一种多尺度试件坐标式定位装置及定位方法
阅读说明：本技术 一种多尺度试件坐标式定位装置及定位方法 (Coordinate type positioning device and method for multi-scale test piece ) 是由 曾岚 吴礼旗 袁鸿 范军委 黄世清 莫子永 陆华强 徐昕 李国铿 凌雪仪 于 2021-02-08 设计创作，主要内容包括：一种多尺度试件坐标式定位装置,包括定位组件；定位组件包括刻度尺架、滑块、伸缩管、一字线激光器,刻度尺架带有刻度,滑块与刻度尺架滑动连接,滑块的滑动方向平行于刻度的延伸方向,伸缩管的一端通过第一铰接点与滑块铰接,伸缩管的另一端通过第二铰接点与一字线激光器铰接,第一铰接点的轴线和第二铰接点的轴线均平行于滑块的滑动方向。还涉及一种多尺度试件坐标式定位方法,采用上述多尺度试件坐标式定位装置,通过一字线激光器发射的激光线进行试件的定位,高效实现工作平面任一点高精度定位功能,适用性广,操作简单,用材广泛,成本低廉,而且具有可拆卸,移动携带便捷,属于建筑结构测试领域。(A multi-scale test piece coordinate type positioning device comprises a positioning component; the positioning assembly comprises a scale frame, a sliding block, an extension tube and a word line laser, the scale frame is provided with scales, the sliding block is connected with the scale frame in a sliding mode, the sliding direction of the sliding block is parallel to the extending direction of the scales, one end of the extension tube is hinged to the sliding block through a first hinge point, the other end of the extension tube is hinged to the word line laser through a second hinge point, and the axis of the first hinge point and the axis of the second hinge point are both parallel to the sliding direction of the sliding block. The multi-scale test piece coordinate type positioning device is adopted, the laser line emitted by the line laser is used for positioning the test piece, the function of high-precision positioning of any point of the working plane is efficiently realized, the applicability is wide, the operation is simple, the material consumption is wide, the cost is low, the device is detachable, the moving and the carrying are convenient, and the device belongs to the field of building structure testing.)
技术领域
本发明涉及建筑结构测试领域，具体涉及一种多尺度试件坐标式定位装置及定位方法。
背景技术
近年来，建筑结构随着建筑材料和构件的创新发展不断实现高性能化，但在新建筑技术在实际工程推广应用前，需要开展大量的材料和结构构件试验。根据不同的试件尺寸、试验目标和要求，实验中采用不同的试验设备开展拉、压、弯、剪、扭等不同工况试验。而对于大多数的试验机而言，机器中未配备精准的定位装置，操作过程中常采用目测定位或手动测量的方式对试件进行定位，定位不准确，造成后期实验误差较大，同时定位操作也不方便调节，难以适用于多种尺寸和形状的试样，更难以实现在试件加载工作面范围内任一点的高效定位。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种可对试件进行精确定位的多尺度试件坐标式定位装置及定位方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多尺度试件坐标式定位装置，包括定位组件；定位组件包括刻度尺架、滑块、伸缩管、一字线激光器，刻度尺架带有刻度，滑块与刻度尺架滑动连接，滑块的滑动方向平行于刻度的延伸方向，伸缩管的一端通过第一铰接点与滑块铰接，伸缩管的另一端通过第二铰接点与一字线激光器铰接，第一铰接点的轴线和第二铰接点的轴线均平行于滑块的滑动方向。采用这种结构后，一字线激光器发射的激光线经过刻度即可确定激光线的位置，且通过滑块可在刻度尺架上移动一字线激光器，通过伸缩管和两个铰接点可调节一字线激光器的高度和角度，适用于不同尺寸的试件定位。
作为一种优选，定位组件还包括磁性底座，磁性底座与刻度尺架固定连接。采用这种结构后，磁性底座为可控的磁性底座，将刻度尺架放至合适位置后，可通过磁性底座将刻度尺架固定，防止其滑移。
作为一种优选，刻度尺架为伸缩式结构，刻度尺架包括尺套，尺套的数量为多个，多个尺套依次套接。采用这种结构后，刻度尺架可收缩或展开，适用于不同大小的试件定位。尺套上带有刻度，刻度尺架展开后，尺套上的刻度形成连续的刻度线。
作为一种优选，刻度尺架上开有滑槽，滑块可滑动地嵌入滑槽内；滑槽的截面为倒T字形，滑块的截面为工字形；滑槽包括横槽和纵槽，横槽处于纵槽的下方并与纵槽连通，滑块包括顶板、支撑板和底板，支撑板连接于顶板和底板之间，底板嵌入横槽内，支撑板嵌入纵槽内。
作为一种优选，滑块上设有旋钮，旋钮与滑块转动连接，旋钮的下端固定连接有插片，插片由弹性材料制成；滑块上设有安装孔，安装孔贯穿顶板并延伸至支撑板内，安装孔具有侧开口，侧开口位于支撑板的侧面，侧开口朝向纵槽的内侧壁；插片嵌入安装孔内，插片具有锁紧状态和打开状态，锁紧状态下，插片垂直于支撑板，插片的侧边从侧开口伸出并抵住纵槽的内侧壁，打开状态下，插片平行于支撑板，且插片与纵槽的内侧壁不接触；插片通过旋转90°在锁紧状态与打开状态之间切换。采用这种结构后，插片转动至垂直于支撑板时，滑块与滑槽通过插片与纵槽内侧壁之间的摩擦力固定，当插片转动至平行于支撑板时，插片与纵槽不接触，滑块可自由滑动。
作为一种优选，伸缩管包括空心钢管，空心钢管的数量为多根，多根空心钢管依次套接。
作为一种优选，定位组件的数量为两个。采用这种结构后，两个刻度尺架垂直设置可形成平面直角坐标，可在此坐标内进行准确定位。
作为一种优选，一个定位组件包括两个磁性底座，两个磁性底座均与刻度尺架固定连接。采用这种结构后，两个磁性底座之间具有一定的距离，两点的固定更加稳固。
作为一种优选，弹性材料为塑胶。采用这种结构后，弹性材料的弹性较好。
一种多尺度试件坐标式定位方法，采用上述一种多尺度试件坐标式定位装置，用于试验机的试件定位，包括如下步骤：
S1.将两个定位组件安装于试验机的承台上，并将两个刻度尺架相互垂直放置；
S2.开启两个一字线激光器从而两个一字线激光器发射出两条激光线；
S3.在承台上标记出原点，原点为承台的形心；
S4.在刻度尺架上移动滑块，直至两条激光线在承台上的交汇点到达目标位置，目标位置与原点之间的距离符合试验所需的偏心量，然后在承台上移动试件，直至试件顶部的形心与两条激光线的交汇点重合。
总的说来，本发明具有如下优点：
本发明采用两条相互垂直直线相交的原理进行试件的坐标定位工作，每个一字线激光器发射一条激光线，进行坐标定位工作。解决了以往实验室缺乏大型试件的坐标的快速定位方法的问题，而且构造简单、定位精度高、节省空间、操作简单、适用性广、拆卸安装方便，移动携带便捷，有利于多种尺寸试件在试件加载工作面范围内任一点的高效定位的实现。
附图说明
图1为一种多尺度试件坐标式定位装置的立体图。
图2为滑块、伸缩管和一字线激光器连接的结构示意图。
图3为滑块的俯视图。
图4为图3的剖视图。
图5为旋扭的结构示意图。
图6为插片在锁紧状态下的结构示意图。
图7为插片在打开状态下的结构示意图。
图8为一种多尺度试件坐标式定位装置使用状态示意图。
其中，1为一字线激光器，2为伸缩钢管，3为滑块，4为刻度尺架，5磁性底座，6为滑槽，7为旋钮，8为第一螺栓，9为第二螺栓，10为激光线，11为安装孔，12为插片，13为顶板，14为支撑板，15为底板。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
如图1～4所示，一种多尺度试件坐标式定位装置，包括定位组件；定位组件包括刻度尺架、滑块、伸缩管、一字线激光器，刻度尺架带有刻度，滑块与刻度尺架滑动连接，滑块的滑动方向平行于刻度的延伸方向，伸缩管的一端通过第一铰接点与滑块铰接，伸缩管的另一端通过第二铰接点与一字线激光器铰接，第一铰接点的轴线和第二铰接点的轴线均平行于滑块的滑动方向。
定位组件还包括磁性底座，磁性底座与刻度尺架固定连接。
刻度尺架为伸缩式结构，刻度尺架包括尺套，尺套的数量为多个，多个尺套依次套接。
刻度尺架上开有滑槽，滑块可滑动地嵌入滑槽内；滑槽的截面为倒T字形，滑块的截面为工字形；滑槽包括横槽和纵槽，横槽处于纵槽的下方并与纵槽连通，滑块包括顶板、支撑板和底板，支撑板连接于顶板和底板之间，底板嵌入横槽内，支撑板嵌入纵槽内。
滑块上设有旋钮，旋钮与滑块转动连接，旋钮的下端固定连接有插片，插片由弹性材料制成；滑块上设有安装孔，安装孔贯穿顶板并延伸至支撑板内，安装孔具有侧开口，侧开口位于支撑板的侧面，侧开口朝向纵槽的内侧壁；插片嵌入安装孔内，插片具有锁紧状态和打开状态，锁紧状态下，插片垂直于支撑板，插片的侧边从侧开口伸出并抵住纵槽的内侧壁，打开状态下，插片平行于支撑板，且插片与纵槽的内侧壁不接触；插片通过旋转90°在锁紧状态与打开状态之间切换。
锁紧状态下，插片的一侧抵住纵槽的内侧壁，另一侧抵住安装孔的内侧壁，从而插片通过摩擦力卡住刻度尺架和滑块。
伸缩管包括空心钢管，空心钢管的数量为多根，多根空心钢管依次套接。
定位组件的数量为两个。
一个定位组件包括两个磁性底座，两个磁性底座均与刻度尺架固定连接。
弹性材料为塑胶。
多个尺套由刻度尺架的中部至两端依次套接，处于中部的尺套的长度为300mm，整个刻度尺架的两端展开后最大长度为1200mm。伸缩管的长度可在300mm～1000mm之间伸缩。滑块的长度为100mm。
滑块上设有第一铰支座，一字线激光器上设有第二铰支座，伸缩管的一端设有第一连接件，第一连接件通过第一螺栓与第一铰支座连接，伸缩管的另一端设有第二连接件，第二连接件通过第二螺栓与第二铰支座连接。
一种多尺度试件坐标式定位方法，用于试验机的试件定位，包括如下步骤：
S1.将两个定位组件安装于试验机的承台上，并将两个刻度尺架相互垂直放置；
S2.开启两个一字线激光器从而两个一字线激光器发射出两条激光线；
S3.在承台上标记出原点，原点为承台的形心；
S4.在刻度尺架上移动滑块，直至两条激光线在承台上的交汇点到达目标位置，目标位置与原点之间的距离符合试验所需的偏心量，然后在承台上移动试件，直至试件顶部的形心与两条激光线的交汇点重合。
如图5所示，试件为高600mm，直径300mm的大型圆柱构件，采用墨斗在试件的顶部弹出两条交汇于顶部形心的墨线，从而获得试件顶部的形心。
步骤S1中，将刻度尺架的两端展开后再进行安装，两个刻度尺架在承台上组成一个半包围的矩形区域，承台的形心位于矩形区域内，刻度尺架放置到合适位置后，开启磁性底座使刻度尺架固定在承台上。
步骤S4中，将伸缩管的长度调节至500mm，并调节伸缩管和一字线激光器的角度，直至两条激光线经过刻度尺架上的刻度且可经过承台的形心和试件的顶部，本实施例中试验所需的偏心量为0，因此，目标位置为原点位置。当交汇点到达目标位置后，转动旋扭直至插片垂直于支撑板，使滑块与刻度尺架之间锁死。
在进行试件定位时，将承台从试验机中推出，步骤S4完成后，将承台推回试验机中，并将刻度尺架从承台上拆卸出来。
使用的试验机为电液伺服压力试验机。
实施例二
本实施例中，步骤S4中，试验所需的偏心量为50mm，步骤S4中，先移动滑块，直至激光线的交汇点与原点重合从而通过激光线经过的刻度获得原点的位置，再将一个滑块在刻度尺架上移动50mm，此时，两条激光线的交汇点与原点的距离为50mm，即交汇点到达目标位置。
本实施例未提及的部分同实施例一。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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