用于測試壓縮面板的系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明總體涉及結構測試，并且更特別地涉及對準用于壓縮測試的測試面板的系統和方法。
【背景技術】
[0002]承載結構的設計和開發通常包含將被用在這種結構中的組件和材料的結構測試。結構測試提供機械屬性數據，例如被測試的組件和材料在不同環境條件下(例如溫度和相對濕度)的強度和失效模式。機械屬性數據可以被用于結構的設計和分析，以便當在結構的服務環境中操作時，該結構按預期地運行。
[0003]壓縮測試是一種類型的結構測試，其中壓縮測試載荷被施加到測試試樣。測試試樣可以被提供為矩形形狀的測試面板或預先確定尺寸的測試采樣片。測試面板可以由復合材料(即加強纖維聚合物基體材料)和/或金屬材料形成。測試面板可以被加載到測試機中，以便測試面板的面板下邊緣被支撐在測試夾具的基座組裝件上，該測試夾具進而可以被支撐在測試機的下壓板上。載荷傳遞界面可以被安裝在測試面板的上面板邊緣之上。測試機可以包含垂直可移動的載荷壓頭，該載荷壓頭位于載荷傳遞界面之上。載荷壓頭可以包含上壓板，該上壓板可以被向下移動以支承接觸載荷傳遞界面，以便壓縮的測試載荷可以沿測試面板的縱向(即垂直)方向被軸向地施加到測試面板。
[0004]為了測試的準確度，壓縮的測試載荷優選地均勻分布橫跨上和下面板邊緣。但是，測試面板有時可以被提供為稍微不規則的形狀，其中測試面板的邊緣彼此不垂直，或者其中上和下面板邊緣彼此不平行并且導致上面板邊緣的一端高于上面板邊緣的相對端。結果，上壓板可以將壓縮的測試載荷初始地施加在上面板邊緣的上端，并且測試面板的下端初始可以是不具有載荷的，導致偏心載荷僅于上面板邊緣的相對兩端中的一端，而不是橫跨上面板邊緣均勻分布壓縮的測試載荷。壓縮的測試載荷的非均勻分布可以導致測試面板的過早失效和無效的測試數據。
[0005]在常規實踐中，測試面板的對準可以通過視覺搜索載荷傳遞界面和上壓板之間的光間隙，使用各種測隙規測量該間隙的寬度，根據該間隙測量值制作填隙片，以及然后將填隙片安裝在基座組裝件和下壓板之間來檢驗和調整。測試調試可以然后檢驗間隙，并且定位和測量間隙、制作填隙片和安裝填隙片的過程可以用反復測試法的方式被重復，直到載荷傳遞界面和上壓板之間的間隙被基本消除。不幸的是，制作和安裝填隙片以及再次檢驗間隙之后的定位和測量間隙的過程是一個耗時并且勞動密集的過程，該過程顯著增加了結構性測試的總體時間和費用。
[0006]由此可見，在本領域內存在對用于確定和調整測試板在測試機中的取向并且可避免與定位和測量間隙以及安裝和制作填隙片的常規反復測試法過程相關聯的時間和費用的系統和方法的需要。

【發明內容】

[0007]與機翼相關聯的上述需要被本公開具體地解決，本公開提供了用于對準測試面板與測試機的對準裝置。對準裝置可以包含激光測量系統和調整機構。激光測量系統可以包含被耦合到測試夾具和/或測試機的至少一個激光測量設備。激光測量系統可以生成表示測試面板相對于測試機的壓板和/或加載軸線的取向的激光測量數據。根據激光測量數據，調整機構可以被配置為允許以使測試面板被移動到與壓板和/或加載軸線基本對準的方式調整測試面板相對于壓板和/或加載軸線的位置和/或取向。
[0008]在進一步的實施例中，公開了用于壓縮測試系統的對準裝置。壓縮測試系統可以具有壓板以將壓縮的測試載荷施加到測試面板。對準裝置可以包含被配置為定位在測試面板的面板邊緣上的載荷傳遞界面。此外，對準裝置可以包含被置于載荷傳遞界面的各自的第一和第二末端部分上的第一和第二激光測量設備。第一和第二激光測量設備可以確定指示壓板和各自的第一和第二末端部分之間的各自的第一和第二距離的值。對準裝置可以進一步包含被置于測試夾具的基座組裝件上的調整機構。對準裝置可以通過以下方式調整測試面板的取向，即通過以使載荷傳遞界面與面板邊緣對準的方式升高或降低載荷傳遞界面的第一末端部分和/或第二末端部分，從而使第一和第二距離基本相等。用這種方式，壓縮的測試載荷可以橫跨測試面板的第一側邊緣均勻地分布。
[0009]同樣公開了在測試機內對準測試面板以便將壓縮的測試載荷施加到測試面板的方法。該方法可以包含在測試機內安裝測試面板。該方法可以進一步包含使用耦合到測試夾具和/或測試機的激光測量設備，生成表示測試面板相對于測試機的壓板和/或加載軸線的取向的激光測量數據。該方法可以另外包含根據激光測量數據，以使測試面板與壓板和/或加載軸線基本對準的方式調整測試面板相對于壓板和/或加載軸線的位置和/或取向。有利的是，調整測試面板150的取向的步驟包含調整測試夾具200相對于壓板和/或加載軸線120的位置和/或取向，并且調整壓板和/或加載軸線120相對于測試機102的方位和/或取向。可替換地，測試面板150包含具有被安裝在其上的載荷傳遞界面202的面板邊緣154，并且調整測試面板150的取向的步驟包含用基本對準載荷傳遞界面202與壓板114的方式調整被耦合到測試夾具200的調整機構400以升高和/或降低測試面板150的第一末端部分208和/或第二末端部分210。
[0010]有利的是，生成激光測量數據和調整測試面板150的步驟包括生成表示面板邊緣154相對于測試機102的壓板114的取向的激光測量數據，并且根據激光測量數據調整測試面板150的取向，以便面板邊緣154與壓板114基本對準。可替換地，生成激光測量數據和調整測試面板150的步驟包括生成表示測試面板150的中心線164相對于加載軸線120的位置和/或取向的激光測量數據，并且根據激光測量數據調整測試面板150的取向，以便中心線164與加載軸線120基本對準。
[0011]優選地，生成激光測量數據和調整測試面板150的步驟包括生成表示測試面板150的中性軸線166相對于加載軸線120的位置的激光測量數據，并且根據激光測量數據調整測試面板150的取向，以使加載軸線120經過中性軸線166。有利的是，馬達412可操作地耦合到調整機構400，并且生成激光測量數據和調整測試面板150的步驟包括在被通信地耦合到馬達412的處理器320處接收激光測量數據，并且使用處理器320命令馬達412以移動測試面板150至與壓板和/或加載軸線120基本對準的方式調整所述調整機構400。優選地，生成激光測量數據的步驟包括使用激光掃描儀掃描測試面板150和/或測試夾具200的表面幾何形狀，生成表示表面幾何形狀的掃描數據，以及根據掃描數據，使用處理器320確定測試面板150相對于壓板和/或加載軸線120的位置和/或取向。更優選地，調整測試面板150的位置和/或取向的步驟包含使用處理器320，以移動測試面板150至與壓板和/或加載軸線120基本對準的方式命令調整機構400的馬達412。更優選地，生成激光測量數據和調整測試面板150的步驟包括根據掃描數據使用處理器320確定測試面板150的中性軸線166的位置，并且使用處理器320命令馬達412以移動測試面板150以使加載軸線120經過中性軸線166的方式調整調整機構400，該測試面板150具有被耦合到蒙皮面板158的加強件160。調整機構400可以可替換地包括被配置為調整測試面板150相對于壓板和/或加載軸線120的位置和/或取向的垂直調整機構402和/或橫向調整機構404。
[0012]已經討論的特征、功能以及優點能夠被獨立地實現在本公開的各種實施例中，或者可以被合并在其他實施例中。參考之后的描述和以下附圖，能夠獲知進一步的細節。
【附圖說明】
[0013]通過參考附圖，本公開的這些特征和其他特征將會更加明顯，在全部附圖中，相同的標號指代相同的部件，并且其中:
[0014]圖1是包含測試面板的測試系統的主示意圖，該測試面板被安裝在測試夾具內并且裝備有通用測試機以便測試面板的壓縮測試；
[0015]圖2是中心刻有凹口的測試面板的實施例的透視圖，該測試面板可以被加載在測試夾具內并且壓縮的測試載荷可以通過測試機被施加到其上以確定測試面板的壓縮強度；
[0016]圖3是用于在壓縮測試期間支撐測試面板的測試夾具的實施例的透視圖；
[0017]圖4是圖2的測試夾具的側視圖；
[0018]圖5是圖2的測試夾具的主視圖，并且該圖說明了激光測量設備，其被安裝在載荷傳遞界面的相對端上以便被放置為支承接觸通用測試機的上壓板，用以測試面板的壓縮測試；
[0019]圖6是與測試面板的上面板邊緣分開的載荷傳遞界面的分解透視圖；
[0020]圖7是被安裝在上面板邊緣上并且顯示了激光測量設備的載荷傳遞界面的透視圖，該激光測量設備向上壓板發射激射束，以便在載荷傳遞界面的每個末端處測量載荷傳遞界面和上壓板之間的距離；
[0021]圖8是被安裝在上面板邊緣上的載荷傳遞界面的部分側視圖；
[0022]圖9是向上壓板的壓板表面發射激射束以便測量兩者之間距離的激光位移傳感器的部分側視圖；
[0023]圖10是被安裝在測試夾具的基座組裝件上以便調整測試面板相對于壓板和/或測試機的加載軸線的取向的調整機構的側視圖；
[0024]圖11是說明了螺紋桿構件的旋轉導致基座組裝件相對于測試機的下壓板的軸向向上位移的調整機構的側視圖；
[0025]圖12是說明了基座組裝件和下壓板之間的填隙片的安裝的基座組裝件的部分側視圖；
[0026]圖13是測試系統的實施例的主視圖，該測試系統包含數據獲取設備和處理器以便從激光測量設備中接收激光測量數據并且生成被傳遞到一個或多個機動的調整機構的一個或多個命令以便調整測試面板的位置和/或取向；
[0027]圖14是機動的調整機構的示例的側視圖，該調整機構包含馬達和被通信地耦合到處理器以便從處理器中接收命令以用于根據由處理器從激光測量設備中接收的激光測量數據自動地調整測試面板的馬達控制器；
[0028]圖15是包含多個激光掃描儀的測試系統的實施例的主視圖，所述激光掃描儀用于掃描測試面板和/或測試夾具的表面幾何外形，并且生成被處理器接收的掃描數據以便確定測試面板相對于加載軸線的中性軸線和/或中心線；
[0029]圖16是具有加強件的弧形測試面板的示意性透視圖，并且其中激光掃描儀可以掃描測試面板的表面幾何外形以確定測試面板的中性軸線和/或中性線以便對準加載軸線.
[0030]圖17是沿圖15的線17獲取并且顯示了被安裝在測試機的垂直柱上以便掃描測試面板和/或測試夾具的表面幾何外形的多個激光掃描儀的測試系統的實施例的俯視示意圖；
[0031]圖18是沿圖15的