本发明专利技术涉及几何量计量领域，特别公开了一种机械结构变形量的测量方法。通过选用特定金属球作为被测目标，将其通过设计的方法安装在被测工件上，测量环境试验前后的基准点坐标值和被测金属球的坐标，通过基准点的坐标变化，求得坐标变换的参数，然后求出坐标变换后被测金属球的坐标，从而的得出环境试验后每个特征点的位置偏差，因而得出机械结构的变形量。使用间接测量方法，解决了复合材料结构变形的测量问题；使用殷钢材料制作标准球，材料热膨胀系数小，且接近复合材料，将标准球引入的误差降至最小；通过多个基准坐标点进行坐标转换，将试验前后数据统一坐标系后计算，增强了方法的鲁棒性，使得误差减小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及几何量计量领域，特别涉及一种结构变形的测量方法。
技术介绍
由于航天工程工作环境的特殊性，对材料提出了更高的要求。空间环境中存在较大的温度变化，温差可达200°C，这将使得卫星等太空器结构产生较大的热变形，影响机械性能及电性能；飞行器载重比是衡量其性能的一个重要指标，发射到太空中的卫星重量如果减少1kg，则运载它的火箭可减少U。结合航天工程的实际应用，需要材料具有热膨胀系数小、轻质、比强度高、比模量大等特点，复合材料恰好符合要求，也被广泛应用于航天领域。飞行器在发射前需要经过多种环境试验验证其结构稳定性，包括高低温试验、振动试验、冲击试验等。为了验证其稳定性，需要测量机构变形量，通过计算验证是否满足设计要求。而复合材料的加工性能远不如金属材料，其面型精度相对较差，甚至会出现测量不确定度已大于精度要求，直接测量不能满足技术要求，所以如何避免材料的影响成为解决测量问题的关键。解决复合材料结构变形的测量问题意义重大，可对环境试验前后飞行器各部件的变形进行测量，特别是高精度光学系统、精密机械结构等部分，验证机构稳定性，为航天飞行器的可靠性提供了计量保障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以实现机械结构变形的高精度测量的机械结构变形量的测量方法。本专利技术的技术方案如下—种机械结构变形量的测量方法，该方法包含如下步骤1)选用金属球作为被测目标，球心作为特征点2)将上述金属球固定在被测工件上；3)确定一个基准面，在基准面上安装一圈金属球作为基准球，作为基准点；4)测得的基准点坐标为(Xj，yj，Zj)，j = 1，2，3，..1^为基准点个数，测量被测金属球的坐标(x' j,y' j,z'」)，i = 1，2，3，...N，N为特征点个数；幻环境试验之后，测量所有被测金属球的坐标，记为，Yi'，Zi'，测量基准点坐标为(Xj，Yj, Zj.)；6)利用环境试验前后基准点的坐标，(Xj, Yj, Zj)和(Xj, Yj, Zj)得出坐标系变换的七个参数K，Y0, ζ0，ω, θ，识，k;权利要求1. ，其特征在于，该方法包含如下步骤1)选用金属球作为被测目标，球心作为特征点2)将上述金属球固定在被测工件上；3)确定一个基准面，在基准面上安装一圈金属球作为基准球，作为基准点；4)测得的基准点坐标为(Xj，yj，Zj)，j= 1，2，3，..1^为基准点个数，测量被测金属球、^ (2) 取当基准点数量M彡7，即可得到7组以上的(Xj，Yj, Zj.)，(Xj, Yj, Zj)，结合式子⑴和式子⑵，可以解得可解得X。，Y。，Z。，ω，θ，识，k这七个参数；7)将环境试验后的测量点的坐标(X/ ,Yi'，Zi')结合式(3)，求出环境试验后经过坐标转换之后的测量点的坐标(Xi"，Yi" ,Zi")38)通过Δ = ^{Χ- χ；)2 + (Υ；- γ；)2 + {Ζ- ζ；)2 计算各测量点偏差。2.如权利要求1所述的，其特征在于，所述的步骤2) 包括如下步骤a)沿金属球直径方向加工深度为R的螺纹盲孔；b)在被测工件表面需要监测结构变化的位置加工通孔；c)螺纹上涂耐高温硅胶；d)将金属球使用螺栓螺母固在被测工件上，固定用的螺栓螺母均使用殷钢材料制成。fx^^al 2Y；'=kKhC-κVC1C1C3yU;-7 厶0 J的坐标」_)，1 = 1，2，3，..^^为特征点个数;5)环境试验之后，测量所有被测金属球的坐标，记为，、 为 OCj，Yj，Zj)；6)利用环境试验前后基准点的坐标，(XrYjiZj)和(X^Yj, 参数 Χ0，Υ0，Ζ0，ω，θ，炉，k;|V^al 2a3、T「Aa=kKhY1VC1C2lVz,"Zo J式中二 、、a3>b、b3、〕i、c2、αλ - cos ^ cos ￠7 a2 = cos ^ sin ￠7 a3 = - sin θbx - sin ω sin θ cos φ - cos ω sin φ b2 - sin ω sin θ ηφ + cos ω cos φ b3 = sin 怂 cos 沒C1 = cos ω sin θ cos φ + ηω sin φ c2 = cos^y sin^sin￠7-sincos^ c, = cosiy cos 沒全文摘要本专利技术涉及几何量计量领域，特别公开了。通过选用特定金属球作为被测目标，将其通过设计的方法安装在被测工件上，测量环境试验前后的基准点坐标值和被测金属球的坐标，通过基准点的坐标变化，求得坐标变换的参数，然后求出坐标变换后被测金属球的坐标，从而的得出环境试验后每个特征点的位置偏差，因而得出机械结构的变形量。使用间接测量方法，解决了复合材料结构变形的测量问题；使用殷钢材料制作标准球，材料热膨胀系数小，且接近复合材料，将标准球引入的误差降至最小；通过多个基准坐标点进行坐标转换，将试验前后数据统一坐标系后计算，增强了方法的鲁棒性，使得误差减小。文档编号G01B21/32GK102506807SQ20111032544公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日专利技术者刘勇, 殷晴, 王东伟, 贺燕, 陈晓晖 申请人:中国运载火箭技术研究院, 北京航天计量测试技术研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王东伟，刘勇，陈晓晖，贺燕，殷晴，
申请(专利权)人：北京航天计量测试技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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