[发明专利]应变测量仪和用于对应变测量仪进行空间定位的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应变测量仪，其能够以光学的方式检测其在物体表面上的位置和取向。本发明还涉及一种用于为放置于物体(例如航空器结构体)表面上的所述应变测量仪进行空间定位的系统和方法。

背景技术

已知的结构性测试在整架航空器上进行，以证明上游由计算机化的模型进行的新的航空结构体(航空器机翼等)的结构性能的预测性的计算是否有效。这些预测性的计算使制造商能够就正在研发的产品做出早期的战略决策。

这些结构性测试通常涉及两种测试：静负载测试和动态疲劳测试。在这些测试中，比如为了再创建在飞行中所遇到的某些负载，致动器产生施加于航空器结构体上的负载。

因此，所述结构体响应这些应力的行为以恒定的方式、用定位于正在被测试的所述结构体的表面上的传感器进行监测。

这些传感器是应变测量仪，也被称为应力仪，每个应变测量仪都对结构体遭受的局部变形进行测量。

因此，这些应变测量仪中的每一个都包括一个在所施加的力的作用下可双向延长同时显示其电阻变化的元件。这个延长发生在沿定义所述测量仪的测量轴的轴的方向。通过测量电阻的这一非常低的变化，便可描绘出正在被测试的结构体在测量仪的测量区域所经受的变形。

然而，对大尺寸结构体作测试需要大量的测量仪，通常多于1,000个，这涉及需要采用多通道和专门的数据采集系统。

假设这些测量仪的每一个都是由合格的操作人员手动装配到结构体上的，这样的装配操作特别费力，由于每个测量仪必须要排线和校准，那便更是费力。

每个测量仪必须被放置于结构体上的精确定义的位置，以便对应于所做出的计算和被独特地识别，从而将测量结果和正在被测试的实际结构体的精确的微小(pinpoint)区域相关联。

然而，可以观察到在某些测量仪的定位方面不准确，能够导致例如在这些测量仪的测量轴的角取向上不准确，或者甚至导致它们的实际位置相对于它们的理论位置不准确。

这些不准确导致了剩余偏差从而使得在所计算出的结构性部件的强度和实际的结构性部件的强度之间所进行的比较发生畸变。

因此，使用一个可以很容易地确定测量仪在实际结构体上的确切位置和取向、从而允许实际结构体的行为和通过计算机模拟估计的值之间的比照更准确的系统可能是非常有益的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种应变测量仪，其设计简单、操作方便、经济实用，可以精确记录测量仪在结构体表面上的位置以及其测量轴。

本发明还涉及一种用于对放在诸如航空器结构体之类的物体的外表面上的这些应变测量仪进行空间定位的系统和方法，其设计简单、操作方便、性能可靠，可以以测量仪在该物体的表面上的位置进行实时(on the fly)记录。

附图说明

图1示出了本发明的应变测量仪的俯视图。

具体实施方式

为了本发明目的，本发明涉及一种应变测量仪，其包括用于装配一个在所施加的力作用下可双向延长同时显示其电阻变化的元件的基板，该元件使自身沿所述测量仪的测量轴延长。

依照本发明，这个应变测量仪包括能够反射入射光束的至少一个对比目标，所述至少一个对比目标被放置于所述测量仪上的预定位置，使得可能通过检测所述至少一个对比目标的位置来确定所述应变测量仪的中心点和测量轴。

更好地，检测对比目标的位置因此检测测量仪的位置的这一检测操作通过将诸如激光源之类的光源发射光图案投射在这些目标的表面上以及通过检测该光图案由结构体和这些目标的反射来进行。

在该应变测量仪的不同实施例中，本发明还涉及以下特征，这些特征必须被单独地考虑或依据技术上可行的任意组合来考虑：

--所述至少一个对比目标被放置于支持所述应变测量仪的基板的外表面上，

因此所述至少一个对比目标可被直接地集成于所述应变测量仪中。

可选地，这个或这些对比目标可为附加件。仅为了图示说明的目的，这个或这些对比目标可因此被放置于诸如贴片(patch)之类的支撑件上，该支撑件包括一个用于容纳应变测量仪的开口，从而对比目标被定位在该应变测量仪的周围，因此后者与正被测量的物体的表面直接接触。因此这一支撑件在形状上可以是C、U或T形，甚或是方形或矩形，其中央开口与所述应变测量仪的尺寸匹配。

-应变测量仪包括一个单个的对比目标，该对比目标包括至少一个标记元件用以确定该应变测量仪的测量轴，