一种大曲率半径测量专用装置及测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106556338A(43)申请公布日2017.04.05(21)申请号201611038576.2(22)申请日2016.11.21(71)申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市经济技术开发区前湾港路579号山东科技大学(72)发明人邢明录赵同彬邢明才王昌(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人段毅凡(51)Int.Cl.G01B7/293(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种大曲率半径测量专用装置及测量方法(57)摘要本发明公开了一种大曲率半径测量专用装置及测量方法，它是在一个弹性U型支架的底部安装上手柄，在U型支架两端头之间固定上高弹性钢片；在U型支架两端头上分别安装上滚轮；在高弹性钢片的正反两面中心部位各黏贴一应变片；在手柄上设有无线应变采集器，两应变片通过导线与无线应变采集器组成半桥测量电路；要求高弹性钢片受力后能自由弯曲而不发生塑性变形。本发明在自由弯曲而不发生塑性变形的弹性钢片两面分别贴上应变片，这样正反两面的应变片与应变采集器组成半桥测量电路，从而消除了拉伸应变，只测得弯曲应变，通过弯曲应变推导出曲面的曲率进，解决了本领域的技术难题。CN106556338ACN106556338A权利要求书1/2页1.一种大曲率半径测量专用装置，其特征在于，它是在一个弹性U型支架的底部安装上手柄，在U型支架两端头之间固定上高弹性钢片，U型支架对高弹性钢片提供拉力，以保证高弹性钢片处于拉直状态；在U型支架两端头上分别安装上滚轮，以实现在结构物表面进行不间断实时测量；在高弹性钢片的正反两面中心部位各黏贴一应变片，滚轮在弧面结构物表面自由移动时，保证高弹性钢片贴有应变片区域内底面与弧面结构物表面完全接触；在手柄上设有无线应变采集器，两应变片通过导线与无线应变采集器组成半桥测量电路；要求高弹性钢片受力后能自由弯曲而不发生塑性变形。2.如权利要求1所述的大曲率半径测量专用装置，其特征在于，在所述的手柄上设有无线发射器，应变采集器将弯曲应变通过无线发射器或导线输送到计算机，计算机根据弯曲曲率半径和弯曲应变之间的换算运行程序，即可计算物体弯曲曲率半径。3.如权利要求1所述的大曲率半径测量专用装置，其特征在于，所述的手柄上设有水平仪。4.如权利要求1所述的大曲率半径测量专用装置，其特征在于，所述的高弹性钢片和应变片上涂覆有弹性的绝热耐磨层。5.如权利要求1所述的大曲率半径测量专用装置，其特征在于，所述的高弹性钢片厚度为0.1-0.2mm。6.如权利要求5所述的大曲率半径测量专用装置，其特征在于，所述的高弹性钢片厚度为0.2mm。7.一种利用权利要求1-6任一所述的专用装置测量大曲率半径的方法，其特征在于，第一：测量时，手持装置让滚轮处在被测结构曲面表面上，移动滚轮至测量位置或沿着既定路线进行实时测量时，使钢片紧贴被测弧面结构物，至少保证贴有应变片的高弹性钢片部位与弧面结构物的曲面贴紧弯曲，产生弯曲应变；第二：当高弹性钢片压在曲面上，钢片发生弯曲时，它同时受弯曲和拉伸作用，产生弯曲与拉伸应变；由于在高弹性钢片正反两面中心部位各贴有应变片，钢片的应变传递到应变片上，两应变片电阻发生变化，该变化由弯曲及拉伸应变共同引起，通过半桥测量电路，消除拉伸应变，保留弯曲应变，则无线应变采集器采集到的应变数据εd即为两倍的弯曲应变值εM，也就是说：弹性钢片的弯曲应变值εM如下：εM＝1/2εd(1)第三：由于高弹性钢片受力后能自由弯曲而不发生塑性变形，其中性层所弯成的圆弧的曲率半径ρ与其表面弯曲应变之间具有如下关系：根据公式(1)和(2)得出：第四：由于应变片紧贴曲面，且高弹性钢片有厚度，则被测结构曲面曲率半径：根据公式(2)和(3)得出εd与被测结构曲面曲率半径R的关系为：2CN106556338A权利要求书2/2页式中，h为高弹性钢片厚度；当高弹性钢片表面涂有绝热耐磨层时，εd与被测结构曲面曲率半径R的关系为：式中，C为绝热耐磨层厚度。3CN106556338A说明书1/4页一种大曲率半径测量专用装置及测量方法技术领域[0001]本发明涉及测量仪器，尤其适用于测量建筑结构、工业产品中大曲面结构的曲率半径。背景技术[0002]随着建筑行业艺术形式的不断创新及3D打印技术在该领域的应用、大型工业产品软件设计与数控加工技术更加先进、自由，人们对复杂、抽象、具有艺术性的产品及建筑物非常期待和喜爱，因而未来具有自由曲面的大型结构物将越来越多，在产品参照设计、临摹建造、检测监测、审美感知的过程中需要方便地测量、记录其曲面的曲率半径。[0003]在工程中，常用的曲率半径测量工具有两种。其一是R规，也叫半径规。它在测量时，必须使R规