底部与所测曲面贴合。
[0011]三路位移传感器终端内部设置有可触控液晶显示屏、移动电源和串口收发通讯模块。
[0012]三路位移传感器终端与步进减速电机、测速传感器、移动电源和上位机电性连接。
[0013]一种组合接触式传感器模型的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0014]S1，将组装后的模型置于一平面度良好的平面上，适当调整车轮的高度，确保小车的红宝石柱脚贴合平面，记录此时三路测距传感器的初始长度，将该初始长度作为零点；
[0015]S2，将模型置于目标曲面上，在开始检测后将其沿曲面剖面方向直线行驶，三路测距传感器每个时刻探针返回的距离分别定义为C1，C2，C3；
[0016]S3，三路测距传感器的间距相同为L1，求出该时刻的曲面曲率R，公式如下：
[0017][0018]S4，当曲面不是标准的圆形时，将曲面看成是无穷小的不同曲率半径的圆形光滑相切组合而成的曲面，当传感器采样频率足够高时，每个时间间隔内计算得到的曲面长度相较于大尺寸曲面可近似看做无穷小；
[0019]S5，配合小车运动的速度计算出每个近似圆形的曲面长度，重新构建目标曲面的整体曲率变化模型；
[0020]S6，当位移传感器的测头经过缺陷时将会发生较大的跳动，此时使用原先的公式将会引入错误的曲率，因此在不同测头经过缺陷时需采取不同的算法予以修正，具体方法如下：
[0021]S6
‑
1，将测头2距离组合传感器支脚的距离记为L2，当测头1，3经过缺陷时可根据测头2与两个传感器支脚的三点构建公式：R2＝L
22
+[R
‑
C3]2[0022]S6
‑
2，当测头2经过缺陷时，可根据1，3测头与两个传感器支脚四点构建公式：
[0023]S7，通过S6步骤将曲面复现，并根据车速计算前进的距离，找到开始点到缺陷处的位置，从而定位缺陷。
[0024]本专利技术同现有技术相比，使用三个位移传感器的组合解算曲面曲率，使用车轮与固定转速的步进电机的配合获得小车的行进距离从而解算缺陷位置，使用位移传感器多点计算曲面曲率，灵活运用多点传感器的优势并利用极限思想还原曲面曲率。
附图说明
[0025]图1为本专利技术模型的结构示意图。
[0026]图2为本专利技术实施例曲率跳变检索图。
[0027]图3为本专利技术实施例曲面模拟图。
[0028]附图标记说明
[0029]1为三路位移传感器终端，2为三路测距传感器，3为三路测距传感器探头，4为步进减速电机，5为传动齿轮，6为车轮，7为红宝石柱脚，8为车架，9为支撑柱。
具体实施方式
[0030]现结合附图对本专利技术做进一步描述。
[0031]请参阅图1～3，一种组合接触式传感器模型，包括三路位移传感器终端1，三路测距传感器2，三路测距传感器探头3，步进减速电机4，传动齿轮5，车轮6，红宝石柱脚7，车架8，支撑柱9，车架8的底部前后分别设置有一个电机平台，电机平台的两侧有车轮6，前端电机平台上设置有步进减速电机4，步进减速电机4上设置有传动齿轮5，车架8上通过四根支撑柱9支撑住终端平台，终端平台上安装有三路位移传感器终端1，三路位移传感器终端1的下方设置有相同间距的三路测距传感器2，三路测距传感器2的底部安装在车架8上，三路测距传感器2的底部设置有三路测距传感器探头3并穿过车架8。
[0032]车架8的底部设置有三个红宝石柱脚7。
[0033]红宝石柱脚7的底部与所测曲面贴合。
[0034]三路位移传感器终端1内部设置有可触控液晶显示屏、移动电源和串口收发通讯模块。
[0035]三路位移传感器终端1与步进减速电机4、测速传感器、移动电源和上位机电性连接。
[0036]一种组合接触式传感器模型的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0037]S1，将组装后的模型置于一平面度良好的平面上，适当调整车轮的高度，确保小车的红宝石柱脚贴合平面，记录此时三路测距传感器2的初始长度，将该初始长度作为零点；
[0038]S2，将模型置于目标曲面上，在开始检测后将其沿曲面剖面方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合接触式传感器模型，其特征在于，包括三路位移传感器终端(1)，三路测距传感器(2)，三路测距传感器探头(3)，步进减速电机(4)，传动齿轮(5)，车轮(6)，红宝石柱脚(7)，车架(8)，支撑柱(9)，所述车架(8)的底部前后分别设置有一个电机平台，所述电机平台的两侧有车轮(6)，所述前端电机平台上设置有步进减速电机(4)，所述步进减速电机(4)上设置有传动齿轮(5)，所述车架(8)上通过四根支撑柱(9)支撑住终端平台，终端平台上安装有三路位移传感器终端(1)，所述三路位移传感器终端(1)的下方设置有相同间距的三路测距传感器(2)，所述三路测距传感器(2)的底部安装在所述车架(8)上，所述三路测距传感器(2)的底部设置有三路测距传感器探头(3)并穿过所述车架(8)。2.根据权利要求1所述的一种组合接触式传感器模型，其特征在于，所述车架(8)的底部设置有三个红宝石柱脚(7)。3.根据权利要求1所述的一种组合接触式传感器模型，其特征在于，所述红宝石柱脚(7)的底部与所测曲面贴合。4.根据权利要求1所述的一种组合接触式传感器模型，其特征在于，所述三路位移传感器终端(1)内部设置有可触控液晶显示屏、移动电源和串口收发通讯模块。5.根据权利要求1所述的一种组合接触式传感器模型，其特征在于，所述三路位移传感器终端(1)与所述步进减速电机(4)、测速传感器、移动电源和上位机电性连接。6.一种如权利要求1的组合接触式传感器模型的测量方法，其特征在于，包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪东晶，谢志奇，李建双，李连福，王德利，刘洋，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：