[发明专利]一种多场环境下构件尺寸稳定性在线检测系统及检测方法

说明书

本发明提供一种多场环境下构件尺寸稳定性在线检测系统及检测方法，能够对构件在多场环境下的尺寸稳定性进行实时、在线的检测，检测准确度高、操作方便。该多场环境下构件尺寸稳定性在线检测系统，包括尺寸检测装置和多场装置，多场装置包括用于夹持构件并对构件提供加载力的夹持元件、用于对构件提供温度场的调温元件、用于对构件提供磁场的磁性元件和壳体，夹持元件、调温元件和磁性元件均位于壳体内；当构件夹持在夹持元件上时，尺寸检测装置能够对构件的尺寸进行检测。

技术领域

本发明涉及尺寸检测领域，具体地涉及一种多场环境下构件尺寸稳定性在线检测系统及检测方法。

背景技术

尺寸稳定性是指材料或构件在受机械力、应力、热、磁场或其他外界条件作用下，其外形尺寸不发生变化的性能。应用于航空航天、精密仪器、医疗器械等领域的构件往往需要较高的尺寸稳定性，以维持设备、装置在运转过程中的精度。因此，在构件进行安装使用之前，需要对构件或者用于制备构件的材料进行尺寸稳定性检测。现有的构件尺寸稳定性检测通常采用间接、离线的方式，例如首先测量构件的原始尺寸，然后将构件在一定的温度、应力场或磁场下放置一段时间(模拟构件的使用环境)，再将构件取出、测量最终尺寸，最后将最终尺寸与原始尺寸进行对比。由于最终尺寸的测量脱离了影响构件尺寸的环境，这种检测尺寸稳定性的方式精度和准确性均无法保证。另外，在实际使用过程中，构件尺寸的变化可能是多种因素共同影响的结果，其中温度、磁场、应力对构件尺寸的影响最大，而现有的构件尺寸稳定性检测装置只能进行单场、单因素尺寸稳定性的检测，无法对构件的实际使用环境进行有效的模拟，也就是说，无法在多场环境下对构件的尺寸稳定性进行检测。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种多场环境下构件尺寸稳定性在线检测系统，能够对构件在多场环境下的尺寸稳定性进行实时、在线的检测，检测准确度高、操作方便。

一种多场环境下构件尺寸稳定性在线检测系统，其特征在于，包括尺寸检测装置和多场装置，多场装置包括壳体、用于夹持构件并对构件提供加载力的夹持元件、用于对构件提供温度场的调温元件和用于对构件提供磁场的磁性元件，夹持元件、调温元件和磁性元件均位于壳体内；当构件夹持在夹持元件上时，尺寸检测装置能够对构件的尺寸进行检测。

进一步，尺寸检测装置包括用于发射激光的激光器，用于将激光转换成平行光束的扩束器，用于将平行光束分为第一光束和第二光束的分光棱镜，用于反射第二光束的反光镜，用于检测光干涉波、并将光干涉波传输至处理器的光检测器，以及用于接收光干涉波并根据光干涉波计算构件尺寸的处理器，光检测器与处理器电连接；使用尺寸检测装置时，第一光束照射至构件表面并被反射，之后与被反光镜反射的第二光束发生干涉，光检测器检测第一光束与第二光束之间的光干涉波。优选的，处理器接收光干涉波后，将第一光束的波从光干涉波中分离，第一光束的波的位移量等于构件尺寸的变化量。优选的，使用尺寸检测装置时，第一光束与构件表面垂直，第二光束与反射镜的反射面垂直。构件表面指的是构件对第一光束进行反射的面。

进一步，壳体上设有可开闭的透明窗口，当窗口打开时，构件能够通过所述窗口放入壳体；当窗口闭合时，壳体封闭、并且第一光束能够透过窗口照射至构件表面。

进一步，夹持元件包括相互对位的固定夹头和移动夹头，固定夹头与壳体固定连接，移动夹头与壳体移动连接，移动夹头具有用于接触构件的夹持面，夹持面上设有压力传感器；当夹持元件夹持构件时，构件夹持于固定夹头和移动夹头之间、压力传感器位于构件和夹持面之间。优选的，夹持元件对构件提供的加载力范围为0～200MPa。

进一步，调温元件避开夹持元件和磁性元件、与壳体内壁固定连接，调温元件包括用于升高构件温度的加热元件和用于降低构件温度的降温元件。优选的，降温元件是能够容纳冷却液体的螺旋管道，加热元件是电热丝或电热棒；加热元件避开螺旋管道设置。优选的，调温元件调节构件温度的范围是-50℃至200℃。优选的，壳体内设有用于检测温度的温度传感器。