[发明专利]微折叠悬臂梁刚度测试装置及测试方法

权利要求书

1.微折叠悬臂梁刚度测试装置，其特征在于，包括底板，所述底板一端顶部设置有X手动位移台，所述X手动位移台顶部设置有Y手动位移台，所述Y手动位移台顶部设置有X向电动微位移台，所述X向电动微位移台顶部设置有Y向电动微位移台，所述Y向电动微位移台顶部设置有第一安装座，所述第一安装座底部设置有连接杆，所述连接杆的侧壁底部设置有微悬臂梁装卡杆，所述Y向电动微位移台右端底座顶部设置有安装座，所述安装座顶板底部左端设置有X向激光位移传感器，所述安装座顶板底部右端设置有Y向激光位移传感器手动调整台，所述Y向激光位移传感器手动调整台底部设置有连接板，所述连接板后端设置有Y向激光位移传感器，所述安装座顶板顶部设置有安装架，所述安装架底端设置有双平行梁测力位移传感器，所述双平行梁测力位移传感器底端微悬臂梁装卡端与微悬臂梁装卡杆之间设置有微折叠悬臂梁，所述微折叠悬臂梁一端位于双平行梁测力位移传感器底端微悬臂梁装卡端卡槽内，且微折叠悬臂梁另一端位于微悬臂梁装卡杆卡槽内，所述底板左端设置有相机支架，所述相机支架水平部分末端设置有CCD相机，所述CCD相机中下部设置有环形光源；

所述CCD相机输出端与主控计算机输入端电连接，所述主控计算机输出端通过运动控制卡分别与X向电动微位移台和Y向电动微位移台步进电机驱动器输入端电连接，所述X向激光位移传感器和Y向激光位传感器通过A/D数据采集卡与主控计算机输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的微折叠悬臂梁刚度测试装置，其特征在于：所述安装座包括顶板和支撑杆，所述顶板底部四角处设置有支撑杆，且支撑杆底部固定安装在底座顶部。

3.根据权利要求1所述的微折叠悬臂梁刚度测试装置，其特征在于：所述顶板设置为L型顶板。

4.微折叠悬臂梁刚度测试方法，其特征在于：采用权利要求1所述的微折叠悬臂梁刚度测试装置，包括以下步骤，

步骤1，打开环形光源和CCD相机，先手动调整X手动移动台和Y手动移动台，将微折叠悬臂梁装卡杆与双平行梁测力位移传感器微悬臂梁装卡端调整到对中水平，调整间距到可以将微折叠悬臂梁放入；CCD相机采集图像到主控计算机，调整X手动位移台和Y手动位移台，直到微折叠悬臂梁装卡对中及水平，实现微折叠悬臂梁与双平行梁测力位移传感器串联；

步骤2，测量X向位移或Y向位移，由主控计算机发送位移控制信号到步进电机驱动器，控制X向电动微位移台或Y向电动微位移台精确移动，进而拉动微折叠悬臂梁产生位移，利用X向激光位移传感器或Y向激光位移传感器测量双平行梁测力位移传感器的X向偏移位移或Y向偏移位移，由A/D数据采集卡采集位移信号，经主控计算机处理，进而获得微折叠悬臂梁的X向位移或Y向位移；

步骤3，根据预先对双平行梁测力位移传感器进行X向实际位移量和Y向实际位移量与X向激光位移传感器和Y向激光位移传感器输出的位移信号、力与X向激光位移传感器和Y向激光位移传感器输出的位移信号建立标定关系，得到位移变化量与力的线性关系，

F＝Aσ+B

其中A，B为常量系数，σ为位移变化量，F为力；

步骤4，已知X向电动微位移台或Y向电动微位移台的精确位移变化量σ₁，X向激光位移传感器或Y向激光位移传感器输出的位移信号测量双平行梁测力位移传感器X向位移变化量或Y向位移变化量σ₂，微折叠悬臂梁与双平行梁测力位移传感器串联，所受拉力相同，通过X向激光位移传感器或Y向激光位移传感器测得双平行梁测力位移传感器X向位移或Y向位移，利用标定关系矩阵M，

其中a、d为双平行梁传感器的正交解耦系数，b、c为X、Y方向的耦合系数，

双平行梁测力位移传感器力与位移的标定关系为，

其中X、Y分别为双平行梁测力位移传感器X方向位移和Y方向位移，F_x、F_y分别为双平行梁测力位移传感器的X方向受力和Y方向受力，得到所受拉力F，进而求得固定位移下微折叠悬臂梁某一方向的刚度，

K＝F/(σ₁-σ₂)

其中K刚度；

步骤5，给定X向电动微位移台或Y向电动微位移台的精确位移变化量σ_i，重复步骤4，获得不同位移下的微折叠悬臂梁的刚度K_i，利用均值法获得微折叠悬臂梁的平均测试刚度K，

其中N为测试次数。