[发明专利]一种天平加载头位姿检测装置

说明书

本发明公开了一种天平加载头位姿检测装置，所述装置包括：指示光源、位置探测结构，所述指示光源安装在待检测天平加载头上表面，所述位置探测结构包括：指示光斑照射靶面、光学成像系统、位置探测器，所述指示光斑照射靶面开设有中心孔，所述位置探测器的端面设有开口，所述开口中心线与所述中心孔中心线重合，所述位置探测器固定在所述指示光斑照射靶面的背面，所述光学成像系统位于所述指示光斑照射靶面的正面前方，实现了利用本申请中的装置加载头位置姿态的大范围变化监测与复位位置姿态附近的高精密检测可以同时进行，并满足了加载头位置姿态检测的大范围、高精度测量要求。

技术领域

本发明涉及风洞试验所用天平校正系统领域，具体地，涉及一种天平加载头位姿检测装置。

背景技术

力学天平是风洞实验中用来测量物体在风洞中受力情况及形变的一种重要测量仪器，在实验前一般需要对其进行校正以获得其输出信号与受力情况及形变间的关系，从而研究物体在风洞中的空气动力学特性。对天平进行校正有多种结构及系统形式，其中一种是复位校正系统。这种校正系统的特点是先将加载头置于一种平衡状态（或初始状态），再在天平的受力装置上施加各种力来模仿物体可能的受力情况，并要求此时将天平的位置姿态以高精度的要求恢复到初始的平衡状态，则最终施加在天平上的各种力代表了受力的状态，并以此校正天平各种输出信号。在这个过程中，还要求不对加载头的复位工作产生额外影响，最好采用非接触方式。在这个过程中，由于力的施加及复位过程是一个复杂的变化过程，而复位过程是一个动态的姿态测量、反馈控制过程，存在调节能力不足、控制失误等可能，这将导致天平的姿态发生变化甚至非常大的变化，并超出常规的测量范围，因此天平加载头的位置姿态如何在较大的范围内进行检测及达到较高的检测精度要求等成为一个重要的问题。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的平加载头位姿检测装置，存在无法同时进行加载头位置姿态的大范围变化监测与复位位置姿态附近的高精密检测的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种天平加载头位姿检测装置，解决了现有的天平加载头位姿检测装置所存在无法同时进行加载头位置姿态的大范围变化监测与复位位置姿态附近的高精密检测的技术问题，实现了利用本申请中的天平装置加载头位置姿态的大范围变化监测与复位位置姿态附近的高精密检测可以同时进行，并满足了加载头位置姿态检测的大范围、高精度测量要求。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种天平加载头位姿检测装置，所述装置包括：

指示光源、位置探测结构，所述指示光源安装在待检测天平加载头上表面， 所述位置探测结构包括：指示光斑照射靶面、光学成像系统、位置探测器，所述指示光斑照射靶面开设有中心孔，所述位置探测器的端面设有开口，所述开口中心线与所述中心孔中心线重合，所述位置探测器固定在所述指示光斑照射靶面的背面，所述光学成像系统位于所述指示光斑照射靶面的正面前方。

其中，当安装在待检测天平加载头上的指示光源发出光后照射在指示光斑照射靶面上，当照射在指示光斑照射靶面的非中心孔区域时，光学成像系统利用光线在靶面上的反射光进行成像，通过对光斑图像的处理完成加载头位置姿态的大范围变化测量及监测；当光线穿过中心孔时，则会直接在位置探测器上进行成像，由于探测器的高分辨力，从而利用位置探测器可以实现对复位位置姿态进行高精密检测的要求。