用于測(cè)試壓縮面板的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及結(jié)構(gòu)測(cè)試，并且更特別地涉及對(duì)準(zhǔn)用于壓縮測(cè)試的測(cè)試面板的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]承載結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)通常包含將被用在這種結(jié)構(gòu)中的組件和材料的結(jié)構(gòu)測(cè)試。結(jié)構(gòu)測(cè)試提供機(jī)械屬性數(shù)據(jù)，例如被測(cè)試的組件和材料在不同環(huán)境條件下(例如溫度和相對(duì)濕度)的強(qiáng)度和失效模式。機(jī)械屬性數(shù)據(jù)可以被用于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析，以便當(dāng)在結(jié)構(gòu)的服務(wù)環(huán)境中操作時(shí)，該結(jié)構(gòu)按預(yù)期地運(yùn)行。
[0003]壓縮測(cè)試是一種類型的結(jié)構(gòu)測(cè)試，其中壓縮測(cè)試載荷被施加到測(cè)試試樣。測(cè)試試樣可以被提供為矩形形狀的測(cè)試面板或預(yù)先確定尺寸的測(cè)試采樣片。測(cè)試面板可以由復(fù)合材料(即加強(qiáng)纖維聚合物基體材料)和/或金屬材料形成。測(cè)試面板可以被加載到測(cè)試機(jī)中，以便測(cè)試面板的面板下邊緣被支撐在測(cè)試夾具的基座組裝件上，該測(cè)試夾具進(jìn)而可以被支撐在測(cè)試機(jī)的下壓板上。載荷傳遞界面可以被安裝在測(cè)試面板的上面板邊緣之上。測(cè)試機(jī)可以包含垂直可移動(dòng)的載荷壓頭，該載荷壓頭位于載荷傳遞界面之上。載荷壓頭可以包含上壓板，該上壓板可以被向下移動(dòng)以支承接觸載荷傳遞界面，以便壓縮的測(cè)試載荷可以沿測(cè)試面板的縱向(即垂直)方向被軸向地施加到測(cè)試面板。
[0004]為了測(cè)試的準(zhǔn)確度，壓縮的測(cè)試載荷優(yōu)選地均勻分布橫跨上和下面板邊緣。但是，測(cè)試面板有時(shí)可以被提供為稍微不規(guī)則的形狀，其中測(cè)試面板的邊緣彼此不垂直，或者其中上和下面板邊緣彼此不平行并且導(dǎo)致上面板邊緣的一端高于上面板邊緣的相對(duì)端。結(jié)果，上壓板可以將壓縮的測(cè)試載荷初始地施加在上面板邊緣的上端，并且測(cè)試面板的下端初始可以是不具有載荷的，導(dǎo)致偏心載荷僅于上面板邊緣的相對(duì)兩端中的一端，而不是橫跨上面板邊緣均勻分布?jí)嚎s的測(cè)試載荷。壓縮的測(cè)試載荷的非均勻分布可以導(dǎo)致測(cè)試面板的過(guò)早失效和無(wú)效的測(cè)試數(shù)據(jù)。
[0005]在常規(guī)實(shí)踐中，測(cè)試面板的對(duì)準(zhǔn)可以通過(guò)視覺(jué)搜索載荷傳遞界面和上壓板之間的光間隙，使用各種測(cè)隙規(guī)測(cè)量該間隙的寬度，根據(jù)該間隙測(cè)量值制作填隙片，以及然后將填隙片安裝在基座組裝件和下壓板之間來(lái)檢驗(yàn)和調(diào)整。測(cè)試調(diào)試可以然后檢驗(yàn)間隙，并且定位和測(cè)量間隙、制作填隙片和安裝填隙片的過(guò)程可以用反復(fù)測(cè)試法的方式被重復(fù)，直到載荷傳遞界面和上壓板之間的間隙被基本消除。不幸的是，制作和安裝填隙片以及再次檢驗(yàn)間隙之后的定位和測(cè)量間隙的過(guò)程是一個(gè)耗時(shí)并且勞動(dòng)密集的過(guò)程，該過(guò)程顯著增加了結(jié)構(gòu)性測(cè)試的總體時(shí)間和費(fèi)用。
[0006]由此可見(jiàn)，在本領(lǐng)域內(nèi)存在對(duì)用于確定和調(diào)整測(cè)試板在測(cè)試機(jī)中的取向并且可避免與定位和測(cè)量間隙以及安裝和制作填隙片的常規(guī)反復(fù)測(cè)試法過(guò)程相關(guān)聯(lián)的時(shí)間和費(fèi)用的系統(tǒng)和方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]與機(jī)翼相關(guān)聯(lián)的上述需要被本公開(kāi)具體地解決，本公開(kāi)提供了用于對(duì)準(zhǔn)測(cè)試面板與測(cè)試機(jī)的對(duì)準(zhǔn)裝置。對(duì)準(zhǔn)裝置可以包含激光測(cè)量系統(tǒng)和調(diào)整機(jī)構(gòu)。激光測(cè)量系統(tǒng)可以包含被耦合到測(cè)試夾具和/或測(cè)試機(jī)的至少一個(gè)激光測(cè)量設(shè)備。激光測(cè)量系統(tǒng)可以生成表示測(cè)試面板相對(duì)于測(cè)試機(jī)的壓板和/或加載軸線的取向的激光測(cè)量數(shù)據(jù)。根據(jù)激光測(cè)量數(shù)據(jù)，調(diào)整機(jī)構(gòu)可以被配置為允許以使測(cè)試面板被移動(dòng)到與壓板和/或加載軸線基本對(duì)準(zhǔn)的方式調(diào)整測(cè)試面板相對(duì)于壓板和/或加載軸線的位置和/或取向。
[0008]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，公開(kāi)了用于壓縮測(cè)試系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)裝置。壓縮測(cè)試系統(tǒng)可以具有壓板以將壓縮的測(cè)試載荷施加到測(cè)試面板。對(duì)準(zhǔn)裝置可以包含被配置為定位在測(cè)試面板的面板邊緣上的載荷傳遞界面。此外，對(duì)準(zhǔn)裝置可以包含被置于載荷傳遞界面的各自的第一和第二末端部分上的第一和第二激光測(cè)量設(shè)備。第一和第二激光測(cè)量設(shè)備可以確定指示壓板和各自的第一和第二末端部分之間的各自的第一和第二距離的值。對(duì)準(zhǔn)裝置可以進(jìn)一步包含被置于測(cè)試夾具的基座組裝件上的調(diào)整機(jī)構(gòu)。對(duì)準(zhǔn)裝置可以通過(guò)以下方式調(diào)整測(cè)試面板的取向，即通過(guò)以使載荷傳遞界面與面板邊緣對(duì)準(zhǔn)的方式升高或降低載荷傳遞界面的第一末端部分和/或第二末端部分，從而使第一和第二距離基本相等。用這種方式，壓縮的測(cè)試載荷可以橫跨測(cè)試面板的第一側(cè)邊緣均勻地分布。
[0009]同樣公開(kāi)了在測(cè)試機(jī)內(nèi)對(duì)準(zhǔn)測(cè)試面板以便將壓縮的測(cè)試載荷施加到測(cè)試面板的方法。該方法可以包含在測(cè)試機(jī)內(nèi)安裝測(cè)試面板。該方法可以進(jìn)一步包含使用耦合到測(cè)試夾具和/或測(cè)試機(jī)的激光測(cè)量設(shè)備，生成表示測(cè)試面板相對(duì)于測(cè)試機(jī)的壓板和/或加載軸線的取向的激光測(cè)量數(shù)據(jù)。該方法可以另外包含根據(jù)激光測(cè)量數(shù)據(jù)，以使測(cè)試面板與壓板和/或加載軸線基本對(duì)準(zhǔn)的方式調(diào)整測(cè)試面板相對(duì)于壓板和/或加載軸線的位置和/或取向。有利的是，調(diào)整測(cè)試面板150的取向的步驟包含調(diào)整測(cè)試夾具200相對(duì)于壓板和/或加載軸線120的位置和/或取向，并且調(diào)整壓板和/或加載軸線120相對(duì)于測(cè)試機(jī)102的方位和/或取向。可替換地，測(cè)試面板150包含具有被安裝在其上的載荷傳遞界面202的面板邊緣154，并且調(diào)整測(cè)試面板150的取向的步驟包含用基本對(duì)準(zhǔn)載荷傳遞界面202與壓板114的方式調(diào)整被耦合到測(cè)試夾具200的調(diào)整機(jī)構(gòu)400以升高和/或降低測(cè)試面板150的第一末端部分208和/或第二末端部分210。
[0010]有利的是，生成激光測(cè)量數(shù)據(jù)和調(diào)整測(cè)試面板150的步驟包括生成表示面板邊緣154相對(duì)于測(cè)試機(jī)102的壓板114的取向的激光測(cè)量數(shù)據(jù)，并且根據(jù)激光測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)整測(cè)試面板150的取向，以便面板邊緣154與壓板114基本對(duì)準(zhǔn)?？商鎿Q地，生成激光測(cè)量數(shù)據(jù)和調(diào)整測(cè)試面板150的步驟包括生成表示測(cè)試面板150的中心線164相對(duì)于加載軸線120的位置和/或取向的激光測(cè)量數(shù)據(jù)，并且根據(jù)激光測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)整測(cè)試面板150的取向，以便中心線164與加載軸線120基本對(duì)準(zhǔn)。
[0011]優(yōu)選地，生成激光測(cè)量數(shù)據(jù)和調(diào)整測(cè)試面板150的步驟包括生成表示測(cè)試面板150的中性軸線166相對(duì)于加載軸線120的位置的激光測(cè)量數(shù)據(jù)，并且根據(jù)激光測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)整測(cè)試面板150的取向，以使加載軸線120經(jīng)過(guò)中性軸線166。有利的是，馬達(dá)412可操作地耦合到調(diào)整機(jī)構(gòu)400，并且生成激光測(cè)量數(shù)據(jù)和調(diào)整測(cè)試面板150的步驟包括在被通信地耦合到馬達(dá)412的處理器320處接收激光測(cè)量數(shù)據(jù)，并且使用處理器320命令馬達(dá)412以移動(dòng)測(cè)試面板150至與壓板和/或加載軸線120基本對(duì)準(zhǔn)的方式調(diào)整所述調(diào)整機(jī)構(gòu)400。優(yōu)選地，生成激光測(cè)量數(shù)據(jù)的步驟包括使用激光掃描儀掃描測(cè)試面板150和/或測(cè)試夾具200的表面幾何形狀，生成表示表面幾何形狀的掃描數(shù)據(jù)，以及根據(jù)掃描數(shù)據(jù)，使用處理器320確定測(cè)試面板150相對(duì)于壓板和/或加載軸線120的位置和/或取向。更優(yōu)選地，調(diào)整測(cè)試面板150的位置和/或取向的步驟包含使用處理器320，以移動(dòng)測(cè)試面板150至與壓板和/或加載軸線120基本對(duì)準(zhǔn)的方式命令調(diào)整機(jī)構(gòu)400的馬達(dá)412。更優(yōu)選地，生成激光測(cè)量數(shù)據(jù)和調(diào)整測(cè)試面板150的步驟包括根據(jù)掃描數(shù)據(jù)使用處理器320確定測(cè)試面板150的中性軸線166的位置，并且使用處理器320命令馬達(dá)412以移動(dòng)測(cè)試面板150以使加載軸線120經(jīng)過(guò)中性軸線166的方式調(diào)整調(diào)整機(jī)構(gòu)400，該測(cè)試面板150具有被耦合到蒙皮面板158的加強(qiáng)件160。調(diào)整機(jī)構(gòu)400可以可替換地包括被配置為調(diào)整測(cè)試面板150相對(duì)于壓板和/或加載軸線120的位置和/或取向的垂直調(diào)整機(jī)構(gòu)402和/或橫向調(diào)整機(jī)構(gòu)404。
[0012]已經(jīng)討論的特征、功能以及優(yōu)點(diǎn)能夠被獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)在本公開(kāi)的各種實(shí)施例中，或者可以被合并在其他實(shí)施例中。參考之后的描述和以下附圖，能夠獲知進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]通過(guò)參考附圖，本公開(kāi)的這些特征和其他特征將會(huì)更加明顯，在全部附圖中，相同的標(biāo)號(hào)指代相同的部件，并且其中:
[0014]圖1是包含測(cè)試面板的測(cè)試系統(tǒng)的主示意圖，該測(cè)試面板被安裝在測(cè)試夾具內(nèi)并且裝備有通用測(cè)試機(jī)以便測(cè)試面板的壓縮測(cè)試；
[0015]圖2是中心刻有凹口的測(cè)試面板的實(shí)施例的透視圖，該測(cè)試面板可以被加載在測(cè)試夾具內(nèi)并且壓縮的測(cè)試載荷可以通過(guò)測(cè)試機(jī)被施加到其上以確定測(cè)試面板的壓縮強(qiáng)度；
[0016]圖3是用于在壓縮測(cè)試期間支撐測(cè)試面板的測(cè)試夾具的實(shí)施例的透視圖；
[0017]圖4是圖2的測(cè)試夾具的側(cè)視圖；
[0018]圖5是圖2的測(cè)試夾具的主視圖，并且該圖說(shuō)明了激光測(cè)量設(shè)備，其被安裝在載荷傳遞界面的相對(duì)端上以便被放置為支承接觸通用測(cè)試機(jī)的上壓板，用以測(cè)試面板的壓縮測(cè)試；
[0019]圖6是與測(cè)試面板的上面板邊緣分開(kāi)的載荷傳遞界面的分解透視圖；
[0020]圖7是被安裝在上面板邊緣上并且顯示了激光測(cè)量設(shè)備的載荷傳遞界面的透視圖，該激光測(cè)量設(shè)備向上壓板發(fā)射激射束，以便在載荷傳遞界面的每個(gè)末端處測(cè)量載荷傳遞界面和上壓板之間的距離；
[0021]圖8是被安裝在上面板邊緣上的載荷傳遞界面的部分側(cè)視圖；
[0022]圖9是向上壓板的壓板表面發(fā)射激射束以便測(cè)量?jī)烧咧g距離的激光位移傳感器的部分側(cè)視圖；
[0023]圖10是被安裝在測(cè)試夾具的基座組裝件上以便調(diào)整測(cè)試面板相對(duì)于壓板和/或測(cè)試機(jī)的加載軸線的取向的調(diào)整機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0024]圖11是說(shuō)明了螺紋桿構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致基座組裝件相對(duì)于測(cè)試機(jī)的下壓板的軸向向上位移的調(diào)整機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0025]圖12是說(shuō)明了基座組裝件和下壓板之間的填隙片的安裝的基座組裝件的部分側(cè)視圖；
[0026]圖13是測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)施例的主視圖，該測(cè)試系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)獲取設(shè)備和處理器以便從激光測(cè)量設(shè)備中接收激光測(cè)量數(shù)據(jù)并且生成被傳遞到一個(gè)或多個(gè)機(jī)動(dòng)的調(diào)整機(jī)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)命令以便調(diào)整測(cè)試面板的位置和/或取向；
[0027]圖14是機(jī)動(dòng)的調(diào)整機(jī)構(gòu)的示例的側(cè)視圖，該調(diào)整機(jī)構(gòu)包含馬達(dá)和被通信地耦合到處理器以便從處理器中接收命令以用于根據(jù)由處理器從激光測(cè)量設(shè)備中接收的激光測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)地調(diào)整測(cè)試面板的馬達(dá)控制器；
[0028]圖15是包含多個(gè)激光掃描儀的測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)施例的主視圖，所述激光掃描儀用于掃描測(cè)試面板和/或測(cè)試夾具的表面幾何外形，并且生成被處理器接收的掃描數(shù)據(jù)以便確定測(cè)試面板相對(duì)于加載軸線的中性軸線和/或中心線；
[0029]圖16是具有加強(qiáng)件的弧形測(cè)試面板的示意性透視圖，并且其中激光掃描儀可以掃描測(cè)試面板的表面幾何外形以確定測(cè)試面板的中性軸線和/或中性線以便對(duì)準(zhǔn)加載軸線.
[0030]圖17是沿圖15的線17獲取并且顯示了被安裝在測(cè)試機(jī)的垂直柱上以便掃描測(cè)試面板和/或測(cè)試夾具的表面幾何外形的多個(gè)激光掃描儀的測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)施例的俯視示意圖；
[0031]圖18是沿圖15的