【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测量，具体的，涉及一种硅臂内卡爪刚度测量装置及测量方法。
技术介绍
1、硅臂是惯性核聚变微靶的关键结构，其内卡爪刚度的大小和各内卡爪刚度均匀性直接决定了被夹紧件的几何位姿，进而影响着核聚变靶球的几何位置。因此，测量硅臂内卡爪刚度大小和保证各内卡爪刚度一致性成为了控制微靶结构精度的重要环节。
2、由于硅臂尺寸小、结构复杂、薄壁、易碎、操作空间狭小、测量精度要求高等原因，现有大、小型结构件的刚度测量装置在测量尺度、操作维度、夹持方式、测量精度等方面均不适用于该零件内卡爪刚度的测量。本专利技术专利根据硅臂内卡爪的结构，设计了专用装置。该装置可在狭小空间内进行微动进给、微小加载力测量、微小变形量测量，并应用测量数据拟合计算各内卡爪刚度大小。
技术实现思路
1、针对现有技术中没有微小尺寸、结构复杂、薄壁、易碎、操作空间狭小、测量精度要求高的结构件的刚度测量装置，本专利技术提供了一种硅臂内卡爪刚度测量装置及测量方法。
2、根据本专利技术提供的一种硅臂内卡爪刚度测量装置包括三自由度硅臂固定装置、二自由度微动施力与力学测量装置、三自由度光学测量装置。
3、所述三自由度硅臂固定装置包括用于宏动控制样件位置的三自由度位移台、硅臂定位与夹紧结构，硅臂定位与夹紧机构通过l型板固定于三自由度位移台的z轴上；
4、所述二自由度微动施力与力学测量装置包括单轴施力与测量装置、旋转分度机构，单轴施力与测量装置通过连接板固定于旋转分度机构上；
6、所述的硅臂定位与夹紧结构包括底板、不锈钢垫板、横截面定位垫块、侧面定位垫块、π型块、压块、环形背光光源、环形透光板，零件之间通过螺钉连接。
7、所述横截面定位垫块为固定垫块；侧面定位垫块中两个为固定垫块，两个为活动垫块；由横截面定位垫块和两个侧面固定的定位垫块来实现硅臂的定位；硅臂两个面定位完成后，调整和固定活动的侧面定位垫块来完成硅臂，限制硅臂x移动、y移动、z旋转三个自由度。
8、所述的π型块通过螺钉与压块连接；通过调整压块上的螺钉来压紧硅臂，实现硅臂的完全固定；压块底面为橡胶，上面为金属；压块的橡胶底面保证不会压损硅臂。
9、所述的底板端面右圆环形槽，环形背光光源、环形透光板依次安装于该槽中，安装完成后中间形成圆孔，便于红宝石探头的移动。
10、所述的单轴进给施力与测量装置包括微动进给位移台、力学传感器、红宝石探头；力学传感器通过转接板固定于微动进给位移台上，随微动进给位移台进行单轴移动；红宝石探头通过转接头与力学传感器连接，将探头所受压力/拉力传到力学传感器中；红宝石探头垂直安装于力学传感器上。
11、所述旋转分度机构包括旋转台、π型支撑台；旋转台通过螺钉固定于π型支撑台上；旋转台通过连接块与微动进给位移台相连。
12、所述光学测量装置包括高分辨率相机、高分辨率镜头；光学测量装置对不同进给下的硅臂内卡爪进行图像采集，计算硅臂内卡爪的变形量。
13、本专利技术还提供了一种硅臂内卡爪刚度测量方法，采用硅臂内卡爪刚度测量装置，包括如下步骤：
14、将硅臂定位、固定于硅臂定位与夹紧结构上；通过移动三自由度位移台使红宝石探头位于环形背光光源中心，即位于硅臂内卡爪圆心；打开环形背光光源，调整光学装置三自由度位移台，直到相机可以清晰采集硅臂内卡爪图像，同时采集力学传感器数据；缓慢移动微动进给位移台，使红宝石探头接近内卡爪1，并采集第一张图片；移动微动进给位移台3-4μm，采集图像和力学传感器数据；同理进给9次，并集图像和力传感器数据，即采集完成内卡爪1的刚度测量数据；红宝石探头退回中心位置；旋转台旋转15°，使微动进给位移台进给施力方向为内卡爪2的方向；同理，完成内卡爪2的10次的进给和数据采集，并将红宝石探头退回中心位置；同理，通过旋转台旋转和微动进给位移台的10次进给，采集完成12个内卡爪的刚度测量数据；通过拟合力传感器数据和图像采集得到的位移数据，计算所有内卡爪的刚度值。
15、与现有技术相比，本专利技术右如下的有益效果：
16、1、本专利技术硅臂内卡爪刚度测量装置可在直径为5-6mm的圆形狭小空间内对硅臂内卡爪进行微米级的进给，并能采集毫牛级载荷数据和微米级变形数据，也能够通过旋转来测量位于不同角度的内卡爪刚度，弥补了硅臂加工后内卡爪刚度无法精确测量的空白。
17、2、本专利技术硅臂内卡爪刚度测量方法通过采集10次等距离进给后的载荷和图像数据，拟合了内卡爪刚度直线。该方法与应用少量数据直接计算刚度值相比，有较高的精度，避免了测量过程中的随机粗大误差。
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1.一种硅臂内卡爪刚度测量装置，其特征在于，包括三自由度硅臂固定装置(1)、二自由度微动进给施力与力学测量装置(2)、三自由度光学测量装置(3)；
2.根据权利要求1所述的硅臂内卡爪刚度测量装置，其特征在于，所述的硅臂定位与夹紧结构(5)包括底板(10)、不锈钢垫板(11)、横截面定位垫块(12)、侧面定位垫块(13)、Π型块(14)、压块(15)、环形背光光源(16)、环形透光板(17)，零件之间通过螺钉连接。
3.权利要求1所述的单轴进给施力与测量装置(6)包括微动进给位移台(18)、力学传感器(19)、红宝石探头(20)；力学传感器(19)通过转接板固定于微动进给位移台(18)上，随微动进给位移台(18)进行单轴移动；红宝石探头(20)通过转接头(21)与力学传感器(19)连接，将探头所受压力/拉力传到力学传感器(19)中；红宝石探头(20)垂直安装于力学传感器(19)上。
4.一种硅臂内卡爪刚度测量方法，其特征在于，采用权利要求1所述的硅臂内卡爪刚度测量装置，包括如下步骤：
5.一种硅臂内卡爪测量方法，采用权利要求1所述的硅
...【技术特征摘要】
1.一种硅臂内卡爪刚度测量装置，其特征在于，包括三自由度硅臂固定装置(1)、二自由度微动进给施力与力学测量装置(2)、三自由度光学测量装置(3)；
2.根据权利要求1所述的硅臂内卡爪刚度测量装置，其特征在于，所述的硅臂定位与夹紧结构(5)包括底板(10)、不锈钢垫板(11)、横截面定位垫块(12)、侧面定位垫块(13)、π型块(14)、压块(15)、环形背光光源(16)、环形透光板(17)，零件之间通过螺钉连接。
3.权利要求1所述的单轴进给施力与测量装置(6)包括微动进给位移台(18)、力学传感器(19...
【专利技术属性】
技术研发人员：张之敬，萨仁其木格，苏泰玉，金鑫，朱东升，李二波，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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