Установка бесконтактного измерения деформации

Изобретение относится к вспомогательным приспособлениям контрольно-измерительной техники и может быть использовано для повышения точности измерений деформаций при статических и повторно-статических испытаниях образцов на растяжение, сжатие и изгиб в особенности при многоосевом нагружении образца. Установка содержит силовую раму с элементами крепления испытываемого образца, нагружающее устройство и измерительное устройство, установленное в силовой раме и жестко связанное в верхней части с силовой рамой. Измерительное устройство снабжено детектирующим прибором, установленным с возможностью регулирования своего положения относительно испытываемого образца. Измерительное устройство выполнено в виде дополнительной рамы из тонкостенного профиля. Дополнительная рама прикреплена в верхней части к силовой раме в непосредственной близости от точек крепления испытываемого образца к силовой раме. Нижняя часть дополнительной рамы расположена свободно. Технический результат: создание установки с повышенной точностью измерения деформации, упрощение настройки луча лазера по угловому положению. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Установка относится к вспомогательным приспособлениям контрольно-измерительной техники и может быть использована для повышения точности измерений деформаций при статических и повторно-статических испытаниях образцов на растяжение, сжатие и изгиб в особенности при многоосевом нагружении образца.

Известен лазерный измеритель перемещений, содержащий полупроводниковый лазер и компьютер, в котором лазер закрепляется на исследуемой балке, балка базируется на основании, а луч лазера направляется в центр вебкамеры, которая подключена через USB разъем к компьютеру с измерительной шкалой и на ней появляется отпечаток от луча лазера, расстояние от лазера до вебкамеры L, к центру исследуемой балки прилагается усилие и она деформируется, отпечаток луча лазера перемещается по шкале на величину Н и определяется угол α ее деформации, как arctg(H/L) [Заявка на изобретение №2014112163 РФ МПК G01B 11/16. Лазерный измеритель перемещений, заявл. 28.03.2014; опубл. 10.10.2015].

Недостатком известного устройства является сложность его точной установки по углу и удалению, а также погрешность измерений, связанная с деформацией силовой рамы испытательного стенда в процессе воспроизведения испытательных усилий.

Наиболее близким к заявляемому изобретению, взятому заявителем в качестве прототипа, является установка бесконтактного измерения деформации, содержащая силовую раму с элементами крепления испытываемого образца, нагружающее устройство и измерительное устройство, установленное в силовой раме и жестко связанное в верхней части с силовой рамой, при этом измерительное устройство снабжено детектирующим прибором, установленным с возможностью регулирования своего положения относительно испытываемого образца, причем нижняя часть измерительного устройства также жестко прикреплена к силовой раме. Измерительное устройство выполнено в виде вертикальной цилиндрической направляющей, при этом на вертикальной цилиндрической направляющей расположены две каретки с фиксаторами и линейными шариковыми подшипниками, запрессованными во внутренние отверстия кареток, выполненных в виде втулок с приваренными к ним фланцами, имеющих возможность вертикального перемещения вдоль оси направляющей и вращения вокруг нее, дополнительно к одной из кареток привернута плита с профильной рельсовой направляющей, соединенной винтовым соединителем, на которую установлен модуль линейного перемещения с привернутым к нему детектирующим устройством, в качестве которого использована цветная видеокамера, связанная с персональным компьютером проводом, ко второй каретке привернута плита с источником подсветки [Патент 165020, Российская Федерация, МПК G01B 7/16; 11/16. Устройство бесконтактного измерения деформации / Богданов П.В., Шутов Д.А., Иванов А.Н., Коробов Н.Н.; №2016111448/28, заявл. 28.03.2016; опубл. 27.09.2016].

Недостатком прототипа является невысокая точность измерений деформации, обусловленная тем, что измерительное устройство, выполненное в виде вертикальной цилиндрической направляющей, концы которой жестко прикреплены к силовой раме, воспринимает нагрузки от нагружающего устройства и деформируется, что отрицательно влияет на результаты измерений.

Кроме того, детектирующее устройство в данной установке сложно настроить по угловому положению, так как оно ограничено в перемещениях в пространстве, а именно имеет возможность вертикального перемещения вдоль оси направляющей и вращения вокруг нее, а также возможность горизонтального перемещения вдоль профильной рельсовой направляющей плиты.

Другим недостатком прототипа является невозможность его применения в условиях многоосевого нагружения образцов, что обусловлено его конструктивным исполнением.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерений деформации.

Другой технической задачей изобретения является повышение точности измерений деформации в особенности при многоосевом нагружении образца, и упрощение настройки луча лазера по угловому положению.

Для достижения поставленной технической задачи в известной установке бесконтактного измерения деформации, содержащей силовую раму с элементами крепления испытываемого образца, нагружающее устройство и измерительное устройство, установленное в силовой раме и жестко связанное в верхней части с силовой рамой, при этом измерительное устройство снабжено детектирующим прибором, установленным с возможностью регулирования своего положения относительно испытываемого образца, согласно изобретению измерительное устройство выполнено в виде дополнительной рамы из тонкостенного профиля, при этом дополнительная рама прикреплена в верхней части к силовой раме в непосредственной близости от точек крепления испытываемого образца к силовой раме, причем нижняя часть дополнительной рамы расположена свободно.

В частном случае исполнения установки, согласно изобретению, детектирующий прибор выполнен в виде лазерного датчика положения, при этом лазерный датчик положения закреплен на угловой монтажной площадке, выставленной и затянутой посредством болтов в определенное угловое положение, угловая монтажная площадка прикреплена к штоку, установленному с возможностью изменения длины вылета, отрегулированному по длине вылета и затянутому клеммой, последняя установлена с возможностью поворота вокруг оси штока, выставлена в требуемое угловое положение и зафиксирована болтовым соединением к дополнительной раме из тонкостенного профиля.

В другом частном случае исполнения, согласно изобретению, установка снабжена несколькими лазерными датчиками положения.

Выполнение измерительного устройства в виде дополнительной рамы из тонкостенного профиля, прикрепленной в верхней части к силовой раме в непосредственной близости от точек крепления испытываемого образца к силовой раме, и свободное расположение нижней части дополнительной рамы позволяет в процессе воспроизведения испытательных усилий исключить деформации дополнительной рамы и, как следствие, исключить влияние деформаций силовой рамы на результаты измерения, что повышает точность измерений.

Выполнение детектирующего прибора в виде лазерного датчика положения, при этом закрепление лазерного датчика положения на угловой монтажной площадке, выставленной и затянутой посредством болтов в определенное угловое положение, прикрепление угловой монтажной площадки к штоку, установленному с возможностью изменения длины вылета, отрегулированному по длине вылета и затянутому клеммой, установка клеммы с возможностью поворота вокруг оси штока, выставление в требуемое угловое положение и фиксация болтовым соединением к дополнительной раме из тонкостенного профиля, облегчает настройку детектирующего устройства по угловому положению.

Это обусловлено тем, что детектирующее устройство, выполненное в виде лазерного датчика положения, перемещается в пространстве в следующих направлениях: осуществляет поворот лазерного датчика положения с помощью болтового соединения вокруг первой оси Y, перемещение вокруг второй оси X посредством болтового соединения клеммы, поворот клеммы вокруг третьей оси Z штока и перемещение вдоль этой оси штока.

Таким образом, детектирующее устройство имеет большее число степеней свободы по сравнению с прототипом, вследствие чего упрощается его настройка по угловому положению относительно испытываемого образца, что также способствует повышению точности измерений.

Снабжение установки несколькими лазерными датчиками положения облегчает возможность проведения испытаний при многоосевом нагружении образца.

Особенно эффект компенсации деформаций силовой рамы проявляется при многоосевом нагружении образца.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг 1 изображена заявляемая установка в разрезе, на фиг. 2 - увеличенный вид А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез по В-В на фиг 2.

Установка бесконтактного измерения деформации содержит силовую раму 1 с элементами крепления 2 испытываемого образца 3, нагружающее устройство, выполненное в виде гидравлического цилиндра 4 с силопередающими элементами 5, и измерительное устройство, выполненное в виде дополнительной рамы 6 из тонкостенного профиля. Дополнительная рама 6 прикреплена в верхней части 7 к силовой раме 1 в непосредственной близости от элементов крепления 2 испытываемого образца 3 к силовой раме 1. Нижняя часть 8 дополнительной рамы 6 расположена свободно. Дополнительная рама 6 снабжена детектирующим прибором, выполненным в виде лазерного датчика положения 9. Лазерный датчик положения 9 закреплен на угловой монтажной площадке 10, выставленной в определенное угловое положение и затянутой посредством болтов 11. Угловая монтажная площадка 10 прикреплена к штоку 12, установленному с возможностью изменения длины вылета и углового положения, отрегулированному по длине вылета и угловому положению и затянутому клеммой 13. Клемма 13 имеет возможность поворота и фиксации болтовым соединением 14 к раме из тонкостенного профиля 6.

Установка может быть снабжена несколькими лазерными датчиками положения 9.

Установка бесконтактного измерения деформации работает следующим образом.

Перед началом работы лазерные датчики положения 9 устанавливаются в требуемое положение по углу и вылету относительно поверхности испытываемого образца 3. При включении лазерных датчиков положения 9 первоначально измеренное значение принимается как точка отсчета. При подаче давления в гидравлический цилиндр 4 происходит деформация образца 3, одновременно с деформацией силовой рамы 1, через которую замыкается испытательное усилие. Поскольку дополнительная рама 6 прикреплена в верхней части 7 к силовой раме 1 в непосредственной близости от элементов крепления 2 испытываемого образца 3 к силовой раме 1, исключается деформация силовой рамы 1 из показаний лазерных датчиков положения 9.

Применение предложенного устройства повышает точность измерения деформации и позволяет упростить первоначальную установку лазерных датчиков по угловому положению и вылету, а также повысить точность измерения деформаций образца при одно- и многоосевом нагружении испытательными нагрузками путем нивелирования влияния деформации силовой рамы испытательного стенда.

1. Установка бесконтактного измерения деформации, содержащая силовую раму с элементами крепления испытываемого образца, нагружающее устройство и измерительное устройство, установленное в силовой раме и жестко связанное в верхней части с силовой рамой, при этом измерительное устройство снабжено детектирующим прибором, установленным с возможностью регулирования своего положения относительно испытываемого образца, отличающееся тем, что измерительное устройство выполнено в виде дополнительной рамы из тонкостенного профиля, при этом дополнительная рама прикреплена в верхней части к силовой раме в непосредственной близости от точек крепления испытываемого образца к силовой раме, причем нижняя часть дополнительной рамы расположена свободно.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что детектирующий прибор выполнен в виде лазерного датчика положения, при этом лазерный датчик положения закреплен на угловой монтажной площадке, выставленной и затянутой посредством болтов в определенное угловое положение, угловая монтажная площадка прикреплена к штоку, установленному с возможностью изменения длины вылета, отрегулированному по длине вылета и затянутому клеммой, последняя установлена с возможностью поворота вокруг оси штока, выставлена в требуемое угловое положение и зафиксирована болтовым соединением к дополнительной раме из тонкостенного профиля.

3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что установка снабжена несколькими лазерными датчиками положения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при дефектоскопии магнитных металлических труб, расположенных в скважинах, с одновременным вычислением толщины стенок каждой из труб в многоколонных скважинах.

Использование: для определения перемещений и линейных размеров объектов в нанометровом диапазоне и для калибровки конфокальных микроскопов и оптических интерферометров.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизированного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения в процессе его эксплуатации.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для весовых измерений в части измерений сигналов с первичных преобразователей силы (тензодатчиков).

Изобретение относится к гибкому устройству отображения. Технический результат – обеспечение обратной связи с предупреждением о степени изгиба для исключения повреждения гибкого устройства.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для измерения деформации опор, находящихся под нагрузкой и может быть использовано для измерения и контроля деформации опорных элементов, предназначенных для магистральных газопроводов.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения относительной деформации. Сущность: тензопреобразователь содержит гибкую диэлектрическую подложку и, по крайней мере, четыре тензорезистора с токоподводящими дорожками, размещенных на одной стороне подложки с образованием сторон, по крайней мере, одного прямоугольника.
Использование: для исследования деформаций и напряжений в конструкциях опасных производственных объектов газо-, нефтехимической промышленности. Сущность: заключается в том, что наносят на поверхность детали хрупкое тензочувствительное пористое покрытие с фреоном, осуществляют отверждение покрытия, нагружение конструкции и определяют зону высвобождения газа фреона из пористого покрытия (лопаются пузырьки), используя газоанализатор, при этом в качестве хрупкого тензочувствительного пористого покрытия используют покрытие, выполненное из смеси, содержащей эпоксидную смолу, отвердитель ПЭП, газ фреон R-22 при следующем соотношении компонентов, мас.

Изобретение относится к измерению деформаций и может быть использовано при испытаниях изделий из хрупких материалов, например керамических обтекателей. Сущность: датчик измерения перемещения и деформации крепится жестким клеем на сухой поверхности односторонней липкой ленты с жесткой основой, закрепленной на поверхности исследуемой конструкции, при этом площадь липкой ленты выбирают из условия: Fe<<S1⋅τ1≤S2⋅τ2<S2⋅τ3, где Fe - максимальное значение силы реакции упругого элемента датчика измерения перемещения и деформации; S1 - площадь приклеивания датчика измерения перемещения и деформации; τ1 - величина сдвиговых напряжений, при которых наступает нарушение склейки жесткой основы липкой ленты с датчиком измерения перемещения и деформации; τ2 - величина сдвиговых напряжений, при которых наступает нарушение склейки липкой ленты с поверхностью объекта; τ3 - величина предельных сдвиговых напряжений, при которых происходит механическое разрушение поверхности объекта, например влагозащитного покрытия (ВЗП), или сколы на поверхности объекта и др., где τ2<τ3; S2 - площадь приклейки липкой ленты к поверхности объекта.

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к конструкции тензометрического датчика, системе определения его пространственного положения, способу определения его пространственного положения и измерительной системе с использованием тензометрического датчика.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения напряжений и перемещений, связанных с деформацией объектов. Волоконно-оптический тензометрический датчик состоит из оптического волокна, покрытого металлом, двух волоконных брэгговских решеток (ВБР), защитной трубки и корпуса датчика.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения напряжений и перемещений, связанных с деформацией объектов. Волоконно-оптический тензометрический датчик состоит из оптического волокна, покрытого металлом, двух волоконных брэгговских решеток (ВБР), защитной трубки и корпуса датчика.

Изобретение относится к устройствам для регистрации сигналов от набора датчиков физических величин на внутриволоконных решетках Брэгга в системах встроенного неразрушающего контроля.

Изобретения относятся к медицине. Способ калибровки интервенционного медицинского инструмента осуществляют с помощью системы калибровки интервенционного медицинского инструмента.

Заявленная группа изобретений относится области для измерения формы и/или положения связанного объекта в пространстве. Заявленное изобретение состоит из оптической системы, содержащей оптические волокна, имеющие одну или более сердцевин оптического волокна с одной или более волоконными брэгговскими решетками, проходящими вдоль всей длины, где должны определяться положение и/или форма упомянутого объекта.

Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата содержит измерительные каналы на волоконно-оптических брегговских датчиках, измерительные каналы многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера, блок волоконно-оптической коммутации, блок источника света, блок спектрального анализа, блок хранения и анализа информации, соединенные определенным образом.

Способ исследования термических напряжений, возникающих в твердом материальном теле, поляризационно-оптическим методом включает в себя следующие этапы. Модель из пьезооптического материала нагревают локальным тепловым потоком.

Изобретение относится к определению скорости распространения поверхностной волны. Устройство для определения скорости распространения поверхностной волны содержит источник когерентного света для формирования по меньшей мере первого и второго световых пятен на поверхности.

Изобретение относится к волоконно-оптическим измерителям. Система на основе тензодатчика, а также способ его изготовления и применения включают в себя: оптическое волокно, генератор оптических сигналов, передающий оптический сигнал через указанное оптическое волокно.

Система контроля угловых деформаций крупногабаритных платформ содержит крупногабаритную платформу, с закрепленными на ней базовым контрольным элементом и двумя контрольными элементами, представляющими собой призмы с аттестованными между собой зеркальными гранями и размещенными в вершинах треугольника, образованного нормалями к граням контрольных элементов.

Изобретение относится к устройствам для контроля поверхности цилиндрических объектов и, в частности, может быть использовано в производстве ядерного топлива при контроле внешнего вида торцевой поверхности топливных таблеток. Устройство содержит последовательно установленные на транспортерах два узла контроля торцов изделий, два узла разделения потока изделий, установленные по одному перед каждым узлом контроля торцов изделий, а также два узла сдува бракованных изделий, установленные после каждого узла контроля торцов изделий. Каждый узел разделения потока содержит средство для продольной подачи изделий на транспортер по одному с определенными промежутками. Каждый узел контроля торцов изделий содержит оптический датчик для обнаружения изделий, средство освещения контролируемых изделий, средство для формирования излучения видимого спектра и средство регистрации и передачи изображения торца изделия в аналитическое устройство. Каждый узел сдува бракованных изделий содержит оптический датчик для обнаружения изделий и средство сдува для формирования направленного потока воздуха. Технический результат - автоматизированный, оперативный, высоконадежный, бережный исключающий человеческий фактор контроль торцевых поверхностей на наличие и характер дефектов, высокая производительность технологической операции контроля. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к вспомогательным приспособлениям контрольно-измерительной техники и может быть использовано для повышения точности измерений деформаций при статических и повторно-статических испытаниях образцов на растяжение, сжатие и изгиб в особенности при многоосевом нагружении образца. Установка содержит силовую раму с элементами крепления испытываемого образца, нагружающее устройство и измерительное устройство, установленное в силовой раме и жестко связанное в верхней части с силовой рамой. Измерительное устройство снабжено детектирующим прибором, установленным с возможностью регулирования своего положения относительно испытываемого образца. Измерительное устройство выполнено в виде дополнительной рамы из тонкостенного профиля. Дополнительная рама прикреплена в верхней части к силовой раме в непосредственной близости от точек крепления испытываемого образца к силовой раме. Нижняя часть дополнительной рамы расположена свободно. Технический результат: создание установки с повышенной точностью измерения деформации, упрощение настройки луча лазера по угловому положению. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх