模態(tài)沖擊測試組件、系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開用于模態(tài)沖擊測試的組件(10)、系統(tǒng)(12)和方法(150)。組件(10)具有第一組構(gòu)件(14)。第一組構(gòu)件(14)包括沖擊組件(16)、耦合到?jīng)_擊組件(16)的循環(huán)控制元件(18)和設(shè)置在與沖擊組件(16)相對的位置處的信號響應(yīng)測量裝置(20)。所述組件(10)進一步包括與第一組構(gòu)件(14)分離的第二組構(gòu)件(28)。第二組構(gòu)件(28)包括耦合到循環(huán)控制元件(18)的第一控制器(30)和耦合到信號響應(yīng)測量裝置(20)的第二控制器(34)。第一組構(gòu)件(14)和第二組構(gòu)件(28)形成用于模態(tài)沖擊測試的模態(tài)沖擊測試組件(10)。模態(tài)沖擊測試組件(10)的沖擊組件(16)經(jīng)配置以沖擊測試元件(46)以操作速度旋轉(zhuǎn)。
【專利說明】模態(tài)沖擊測試組件、系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及模態(tài)分析組件、系統(tǒng)和方法，更具體地涉及用于測試操作速度上的旋轉(zhuǎn)元件的模態(tài)沖擊測試組件、系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]模態(tài)分析常常用于測試和分析用于制造航空航天、汽車和結(jié)構(gòu)性工程和設(shè)計行業(yè)以及其他行業(yè)中的結(jié)構(gòu)和零部件的設(shè)備和機器。模態(tài)分析包括機械結(jié)構(gòu)的模態(tài)測試，其涉及在由輸入激勵時，采集、測量和分析機械結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。例如，模態(tài)測試可用于確定自由振動期間機械結(jié)構(gòu)的固有模態(tài)形狀和頻率，以評估結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題的可能性(例如疲勞，振動和噪聲)。
[0003]一種已知的模態(tài)測試的系統(tǒng)和方法包括模態(tài)沖擊測試，例如沖擊錘測試。沖擊錘測試使用具有測力傳感器的錘設(shè)備測量測試結(jié)構(gòu)的沖擊力。沖擊錘測試已被用于執(zhí)行用于加工金屬配件或其他零部件的旋轉(zhuǎn)切割機或其他機床設(shè)備的旋轉(zhuǎn)元件(例如主軸)的模態(tài)沖擊測試。這種沖擊錘測試可用于確定旋轉(zhuǎn)切割機或其他機床設(shè)備的精確操作行為和操作參數(shù)。旋轉(zhuǎn)元件(例如主軸)的沖擊錘測試通常包括操作員利用手持沖擊錘手動地沖擊固定的主軸以及使用加速計提供響應(yīng)信號。
[0004]然而，為了以提高的速度成功操作，某些主軸可以基于它們的旋轉(zhuǎn)速度而改變其軸承預(yù)負荷值。如本文所使用的，“軸承預(yù)負荷值”是指在施加任何外部負荷之前，能夠使主軸旋轉(zhuǎn)的設(shè)置在主軸中的滾動元件或球軸承上的負荷的量。軸承預(yù)負荷值的這種改變可以改變模態(tài)沖擊測試的結(jié)果。接著，這會影響正在進行模態(tài)沖擊測試的旋轉(zhuǎn)切割機或其他機床設(shè)備的精確操作行為和操作參數(shù)的確定。此前，即使使用舊的沖擊錘測試，仍然需要幾周和幾個月的測試制造和生產(chǎn)運行以正確表征操作性旋轉(zhuǎn)主軸的靜態(tài)和動態(tài)制造性能。
[0005]因此，對于這類主軸，為了獲得正在進行模態(tài)沖擊測試的旋轉(zhuǎn)切割機或其他機床設(shè)備的精確操作行為和操作參數(shù)，需要一種模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)或方法在主軸正以操作速度旋轉(zhuǎn)時執(zhí)行。然而，手動沖擊旋轉(zhuǎn)主軸要求操作員在模態(tài)沖擊測試期間靠近旋轉(zhuǎn)主軸和旋轉(zhuǎn)切割機。這會對操作員產(chǎn)生增加的風(fēng)險。而且，如果加速計用于模態(tài)沖擊測試，這種加速計通常要求使用連接器元件(例如電線)，其連接在加速計與主軸之間。然而，如果不是不可能的話，將連接器元件(例如電線)連接到旋轉(zhuǎn)主軸會是困難的。
[0006]因此，本領(lǐng)域需要一種改進的模態(tài)沖擊測試組件、系統(tǒng)和方法用于操作速度下的旋轉(zhuǎn)測試元件的模態(tài)沖擊測試，這種改進的組件、系統(tǒng)和方法提供優(yōu)于已知組件、系統(tǒng)和方法的優(yōu)點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明滿足這種用于測試操作速度下的旋轉(zhuǎn)元件的改進的模態(tài)沖擊測試組件、系統(tǒng)和方法的需求。如下面具體描述所討論的，用于操作速度下的旋轉(zhuǎn)測試元件的模態(tài)沖擊測試的改進的模態(tài)沖擊測試組件、系統(tǒng)和方法可以提供超過現(xiàn)有組件、系統(tǒng)和方法的明顯優(yōu)點。
[0008]在本公開的實施例中，提供一種用于模態(tài)沖擊測試的組件。所述組件包括第一組構(gòu)件。所述第一組構(gòu)件包括沖擊組件、耦合到所述沖擊組件的循環(huán)控制元件和設(shè)置在與沖擊組件相對的位置處的信號響應(yīng)測量裝置。所述組件進一步包括與所述第一組構(gòu)件分離的第二組構(gòu)件。所述第二組構(gòu)件包括耦合到所述循環(huán)控制元件的第一控制器和耦合到信號響應(yīng)測量裝置的第二控制器。所述第一組構(gòu)件和第二組構(gòu)件包括用于模態(tài)沖擊測試的模態(tài)沖擊測試組件，所述模態(tài)沖擊測試組件的沖擊組件經(jīng)配置以沖擊在操作速度下旋轉(zhuǎn)的測試元件。
[0009]模態(tài)沖擊測試組件可以是固定的模態(tài)沖擊測試組件，以及第一組構(gòu)件和測試元件優(yōu)選包含在殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)?？晒┻x擇地，模態(tài)沖擊測試組件可以是便攜式模態(tài)沖擊測試組件，而第一組構(gòu)件優(yōu)選基本上包含在殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0010]模態(tài)沖擊測試組件的沖擊組件可以包括具有測力傳感器的沖擊元件，測力傳感器經(jīng)配置以在沖擊元件沖擊測試元件時釋放沖擊力輸出。沖擊組件可以進一步包括附接到?jīng)_擊元件的彈性驅(qū)動元件。沖擊組件可以進一步包括致動元件，所述致動元件經(jīng)配置以致動沖擊元件和彈性驅(qū)動元件，以便沖擊元件沖擊測試元件。
[0011]沖擊元件優(yōu)選包括具有前端部的沖擊錘，所述前端部經(jīng)配置以沖擊測試元件的一部分。彈性驅(qū)動元件優(yōu)選包括長度調(diào)整的彈簧片。致動元件優(yōu)選包括電磁螺線管。
[0012]循環(huán)控制元件優(yōu)選包括觸發(fā)電路裝置，所述觸發(fā)電路裝置經(jīng)配置以觸發(fā)沖擊組件，從而沖擊測試元件。信號響應(yīng)測量裝置優(yōu)選包括激光干涉儀裝置，其經(jīng)配置以在沖擊組件沖擊測試元件時測量信號響應(yīng)。
[0013]第一控制器優(yōu)選包括臂觸發(fā)開關(guān)和電力元件。第一控制器經(jīng)配置以控制循環(huán)控制元件并向循環(huán)控制元件供電。第一控制器優(yōu)選經(jīng)由有線連接元件或經(jīng)由無線連接耦合到循環(huán)控制元件。
[0014]第二控制器優(yōu)選包括激光干涉儀控制器。第二控制器經(jīng)配置以控制信號響應(yīng)測量裝置并向信號響應(yīng)測量裝置供電。第二控制器優(yōu)選經(jīng)由有線連接元件或經(jīng)由無線連接耦合到信號響應(yīng)測量裝置。
[0015]在本公開的另一個實施例中，提供一種用于模態(tài)沖擊測試的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括模態(tài)沖擊測試組件。模態(tài)沖擊測試組件包括第一組構(gòu)件。第一組構(gòu)件包括沖擊組件、耦合到?jīng)_擊組件的循環(huán)控制元件和設(shè)置在與沖擊組件相對的位置處的信號響應(yīng)測量裝置。
[0016]模態(tài)沖擊測試組件進一步包括與第一組構(gòu)件分離的第二組構(gòu)件。第二組構(gòu)件包括耦合到模態(tài)沖擊測試組件的循環(huán)控制元件的第一控制器。第二組構(gòu)件進一步包括耦合到模態(tài)沖擊測試組件的信號響應(yīng)測量裝置的第二控制器。系統(tǒng)進一步包括經(jīng)配置以在沖擊組件與信號響應(yīng)測量裝置之間對齊的測試元件。測試元件被固定到保持元件。保持元件附接到旋轉(zhuǎn)元件。模態(tài)沖擊測試組件的沖擊組件經(jīng)配置以在測試元件以操作速度旋轉(zhuǎn)時沖擊測試元件。系統(tǒng)進一步包括耦合到模態(tài)沖擊測試組件的數(shù)據(jù)采集組件。模態(tài)沖擊測試組件、測試元件和數(shù)據(jù)采集組件共同包括用于操作速度下旋轉(zhuǎn)的測試元件的模態(tài)沖擊測試的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)。
[0017]模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)可以是固定的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)，并且第一組構(gòu)件和測試元件優(yōu)選包含在殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)。可供選擇地，模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)可以是便攜式模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)，并且第一組構(gòu)件優(yōu)選基本上包含在殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0018]模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)的模態(tài)沖擊測試組件的沖擊組件可以包括具有測力傳感器的沖擊元件，所述測力傳感器經(jīng)配置以在沖擊元件沖擊測試元件時釋放沖擊力輸出。沖擊組件可以進一步包括附接到?jīng)_擊元件的彈性驅(qū)動元件。沖擊組件可以進一步包括致動元件，所述致動元件經(jīng)配置以致動沖擊元件和彈性驅(qū)動元件，以便沖擊元件沖擊測試元件。
[0019]信號響應(yīng)測量裝置優(yōu)選包括激光干涉儀裝置，所述激光干涉儀裝置經(jīng)配置以在沖擊組件沖擊測試元件時測量信號響應(yīng)。第一控制器優(yōu)選包括臂觸發(fā)開關(guān)和電力元件。第二控制器優(yōu)選包括激光干涉儀控制器。第一控制器和第二控制器優(yōu)選經(jīng)由有線連接元件或經(jīng)由無線連接耦合到模態(tài)沖擊測試組件。
[0020]數(shù)據(jù)采集組件優(yōu)選包括信號分析器，計算機，計算機處理器以及電源中的一個或更多個。電源可以優(yōu)選包括集成電子壓電式電源。數(shù)據(jù)采集組件優(yōu)選經(jīng)由一個或更多個信號電纜連接元件或經(jīng)由無線連接耦合到模態(tài)沖擊測試組件。
[0021]在本公開的另一個實施例中，提供一種用于模態(tài)沖擊測試的方法。所述方法包括將測試元件固定到保持元件并將保持元件附接到旋轉(zhuǎn)元件的步驟。所述方法進一步包括通過使測試元件在模態(tài)沖擊測試組件的沖擊組件與信號響應(yīng)測量裝置之間對齊，以將測試元件設(shè)置在與模態(tài)沖擊測試組件相對的位置處的步驟。所述方法進一步包括將第一控制器耦合到模態(tài)沖擊測試組件的循環(huán)控制元件的步驟。
[0022]所述方法進一步包括將第二控制器耦合到模態(tài)沖擊測試組件的信號響應(yīng)測量裝置的步驟。所述方法進一步包括將數(shù)據(jù)采集組件耦合到第一控制器和第二控制器的步驟。所述方法進一步包括旋轉(zhuǎn)測試元件以確定初始旋轉(zhuǎn)速度的步驟。所述方法進一步包括激活(arming)第一控制器的步驟。所述方法進一步包括觸發(fā)第一控制器以啟動旋轉(zhuǎn)測試元件的模態(tài)沖擊測試的步驟。所述方法進一步包括利用數(shù)據(jù)采集組件獲得旋轉(zhuǎn)測試元件的不同旋轉(zhuǎn)速度下的數(shù)據(jù)的步驟。
[0023]已經(jīng)討論的上述特征、功能和優(yōu)點能夠在本公開的各種實施例中單獨實現(xiàn)，或可以在其他實施例中組合，參考下列【具體實施方式】和附圖能夠理解其進一步細節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]通過參考結(jié)合附圖的下列詳細描述能夠更好地理解本公開，其中所述附圖示出優(yōu)選和示例性實施例，但是其不一定按比例繪制，其中:
[0025]圖1示出的方框圖示出本公開的模態(tài)沖擊測試組件的實施例和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)的實施例；
[0026]圖2A示出本公開的模態(tài)沖擊測試組件的實施例和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)的實施例的透視圖；
[0027]圖2B示出可用在本公開的模態(tài)沖擊測試組件和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)中的測試元件的實施例的特寫透視圖；
[0028]圖2C示出可用在本公開的模態(tài)沖擊測試組件和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)中的測試元件的另一個實施例的特寫透視圖；
[0029]圖3A示出沖擊組件的實施例的特寫透視側(cè)視圖，所述沖擊組件被示出位于相對于可用在本公開的模態(tài)沖擊測試組件和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)中的測試元件的實施例的第一位置；
[0030]圖3B示出圖3A的沖擊組件的特寫透視側(cè)視圖，所述沖擊組件被示出位于相對于圖3A的測試元件的第二位置；
[0031]圖3C示出圖3A的沖擊組件的特寫透視側(cè)視圖，所述沖擊組件被示出位于相對于圖3A的測試元件的第三位置；
[0032]圖3D示出圖3A的沖擊組件的特寫透視側(cè)視圖，所述沖擊組件被示出位于相對于圖3A的測試元件的第四位置；
[0033]圖4A示出本公開的模態(tài)沖擊測試組件和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)的另一個實施例的側(cè)透視圖；
[0034]圖4B示出圖4A的模態(tài)沖擊測試組件和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)的頂部透視圖；
[0035]圖5示出本公開的模態(tài)沖擊測試方法的實施例的示意圖；
[0036]圖6示出本公開的航空器制造和維護方法的實施例的流程圖；以及，
[0037]圖7示出本公開的航空器的實施例的功能性框圖。

【具體實施方式】
[0038]現(xiàn)將參考附圖在下文中更全面描述所公開的實施例，其中所述附圖示出本公開的一些實施例，而不是示出所有公開的實施例。實際上，可以提供若干不同的實施例，但不應(yīng)當(dāng)將其理解為是對本文所述實施例的限制。相反，這些實施例被提供以使本公開完整，并向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分表達本公開的范圍。
[0039]現(xiàn)參照附圖，圖1示出本公開的模態(tài)沖擊測試組件10的實施例和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12的實施例的框圖。如本文所使用的，“模態(tài)沖擊測試”(例如，由本文公開的模態(tài)沖擊測試組件10和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12執(zhí)行的模態(tài)沖擊錘測試)是指對待測結(jié)構(gòu)進行振動測試的一種形式。這種模態(tài)沖擊測試可用于確定被測測試元件46(參照圖1和2A)的固有(模態(tài))頻率，被測測試元件46 (參照圖1和2A)的模態(tài)頻率和模態(tài)阻尼比，或被測測試元件46 (參照圖1和2A)的模態(tài)頻率、模態(tài)阻尼比和模態(tài)形狀。沖擊時間的持續(xù)時間與施加的力的頻率成分直接相關(guān)。
[0040]所公開的模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖1和2A)、模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (參照圖1和2A)以及模態(tài)沖擊測試方法150 (參照圖5)的實施例的教導(dǎo)可用于執(zhí)行模態(tài)沖擊測試并測試用在飛行器的制造和生產(chǎn)中的結(jié)構(gòu)和零部件。這類飛行器可以包括商用航空器、貨運航空器，軍用航空器，旋翼航空器以及其他類型的航空器或飛行器。還應(yīng)當(dāng)明白，所公開的模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖1)、模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (參照圖2A)以及模態(tài)沖擊測試方法150 (參照圖5)的實施例可用于執(zhí)行模態(tài)沖擊測試以及測試用在汽車、卡車、公共汽車或其他合適的運輸交通工具的制造和生產(chǎn)中的結(jié)構(gòu)和零部件。
[0041 ] 在一個實施例中，公開一種模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖1，2A，4A)。模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖1，2A，4A)優(yōu)選是模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (參照圖1，2A，4A)的部分。在一個實施例中，如圖2A所示，模態(tài)沖擊測試組件10可以是固定的模態(tài)沖擊測試組件1a的形式。在如圖4A-4B所示的另一個實施例中，模態(tài)沖擊測試組件10可以是便攜式模態(tài)沖擊測試組件1b的形式。
[0042]如圖1所示，模態(tài)沖擊測試組件10包括第一組構(gòu)件14。第一組構(gòu)件14包括沖擊組件16、耦合到?jīng)_擊組件16的循環(huán)控制元件18以及設(shè)置在與沖擊組件16相對的位置處的信號響應(yīng)測量裝置20。如圖1進一步所示,沖擊組件16包括沖擊元件22、彈性驅(qū)動元件24以及致動元件26。
[0043]如圖1所示，模態(tài)沖擊測試組件10進一步包括與第一組構(gòu)件14分離的第二組構(gòu)件28。如圖1所示，第二組構(gòu)件28包括耦合到第一組構(gòu)件14的循環(huán)控制元件18的第一控制器30。第一控制器30優(yōu)選地經(jīng)配置以控制循環(huán)控制元件18并向循環(huán)控制元件供電。第一控制器30可以經(jīng)由有線連接元件32a(參照圖1)或無線連接(未示出)耦合到第一組構(gòu)件14的循環(huán)控制元件18。
[0044]如圖1所示，第二組構(gòu)件28進一步包括耦合到第一組構(gòu)件14的信號響應(yīng)測量裝置20的第二控制器34。第二控制器34優(yōu)選經(jīng)配置以控制信號響應(yīng)測量裝置20并向信號響應(yīng)測量裝置供電。第二控制器32可以經(jīng)由有線連接元件32b (參照圖1)或無線連接(未示出)耦合到第一組構(gòu)件14的信號響應(yīng)測量裝置20。
[0045]在本公開的另一個實施例中，提供一種模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12(參照圖1，2A，4A)。在圖2A所示的一個實施例中，模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12可以是固定的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12a的形式。在圖4A-4B所示的另一個實施例中，模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12可以是便攜式模態(tài)沖擊測試組件12b的形式。
[0046]如圖1和2A所示，模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12包括模態(tài)沖擊測試組件10，并進一步包括數(shù)據(jù)采集組件36。如圖1和2A所示，數(shù)據(jù)采集組件36可以包括信號分析器38，計算機40，計算機處理器42，電源44，或另外的合適的數(shù)據(jù)采集或數(shù)據(jù)記錄裝置中的一個或更多個。電源44優(yōu)選包括集成電子壓電式電源或另外的合適的電源。
[0047]如圖1和2A所示，數(shù)據(jù)采集組件36優(yōu)選經(jīng)由第一信號電纜連接元件37a并經(jīng)由第二信號電纜連接元件37b耦合到模態(tài)沖擊測試組件10?？晒┻x擇地，數(shù)據(jù)采集組件36可以經(jīng)由無線連接(未示出)耦合到模態(tài)沖擊測試組件10。
[0048]如圖1所示，模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12進一步包括在下面詳細討論的測試元件46。模態(tài)沖擊測試組件10和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12能夠在測試元件46以操作速度旋轉(zhuǎn)時進行測試兀件46的模態(tài)沖擊測試。
[0049]第一組構(gòu)件14 (參照圖1)和第二組構(gòu)件28 (參照圖2)組成用于模態(tài)沖擊測試的模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖1)。模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖1)的沖擊組件16 (參照圖1)經(jīng)配置以在測試元件46 (參照圖1)正以操作速度旋轉(zhuǎn)時沖擊測試元件46 (參照圖1)。模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖1)、測試元件(參照圖1)和數(shù)據(jù)采集組件36 (參照圖1)共同包括模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (參照圖1)，其用于以操作速度旋轉(zhuǎn)的測試元件46(參照圖1)的模態(tài)沖擊測試。
[0050]圖2A示出本公開的模態(tài)沖擊測試組件10的實施例和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12的實施例的透視圖。如圖2A所示，模態(tài)沖擊測試組件10是固定的模態(tài)沖擊測試組件1a的形式，并且模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12是固定的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12a的形式。如圖2A所示，第一組構(gòu)件14和測試元件46包含在殼體結(jié)構(gòu)48內(nèi)(例如固定的殼體結(jié)構(gòu)48a的形式內(nèi))。殼體結(jié)構(gòu)48優(yōu)選是正在執(zhí)行模態(tài)沖擊測試時操作員不可接近的外殼。
[0051]圖2A示出第一組構(gòu)件14，其包括沖擊組件16、耦合到?jīng)_擊組件16的循環(huán)控制元件18以及設(shè)置在與沖擊組件16相對的位置處的信號響應(yīng)測量裝置20。圖2A進一步示出沖擊組件16,其包括沖擊元件22、彈性驅(qū)動元件24以及致動元件26。圖2A進一步示出與所述第一組構(gòu)件14分離的第二組構(gòu)件28。第二組構(gòu)件28包括經(jīng)由有線連接元件32a (參照圖2A)耦合到循環(huán)控制元件18 (參照圖2A)的第一控制器30 (參照圖2A)。第二組構(gòu)件28進一步包括經(jīng)由有線連接元件32b (參照圖2A)耦合到信號響應(yīng)測量裝置20 (參照圖2A)的第二控制器34(參照圖2A)。
[0052]對于第一組構(gòu)件14，如圖2A所示，沖擊組件16的沖擊元件22優(yōu)選包括沖擊錘22a。沖擊錘22a優(yōu)選具有測力傳感器50 (參照圖2A)，測力傳感器50經(jīng)配置以在沖擊元件22沖擊測試元件46 (參照圖2A)時釋放沖擊力輸出。如圖2A進一步所示，沖擊元件22 (例如沖擊錘22a的形式)包括第一端部52a、第二端部52b以及本體部54。優(yōu)選地，第一端部52a具有前端部56 (參照圖2A)，前端部56經(jīng)配置以沖擊測試元件46 (參照圖2A)的一部分58 (參照圖2A)。沖擊錘22a (參照圖2A，4A)優(yōu)選以模態(tài)方式調(diào)整并優(yōu)選地發(fā)射遠程觸發(fā)的激勵脈沖。
[0053]如圖2A所示，沖擊組件16的彈性驅(qū)動元件24優(yōu)選包括長度調(diào)整的彈簧片24a并優(yōu)選地附接到?jīng)_擊元件22。如圖2A進一步所示，彈性驅(qū)動元件24 (例如，長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)包括第一端部60a、第二端部60b以及細長本體部62。如圖2A進一步所示，彈性驅(qū)動元件24 (例如，長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)的第一端部60a可以耦合或附接到?jīng)_擊元件22 (例如沖擊錘22a的形式)的第二端部52b。如圖2A進一步所示，彈性驅(qū)動元件24 (例如長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)的第二端部60b可以耦合或附接到基部64?；?4可以具有可調(diào)整元件66 (參照圖2A)，可調(diào)整元件66經(jīng)配置以在如箭頭68所示(參照圖2A)的沿水平方向來回調(diào)整彈性驅(qū)動元件24以及附接到彈性驅(qū)動元件的沖擊元件22的位置?；?4可以耦合到平臺元件70 (參照圖2A)。
[0054]如圖2A所示,沖擊組件16的致動元件26優(yōu)選包括電磁螺線管26a。電磁螺線管26a優(yōu)選地經(jīng)配置以致動沖擊元件22和彈性驅(qū)動元件24，以便沖擊元件22沖擊測試元件46。如圖2A進一步所示,致動元件26 (例如，電磁螺線管26a的形式)包括第一端部72a、第二端部72b以及本體部74。致動元件26 (例如，電磁螺線管26a的形式)的第一端部72a優(yōu)選具有磁性前端部76 (也參照圖3B)。磁性前端部76被優(yōu)選設(shè)計以在測試元件46上執(zhí)行模態(tài)沖擊測試時，接觸、保持和釋放彈性驅(qū)動元件24 (例如，長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)的細長本體部62的一部分78 (也參照圖3B)。
[0055]如圖2A進一步所示,致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)的本體部74優(yōu)選耦合或附接到具有附接部82的直立架80，附接部82經(jīng)配置以將致動元件26附接到直立架80。直立架80可以耦合到平臺元件70 (參照圖2A)。
[0056]如圖2A所示，第一組構(gòu)件14的循環(huán)控制元件18優(yōu)選包括觸發(fā)電路裝置18a。觸發(fā)電路裝置18a優(yōu)選地經(jīng)配置以觸發(fā)沖擊組件16，并且具體地，觸發(fā)沖擊組件16的沖擊元件22以沖擊測試元件46。如圖2A進一步所示,循環(huán)控制元件18 (例如,觸發(fā)電路裝置18a的形式)包括第一端部84a、第二端部84b以及本體部86。
[0057]如圖2A進一步所示，循環(huán)控制元件18 (例如觸發(fā)電路裝置18a的形式)的第一端部84a優(yōu)選連接到致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)。循環(huán)控制元件18 (參照圖2A)可以經(jīng)由一個或更多個連接器元件88 (參照圖2A)(例如一個或更多個電線88a(參照圖2A)的形式)連接到致動元件26 (參照圖2A)。如圖2A進一步所示,循環(huán)控制元件18 (例如觸發(fā)電路裝置18a的形式)的第二端部84b優(yōu)選經(jīng)由有線連接元件32a連接到第一控制器30。可供選擇地，循環(huán)控制元件18(例如觸發(fā)電路裝置18a的形式)可以無線連接到第一控制器30。
[0058]如圖2A所示，第一組構(gòu)件14的信號響應(yīng)測量裝置20優(yōu)選包括激光干涉儀裝置20a，例如激光干涉儀頭。激光干涉儀裝置20a優(yōu)選地經(jīng)配置以在沖擊組件16，具體地，沖擊組件16的沖擊元件22沖擊測試元件46時測量信號響應(yīng)。
[0059]優(yōu)選地，激光干涉儀裝置20a是用作提供信號響應(yīng)的元件的非接觸式激光干涉儀裝置。如圖2A進一步所示，信號響應(yīng)測量裝置20(例如激光干涉儀裝置20a的形式)包括第一端部90a、第二端部90b以及本體部92。如圖2A進一步所示，信號響應(yīng)測量裝置20 (例如激光干涉儀裝置20a的形式)的第一端部90a優(yōu)選具有信號響應(yīng)測量部94。信號響應(yīng)測量部94被優(yōu)選設(shè)計以在測試元件46在模態(tài)沖擊測試期間以如箭頭98所示的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時，發(fā)射激光束96并測量和提供測試元件46的信號響應(yīng)。
[0060]如圖2A進一步所示，信號響應(yīng)測量裝置20 (例如激光干涉儀裝置20a的形式)的第二端部90b優(yōu)選耦合或附接到高度可調(diào)整元件100。高度可調(diào)整元件100優(yōu)選地經(jīng)配置以調(diào)整信號響應(yīng)測量裝置20 (例如激光干涉儀裝置20a的形式)的高度，以便信號響應(yīng)測量部94與測試元件46對齊。
[0061]如圖2A進一步所示，高度可調(diào)整元件100可以包括細長直立部102，細長直立部102具有沿細長直立部102的長度的開口 104。開口 104可用于在例如箭頭106所示的垂直方向上下調(diào)整信號響應(yīng)測量裝置20 (例如激光干涉儀裝置20a的形式)的高度。細長直立部102 (參照圖2A)可以耦合或附接到基部108 (參照圖2A)。
[0062]如圖2A進一步所示，信號響應(yīng)測量裝置20 (例如激光干涉儀裝置20a的形式)的第二端部90b優(yōu)選經(jīng)由有線連接元件32b連接到第二控制器34?？晒┻x擇地，信號響應(yīng)測量裝置20 (例如激光干涉儀裝置20a的形式)可以無線連接到第二控制器34。
[0063]模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (參照圖2A，4A)包括模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖2A，4A)。如上面所討論的，模態(tài)沖擊測試組件10包括第一組構(gòu)件14(參照圖2A，4A)。第一組構(gòu)件14包括沖擊組件16 (參照圖1，2A)、耦合到?jīng)_擊組件16的循環(huán)控制元件18 (參照圖2A，4A)以及設(shè)置在與沖擊組件16相對的位置處的信號響應(yīng)測量裝置20(參照圖2A，4A)。
[0064]沖擊組件16 (參照圖2A, 4A)包括具有測力傳感器50 (參照圖2A, 4A)的沖擊元件22 (參照圖2A，4A)，測力傳感器經(jīng)配置以在沖擊元件22沖擊測試元件46 (參照圖2A，4A)時釋放沖擊力輸出。沖擊組件16 (參照圖2A，4A)進一步包括附接到?jīng)_擊元件22的彈性驅(qū)動元件24 (參照圖2A, 4A) ο
[0065]沖擊組件16進一步包括致動元件26 (參照圖2A, 4A)。致動元件26 (參照圖2A,4A)優(yōu)選地經(jīng)配置以致動沖擊元件22和彈性驅(qū)動元件24 (參照圖2A，4A)，以便沖擊元件22沖擊測試元件46。信號響應(yīng)測量裝置20優(yōu)選包括激光干涉儀裝置20&(參照圖24，4々)。激光干涉儀裝置20a (參照圖2A，4A)優(yōu)選地經(jīng)配置以在沖擊組件16沖擊測試元件46時測量信號響應(yīng)。
[0066]在一個實施例中，模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12以固定的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12a(參照圖2A)的形式，并且第一組構(gòu)件14 (參照圖2A)和測試元件46 (參照圖2A)包含在殼體結(jié)構(gòu)48(參照圖2A)內(nèi)，例如固定的殼體結(jié)構(gòu)48a(參照圖2A)內(nèi)。在另一個實施例中，模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12是以便攜式模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12b (參照圖4A)的形式，并且第一組構(gòu)件14 (參照圖1)基本上包含在殼體結(jié)構(gòu)48 (參照圖4B)(例如，便攜式殼體結(jié)構(gòu)48b (參照圖4B)的形式)內(nèi)。
[0067]模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (參照圖2A，4A)進一步包括與第一組構(gòu)件14分離的第二組構(gòu)件28 (參照圖2A，4A)。第二組構(gòu)件28包括耦合到模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖2A，4A)的循環(huán)控制元件18的第一控制器30 (參照圖2A，4A)。
[0068]對于第二組構(gòu)件28，如圖2A所示，第一控制器30優(yōu)選包括臂觸發(fā)開關(guān)110和電力元件112。優(yōu)選地，臂觸發(fā)開關(guān)110包括臂開關(guān)114和觸發(fā)開關(guān)116。優(yōu)選地，電力元件112包括電池組118 (參照圖2A)或另外的合適的電力源。第一控制器30 (參照圖2A)優(yōu)選地經(jīng)配置以控制循環(huán)控制元件18 (參照圖2A)(例如觸發(fā)電路裝置18a (參照圖2A)的形式)并向循環(huán)控制元件18供電。第一控制器30優(yōu)選經(jīng)由有線連接元件32a或無線連接(未示出)耦合到循環(huán)控制元件18 (例如觸發(fā)電路裝置18a的形式)。
[0069]如圖2A所示，第二組構(gòu)件28的第二控制器34優(yōu)選包括具有控制接口部122的激光干涉儀控制器120。第二控制器34優(yōu)選地經(jīng)配置以控制信號響應(yīng)測量裝置20(例如激光干涉儀裝置20a的形式)并向信號響應(yīng)測量裝置20供電。第二控制器34驅(qū)動激光干涉儀裝置20a的連續(xù)操作。來自激光干涉儀裝置20a的響應(yīng)信號或輸出信號優(yōu)選是連續(xù)的，并且可以根據(jù)需要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)36采樣。第二控制器34(參照圖2A)優(yōu)選經(jīng)由有線連接元件32b(參照圖2A)或經(jīng)由無線連接(未示出)耦合到信號響應(yīng)測量裝置20(參照圖2A)(例如激光干涉儀裝置20a的形式(參照圖2A))。
[0070]如圖2A所示，模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12(也參照圖4A)進一步包括數(shù)據(jù)采集組件36 (也參照圖4A)。數(shù)據(jù)采集組件36優(yōu)選包括信號分析器38 (參照圖2A，4A)，計算機40 (參照圖2A，4A)，計算機處理器42 (參照圖2A，4A)以及電源44 (參照圖2A，4A)中的一個或更多個。優(yōu)選地，電源44包括集成電子壓電式電源或另外的合適的電源。
[0071]數(shù)據(jù)采集組件36 (參照圖2A，4A)可以經(jīng)由第一信號電纜連接元件37a (參照圖2A，4A)并經(jīng)由第二信號電纜連接元件37b(參照圖2A，4A)耦合到模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖2A，4A)?？晒┻x擇地，數(shù)據(jù)采集組件36(參照圖2A，4A)可以經(jīng)由無線連接(未示出)耦合到模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖2A，4A)。
[0072]如圖2A所示，模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (例如固定的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12a的形式)進一步包括測試元件46。在如圖2A-2B所示的一個實施例中，測試元件46可以是測試圓盤46a的形式。圖2B示出可以用于本公開的模態(tài)沖擊測試組件10和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12的測試元件46 (例如測試圓盤46a的形式)的實施例的特寫透視圖。
[0073]在如圖2C所示的另一個實施例中，測試元件46可以是測試棒46b的形式。圖2C示出可以用于本公開的模態(tài)沖擊測試組件10和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12的測試元件46 (例如測試棒46b的形式)的另一個實施例的特寫透視圖?？晒┻x擇地，測試元件46可以是另外的合適的形式或配置。
[0074]如圖2A所示，測試元件46優(yōu)選地經(jīng)配置以設(shè)置在沖擊組件16與信號響應(yīng)測量裝置20之間并與沖擊組件16和信號響應(yīng)測量裝置20對齊。如圖2A-2C所示，測試元件46優(yōu)選固定到保持元件124 (例如工具架124a的形式)。保持元件124 (例如工具架124a的形式)優(yōu)選附接到旋轉(zhuǎn)元件126 (例如主軸126a的形式)。旋轉(zhuǎn)元件126 (例如主軸126a的形式)優(yōu)選是加工設(shè)備128 (參照圖2B-2C)的部分。
[0075]加工設(shè)備128 (參照圖2B-2C)可以包括加工機床、旋轉(zhuǎn)切割機、CNC (計算機數(shù)控)機床或可以進行模態(tài)沖擊測試的另外的合適的加工設(shè)備。具體地，具有旋轉(zhuǎn)元件的任意加工設(shè)備都可以被測試。此外，會需要模態(tài)信息的任意加工設(shè)備的任意元件，可以進行非手動施加沖擊錘測試而被測試。
[0076]優(yōu)選地，測試元件46具有和現(xiàn)有或已知的加工設(shè)備或機床(例如旋轉(zhuǎn)切割機或CNC (計算機數(shù)控)機床)的現(xiàn)有或已知切割裝置的質(zhì)量基本上類似的質(zhì)量。模態(tài)沖擊測試組件10和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12能夠在測試元件46以操作速度旋轉(zhuǎn)時對其進行模態(tài)沖擊測試。
[0077]圖3A-3D示出在沖擊測試循環(huán)期間，沖擊組件16的沖擊元件22相對于測試元件46的各種位置。圖3A示出沖擊組件16的一個實施例的特寫透視側(cè)視圖，所述沖擊組件16被示出位于相對于可用于本公開的模態(tài)沖擊測試組件10(參照圖2A，4A)和模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12(參照圖2A，4A)的測試元件46(例如測試圓盤46a的形式)的實施例的第一位置130。
[0078]圖3A還示出在第一位置130中，沖擊組件16沒有被激活(armed)并且沒有運行。圖3A示出沖擊元件22 (例如沖擊錘22a的形式)具有第一端部52a、第二端部52b以及具有測力傳感器50的本體部54，所述第一端部52a具有前端部56。前端部56(參照圖3A)優(yōu)選地經(jīng)配置以沖擊測試元件46 (參照圖3A)(例如測試圓盤46a的形式)的一部分58 (參照圖3A)。
[0079]如圖3A所示，沖擊元件22 (例如沖擊錘22a的形式)的第二端部52b優(yōu)選耦合或附接到彈性驅(qū)動元件24 (例如長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)的第一端部60a。如圖3A進一步所示，彈性驅(qū)動元件24 (例如長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)的第二端部60b可以耦合或附接到基部64。
[0080]如圖3A進一步所示，致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)的第一端部72a優(yōu)選具有磁性前端部76。磁性前端部76被優(yōu)選設(shè)計以在測試元件46 (參照圖3A)上執(zhí)行模態(tài)沖擊測試時，接觸、保持和釋放彈性驅(qū)動元件24 (參照圖3A)(例如長度調(diào)整的彈簧片24a (參照圖3A)的形式)的細長本體部62 (參照圖3A)的部分78 (參照圖3B)。如圖3A進一步所示，致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)的本體部74優(yōu)選稱合或附接到直立架80。直立架80 (參照圖3A)優(yōu)選具有附接部82 (參照圖3A)，附接部82經(jīng)配置以將致動元件26 (參照圖3A)附接到直立架80 (參照圖3A)。
[0081]如圖3A進一步所示，致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)可以經(jīng)由一個或更多個電線88a耦合或附接到循環(huán)控制元件18 (參照圖2A)。如圖3A所示，在第一位置130中，沖擊元件22不與測試元件46接觸,并且彈性驅(qū)動元件24不與致動元件26接觸。
[0082]圖3B示出圖3A的沖擊組件16的特寫透視側(cè)視圖，其中，沖擊組件被示出位于相對于圖3A的測試元件46 (例如測試圓盤46a的形式)的第二位置132。在第二位置132，臂觸發(fā)開關(guān)110(參照圖2A，4A)的臂開關(guān)114(參照圖2A，4A)被接通或激勵。這使得沖擊元件22和彈性驅(qū)動元件24向后移動，以便優(yōu)選由金屬材料制成的彈性驅(qū)動元件24的部分78接觸致動元件26的磁性前端部76。致動元件26的磁性前端部76將彈性驅(qū)動元件24的部分78保持在第二位置132，其為激活(armed)位置。
[0083]圖3B示出沖擊元件22 (例如沖擊錘22a的形式)具有第一端部52a、第二端部52b以及具有測力傳感器50的本體部54，所述第一端部52a具有前端部56。前端部56 (參照圖3B)優(yōu)選地經(jīng)配置以沖擊測試元件46(參照圖3B)(例如測試圓盤46a的形式)的部分58 (參照圖3B)。如圖3B所示，沖擊元件22 (例如沖擊錘22a的形式)的第二端部52b優(yōu)選附接或耦合到彈性驅(qū)動元件24 (例如長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)的第一端部60a。彈性驅(qū)動元件24(參照圖3B)(例如長度調(diào)整的彈簧片24a(參照圖3B)的形式)的第二端部60b (參照圖3B)可以耦合或附接到基部64 (參照圖3B)。
[0084]如圖3B進一步所示，致動元件26(例如電磁螺線管26a的形式)的第一端部72a優(yōu)選具有磁性前端部76。磁性前端部76優(yōu)選設(shè)計為在測試元件46上執(zhí)行模態(tài)沖擊測試時，接觸、保持和釋放彈性驅(qū)動元件24 (例如長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)的細長本體部62的部分78。如圖3B進一步所示,致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)的本體部74優(yōu)選耦合或附接到具有附接部82的直立架80。
[0085]繼續(xù)參照圖3B，致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)可以經(jīng)由一個或更多個電線88a耦合或附接到循環(huán)控制元件18 (參照圖2A)。如圖3B所示，在第二位置132，沖擊元件22不與測試元件46接觸,但是彈性驅(qū)動元件24現(xiàn)在與致動元件26接觸,并且致動元件26保持彈性驅(qū)動元件24。致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)創(chuàng)建的磁場將彈性驅(qū)動元件24(例如長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)吸回并將其保持，直到充電被中斷，然后釋放彈性驅(qū)動元件。
[0086]圖3C示出圖3A的沖擊組件16的特寫透視側(cè)視圖，其中沖擊組件16被示出位于相對于圖3A的測試元件46 (例如測試圓盤46a的形式)的第三位置134。在第三位置134，或觸發(fā)位置，臂觸發(fā)開關(guān)110(參照圖2A，4A)的觸發(fā)開關(guān)116(參照圖2A，4A)被接通或激勵。這使得致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)釋放彈性驅(qū)動元件24 (例如長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)的細長本體部62。在釋放彈性驅(qū)動元件24(參照圖3C)后，沖擊元件22 (例如沖擊錘22a的形式)以及彈性驅(qū)動元件24 (例如長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)用朝測試元件46的彈簧力向前彈射。這使得沖擊元件22的前端部56沖擊或接觸測試元件46的部分58。
[0087]圖3C示出沖擊元件22 (例如沖擊錘22a的形式)具有第一端部52a、第二端部52b以及具有測力傳感器50的本體部54，所述第一端部52a具有前端部56。如圖3C所示，沖擊元件22 (例如沖擊錘22a的形式)的第二端部52b優(yōu)選附接或耦合到彈性驅(qū)動元件24 (例如長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)的第一端部60a。彈性驅(qū)動元件24 (參照圖3C)(例如長度調(diào)整的彈簧片24a(參照圖3C)的形式)的第二端部60b (參照圖3C)可以耦合或附接到基部64 (參照圖3C)。
[0088]如圖3C進一步所示，致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)的第一端部72a優(yōu)選具有磁性前端部76，所述磁性前端部76被設(shè)計以在測試元件46上執(zhí)行模態(tài)沖擊測試時，接觸、保持和釋放彈性驅(qū)動元件24 (例如長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)的細長本體部62的部分78 (參照圖3B)。如圖3C進一步所示，致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)的本體部74優(yōu)選耦合或附接到具有附接部82的直立架80。
[0089]如圖3C進一步所示，致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)可以經(jīng)由一個或更多個電線88a耦合或附接到循環(huán)控制元件18 (參照圖2A)。如圖3C所示，在第三位置134,沖擊元件22與測試元件46接觸,但是彈性驅(qū)動元件24不與致動元件26的磁性前端部76接觸。
[0090]圖3D示出圖3A的沖擊組件16的特寫透視側(cè)視圖，其中，沖擊組件被示出位于相對于圖3A的測試元件46 (例如測試圓盤46a的形式)的第四位置136。在第四位置136，在沖擊元件22 (例如沖擊錘22a的形式)已經(jīng)沖擊測試元件46后，致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)重新上電并重新捕獲彈性驅(qū)動元件24 (例如長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)。這使得沖擊元件22 (參照圖3D)和彈性驅(qū)動元件24 (參照圖3D)(例如長度調(diào)整的彈簧片24a (參照圖3D)的形式)從測試元件46 (參照圖3D)的部分58 (參照圖3D)的沖擊回跳彈回。
[0091 ] 繼續(xù)參照圖3D，致動元件26的第一端部72a的磁性前端部76將彈性驅(qū)動元件24的細長本體部62的部分78保持在第四位置136。第四位置136是觸發(fā)后位置。圖3D示出沖擊元件22 (例如沖擊錘22a的形式)具有第一端部52a、第二端部52b以及具有測力傳感器50的本體部54，所述第一端部52a具有前端部56。如圖3D所示，沖擊元件22的第二端部52b優(yōu)選附接或耦合到彈性驅(qū)動元件24的第一端部60a。如圖3D進一步所示，彈性驅(qū)動元件24的第二端部60b可以耦合或附接到基部64。
[0092]如圖3D進一步所示,致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)的本體部74優(yōu)選耦合或附接到直立架80。附接部82 (參照圖3D)優(yōu)選地經(jīng)配置以將致動元件26附接到直立架80。
[0093]如圖3D進一步所示，致動元件26 (例如電磁螺線管26a的形式)可以經(jīng)由一個或更多個電線88a耦合或附接到循環(huán)控制元件18 (參照圖2A)。如圖3D所示，在第四位置136,沖擊元件22不與測試元件46接觸，并且彈性驅(qū)動元件24與致動元件26接觸。致動元件26保持彈性驅(qū)動元件24。
[0094]圖4A-4B示出模態(tài)沖擊測試組件10 (例如便攜式模態(tài)沖擊測試組件1b的形式)的另一個實施例。圖4A-4B進一步示出模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (例如便攜式模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12b的形式)的另一個實施例。
[0095]圖4A示出模態(tài)沖擊測試組件10 (例如便攜式模態(tài)沖擊測試組件1b的形式)的側(cè)透視圖。此外，圖4A示出本公開的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (例如便攜式模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12b的形式)的側(cè)透視圖。
[0096]圖4B示出模態(tài)沖擊測試組件10 (例如便攜式模態(tài)沖擊測試組件1b的形式)的頂部透視圖。此外，圖4B示出圖4A的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (例如便攜式模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12b的形式)的頂部透視圖。
[0097]如圖4A-4B所示，模態(tài)沖擊測試組件10 (例如便攜式模態(tài)沖擊測試組件1b的形式)包括殼體結(jié)構(gòu)48 (例如便攜式殼體結(jié)構(gòu)48b的形式)。如圖4A-4B所示，殼體結(jié)構(gòu)48 (例如便攜式殼體結(jié)構(gòu)48b的形式)包括第一塔部(Towerpart) 138a、第二塔部138b以及基部140?；?40 (參照圖4A-4B)優(yōu)選設(shè)置在第一塔部138a的基底與第二塔部138b的基底之間。
[0098]如圖4A-4B所示，第一塔部138a容納信號響應(yīng)測量裝置20 (例如激光干涉儀裝置20a的形式)。如圖4A進一步所示，第一塔部138a可以具有細長切口部142和多個細長狹槽144 (也參照圖4B)。細長狹槽144優(yōu)選地經(jīng)配置以允許信號響應(yīng)測量裝置20 (例如激光干涉儀裝置20a的形式)根據(jù)需要在第一塔部138a內(nèi)上下垂直滑動。接著，這允許信號響應(yīng)測量裝置20 (參照圖4A)與測試元件46 (參照圖4A)(例如測試棒46b (參照圖4A)的形式)對齊。
[0099]如圖4A-4B所示，第二塔部138b容納沖擊元件22 (例如沖擊錘22a的形式)。如圖4A進一步所示，第二塔部138b容納彈性驅(qū)動元件24 (例如長度調(diào)整的彈簧片24a的形式)。第二塔部138b (參照圖4A)進一步容納致動元件26 (參照圖4A)(例如電磁螺線管26a的形式)，所述致動元件26附接到直立架80 (參照圖4A)。
[0100]第二塔部138b (參照圖4A)進一步容納循環(huán)控制元件18 (參照圖4A)(例如觸發(fā)電路裝置18a的形式)。循環(huán)控制元件18 (參照圖4A)優(yōu)選經(jīng)由一個或更多個電線88a (參照圖4A)連接到致動元件26 (參照圖4A)。如圖4A進一步所示，第二塔部138b包括允許接近沖擊元件22、彈性驅(qū)動元件24、致動元件26和循環(huán)控制元件18的接近部146。
[0101]如圖4A-4B所示，測試元件46 (例如測試棒46b的形式)設(shè)置在第一塔部138a與第二塔部138b之間。如圖4A-4B進一步所示，測試元件46優(yōu)選耦合或附接到保持元件124 (例如工具架124a的形式)。如圖4B所示,保持元件124優(yōu)選附接到旋轉(zhuǎn)元件126,例如主軸126a。旋轉(zhuǎn)元件126 (參照圖4B)優(yōu)選附接到加工設(shè)備128 (參照圖4B)。
[0102]第一塔部138a(參照圖4A)與第二塔部138b (參照圖4A)之間的距離優(yōu)選在基部140 (參照圖4A)處可調(diào)整。這允許改變沖擊元件22 (例如沖擊錘22a)對測試元件46的沖擊強度。
[0103]如圖4A-4B所示，模態(tài)沖擊測試組件10 (例如便攜式模態(tài)沖擊測試組件1b的形式)可以進一步包括第二組構(gòu)件28。第二組構(gòu)件28包括經(jīng)由有線連接元件32a或經(jīng)由無線連接(未示出)耦合到循環(huán)控制元件18的第一控制器30。第二組構(gòu)件28進一步包括經(jīng)由有線連接元件32b或經(jīng)由無線連接(未示出)耦合到信號響應(yīng)測量裝置20的第二控制器34。
[0104]如圖4A-4B所示，第一控制器30優(yōu)選包括臂觸發(fā)開關(guān)110和電力元件112。優(yōu)選地，臂觸發(fā)開關(guān)110包括臂開關(guān)114(參照圖4A-4B)和觸發(fā)開關(guān)116 (參照圖4A-4B)。優(yōu)選地，電力元件112包括電池組118 (參照圖4A-4B)或另外的合適的電力源。第一控制器30 (參照圖4A-4B)優(yōu)選地經(jīng)配置以控制循環(huán)控制元件18 (參照圖4A)(例如觸發(fā)電路裝置18a(參照圖4A)的形式)并向所述循環(huán)控制元件18供電。
[0105]如圖4A-4B所示，第二控制器34優(yōu)選包括具有控制接口部122的激光干涉儀控制器120。第二控制器34優(yōu)選地經(jīng)配置以控制信號響應(yīng)測量裝置20 (參照圖4A-4B)(例如激光干涉儀裝置20a的形式(參照圖4A-4B))并向所述信號響應(yīng)測量裝置20供電。
[0106]如圖4A-4B所示，模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (例如便攜式模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12b的形式)進一步包括數(shù)據(jù)采集組件36。如圖4A-4B所示，數(shù)據(jù)采集組件36包括信號分析器38、計算機40、計算機處理器42以及電源44中的一個或更多個。電源44優(yōu)選包括集成電子壓電式電源或另外合適的電源。如圖4A-4B所示，數(shù)據(jù)采集組件36優(yōu)選耦合到模態(tài)沖擊測試組件10 (例如便攜式模態(tài)沖擊測試組件1b的形式)的第一控制器30和第二控制器34。
[0107]如圖4A-4B進一步所示，數(shù)據(jù)采集組件36優(yōu)選經(jīng)由第一信號電纜連接元件37a耦合到第二控制器34。如圖4A-4B進一步所示，數(shù)據(jù)采集組件36優(yōu)選經(jīng)由第二信號電纜連接元件37b耦合到第一控制器30?？晒┻x擇地，數(shù)據(jù)采集組件36可經(jīng)由無線連接(未示出)耦合到第一控制器30和第二控制器34。
[0108]在本公開的另一個實施例中，提供一種模態(tài)沖擊測試方法150(參照圖5)。圖5示出本公開的模態(tài)沖擊測試方法150的實施例的示意圖。如圖5所示，方法150包括將測試元件46 (參照圖2A-2C)固定到保持元件124 (參照圖2A-2C)的步驟152。步驟152進一步包括將保持元件124附接到加工設(shè)備128 (參照圖2B-2C)的旋轉(zhuǎn)元件126 (參照圖2A-2C)。
[0109]如圖5所示,方法150進一步包括,通過將測試元件46在模態(tài)沖擊測試組件10的沖擊組件16(參照圖2A，4A)與信號響應(yīng)測量裝置20(參照圖2A，4A)之間對齊，以相對于模態(tài)沖擊測試組件10(參照圖2A，4A)設(shè)置測試元件46(參照圖2A，4A)的步驟154。所述測試元件46 (參照圖2A，4A)在沖擊組件16 (參照圖2A，4A)與信號響應(yīng)測量裝置20 (參照圖2A，4A)之間的對齊優(yōu)選包括將測試元件46 (參照圖2A，4A)在沖擊元件22 (參照圖2A，4A)(例如沖擊錘22a (參照圖2A，4A)的形式)之間對齊。沖擊錘22a (參照圖2A，4A)優(yōu)選地經(jīng)配置以沖擊測試元件46 (參照圖2A，4A)。
[0110]信號響應(yīng)測量裝置20(參照圖2A，4A)(例如激光干涉儀裝置20a(參照圖2A，4A)的形式)優(yōu)選地經(jīng)配置以在用沖擊元件22 (參照圖2A，4A)(例如沖擊錘22a的形式)沖擊后，測量來自測試元件46(參照圖2A，4A)的響應(yīng)信號。相對于模態(tài)沖擊測試組件10設(shè)置測試元件46的步驟154可以進一步包括相對于固定的模態(tài)沖擊測試組件10a(參照圖2A)或便攜式模態(tài)沖擊測試組件1b (參照圖4A)設(shè)置測試元件46。
[0111]如圖5所示，方法150進一步包括將第一控制器30 (參照圖2A，4A)耦合到模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖2A，4A)的循環(huán)控制元件18 (參照圖2A，4A)的步驟156。步驟156進一步包括將第二控制器34 (參照圖2A，4A)耦合到模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖2A，4A)的信號響應(yīng)測量裝置20 (參照圖2A，4A)。
[0112]如上面詳細討論的，第一控制器30 (參照圖2A，4A)優(yōu)選包括臂觸發(fā)開關(guān)110(參照圖2A，4A)和電力元件112 (參照圖2A，4A)。優(yōu)選地，臂觸發(fā)開關(guān)110 (參照圖2A，4A)包括臂開關(guān)114 (參照圖2A，4A)和觸發(fā)開關(guān)116 (參照圖2A，4A)。優(yōu)選地，電力元件112 (參照圖2A，4A)包括電池組118(參照圖2A，4A)或另外合適的電力源。如上面詳細討論的，第二控制器34 (參照圖2A，4A)優(yōu)選包括具有控制接口部122 (參照圖2A，4A)的激光干涉儀控制器120 (參照圖2A，4A)。
[0113]如圖5所示，方法150進一步包括將數(shù)據(jù)采集組件36 (參照圖2A，4A)耦合到第一控制器30(參照圖2A，4A)和第二控制器34(參照圖2A，4A)的步驟158。將數(shù)據(jù)采集組件36耦合到第一控制器30和第二控制器34的步驟158進一步包括耦合包含信號分析器38 (參照圖2A，4A)、計算機40 (參照圖2A，4A)、計算機處理器42 (參照圖2A，4A)和電源44 (參照圖2A，4A)中的一個或更多個的數(shù)據(jù)采集組件36。優(yōu)選地，電源44包括集成電子壓電式電源或另外合適的電源。
[0114]數(shù)據(jù)采集組件36 (參照圖2A，4A)優(yōu)選經(jīng)由第二信號電纜連接元件37b (參照圖2A，4A)耦合到第一控制器30(參照圖2A，4A)。數(shù)據(jù)采集組件36 (參照圖2A，4A)優(yōu)選經(jīng)由第一信號電纜連接元件37a(參照圖2A，4A)耦合到第二控制器34 (參照圖2A，4A)。可供選擇地，數(shù)據(jù)采集組件36可以經(jīng)由無線連接(未示出)耦合到第一控制器30和第二控制器34。
[0115]如圖5所示,方法150進一步包括旋轉(zhuǎn)測試元件46 (參照圖2A, 4A)以確定初始旋轉(zhuǎn)速度的步驟160。由于旋轉(zhuǎn)元件126 (參照圖2B，4B)或加工設(shè)備128 (參照圖2B，4B)的振動特性，一些旋轉(zhuǎn)速度可能不像其他旋轉(zhuǎn)速度那樣起作用。優(yōu)選地避免已知切割裝置的顫振(再生性振動)。隨著已知切割裝置穿過被加工的材料移動，這類顫振會因諧振頻率與輸入力和振動的相互作用產(chǎn)生。
[0116]如圖5所示，方法150進一步包括激活第一控制器30 (參照圖2A，4A)的步驟162。如在3B中的上述討論和圖示，將第一控制器30在第二位置132或激活位置激活包括接通或激勵臂觸發(fā)開關(guān)110(參照圖2A，4A)的臂開關(guān)114(參照圖2A，4A)。這促使沖擊元件22(參照圖3B)和彈性驅(qū)動元件24(參照圖3B)向后移動。在這種方式中，優(yōu)選由金屬材料制成的彈性驅(qū)動元件24的部分78 (參照圖3B)接觸致動元件26 (參照圖3B)的磁性前端部76 (參照圖3B)。致動元件26 (參照圖3B)的磁性前端部76 (參照圖3B)將彈性驅(qū)動元件24(參照圖3B)的部分78(參照圖3B)保持在第二位置132(參照圖3B)，或激活位置。
[0117]利用步驟162，沖擊元件22(參照圖3B)不與測試元件46(參照圖3B)接觸，并且彈性驅(qū)動元件24 (參照圖3B)與致動元件26 (參照圖3B)接觸。致動元件26 (參照圖3B)將彈性驅(qū)動元件24 (參照圖3B)保持在合適位置。
[0118]如圖5所示，方法150進一步包括觸發(fā)第一控制器30 (參照圖2A，4A)以開始旋轉(zhuǎn)測試元件46(參照圖2A，4A)的模態(tài)沖擊測試的步驟164。如上面在3C中所討論和所圖示的，在第三位置134或觸發(fā)位置觸發(fā)第一控制器30包括接通或激勵臂觸發(fā)開關(guān)110(參照圖2A, 4A)的觸發(fā)開關(guān)116 (參照圖2A, 4A)。這使得致動元件26 (參照圖3C)(例如電磁螺線管26a(參照圖3C)的形式)釋放彈性驅(qū)動元件24(參照圖3C)(例如長度調(diào)整的彈簧片24a(參照圖3C)的形式)的細長本體部62 (參照圖3C)。接著，這使得沖擊元件22 (參照圖3C)(例如沖擊錘22a的形式)和彈性驅(qū)動元件24(參照圖3C)(例如長度調(diào)整的彈簧片24a(參照圖3C)的形式)用朝著測試元件46(參照圖3C)的彈簧力向前彈射。
[0119]接著沖擊元件22 (參照圖3C)的前端部56 (參照圖3C)沖擊或接觸測試元件46(參照圖3C)是部分58(參照圖3C)。如圖3C所示，在第三位置134，沖擊元件22與測試元件46接觸,并且彈性驅(qū)動元件24不與致動元件26接觸。
[0120]如圖5所示，方法150進一步包括利用數(shù)據(jù)采集組件36 (參照圖2A，4A)獲得旋轉(zhuǎn)測試元件46的不同旋轉(zhuǎn)速度上的數(shù)據(jù)的步驟166。所述數(shù)據(jù)從模態(tài)沖擊測試獲得。如上所述，數(shù)據(jù)采集組件36(參照圖2A，4A)可以優(yōu)選包括信號分析器38(參照圖2A，4A)、計算機40 (參照圖2A，4A)、計算機處理器42 (參照圖2A，4A)以及電源44 (參照圖2A，4A)中的一個或更多個。電源44(參照圖2A，4A)優(yōu)選包括集成電子壓電式電源或另外合適的電源。
[0121]如圖5所示，方法150可以進一步包括在獲得步驟166后，重復(fù)觸發(fā)第一控制器30(參照圖2A，4A)以啟動旋轉(zhuǎn)測試元件46(參照圖2A，4A)的測試的步驟164和利用數(shù)據(jù)采集組件36 (參照圖2A，4A)獲得旋轉(zhuǎn)測試元件46的不同旋轉(zhuǎn)速度下的數(shù)據(jù)的步驟166 —次或更多次的步驟168。根據(jù)需要，通過重復(fù)步驟164和步驟166，可以獲得期望的平均旋轉(zhuǎn)速度。利用沖擊元件22(參照圖2A，4A)(例如沖擊錘22a(參照圖2A，4A)的形式)的模態(tài)沖擊測試優(yōu)選需要在測試元件46 (參照圖2A，4A)的若干點或位置上構(gòu)建。
[0122]如圖5所示，方法150可以進一步包括在重復(fù)步驟168和獲得步驟166后，確定旋轉(zhuǎn)測試元件46(參照圖2A,4A)的操作速度的范圍的步驟170。確定旋轉(zhuǎn)測試元件46 (參照圖2A，4A)的操作速度的范圍可以優(yōu)選在速度X到N(參照圖5)。確定操作速度的范圍和獲得數(shù)據(jù)可以通過在啟動沖擊元件22(參照圖2A，4A)(例如沖擊錘22a(參照圖2A，4A))的一次或更多次擊打之前以及在數(shù)據(jù)采集之前，在多個離散設(shè)置位置設(shè)置旋轉(zhuǎn)測試元件46和/或旋轉(zhuǎn)元件126(參照圖2A，4A)來實現(xiàn)?？晒┻x擇地，確定操作速度的范圍和獲得數(shù)據(jù)可以通過連續(xù)升高速度和啟動沖擊元件22 (參照圖2A，4A)(例如沖擊錘22a (參照圖2A，4A)的一次或更多次擊打以及以預(yù)定rpm(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))進行數(shù)據(jù)采集而實現(xiàn)?？晒┻x擇地，確定操作速度的范圍和獲得數(shù)據(jù)可以通過連續(xù)升高速度和啟動沖擊元件22(參照圖2A，4A)(例如沖擊錘22a(參照圖2A，4A))的一次或更多次擊打以及以隨機間隔(rpm(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))可以通過數(shù)據(jù)分析確定)進行數(shù)據(jù)采集而實現(xiàn)。
[0123]如圖5所示,步驟170可以進一步包括將旋轉(zhuǎn)測試元件46 (參照圖2A,4A)的旋轉(zhuǎn)速度改變到下一個期望的速度的步驟172。確定旋轉(zhuǎn)測試元件46 (參照圖2A，4A)的操作速度的范圍的步驟170優(yōu)選包括確定在從約1000rpm(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))到約20000rpm(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))的范圍中操作，或取決于所使用的加工設(shè)備128(參照圖2B)的另外合適的rpm的操作。
[0124]如圖5所示，方法150可以進一步包括在已經(jīng)從模態(tài)沖擊測試獲得所有期望的沖擊數(shù)據(jù)時測試完成的步驟174。如圖5所示，方法150可以進一步包括利用數(shù)據(jù)采集組件36(參照圖2A，4A)分析和/或處理來自模態(tài)沖擊測試的數(shù)據(jù)的步驟176。來自模態(tài)沖擊測試的數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)采集組件36(參照圖2A，4A)獲得的數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)可以被分析和/或處理，以定義加工設(shè)備128 (參照圖2B)(例如已知的切割機)的切割裝置的操作或切割參數(shù)。
[0125]使用具有模態(tài)沖擊測試組件10的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12的模態(tài)沖擊測試方法150優(yōu)選用于分析加工設(shè)備128(參照圖2B-2C和4B)的動力學(xué)特征或特性。例如，測試元件46 (用已知的切割裝置代替)；保持元件124 (參照圖2A，4A)(例如工具架124a (參照圖2A，4A));以及旋轉(zhuǎn)元件126 (參照圖2B-2C，4B)(例如主軸126a (參照圖2B_2C，4B))的每個組合都可以被分析。
[0126]使用具有模態(tài)沖擊測試組件10的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12的模態(tài)沖擊測試方法150優(yōu)選用在不同的操作或切割參數(shù)。操作或切割參數(shù)優(yōu)選包括進給速率；切割裝置的旋轉(zhuǎn)速度；切割裝置的切割方向和深度；切割裝置的切割元件的數(shù)量、間距和幾何結(jié)構(gòu)；或其他合適的操作或切割參數(shù)中的一個或更多個。
[0127]圖6示出航空器制造和維護方法200的流程圖。圖7示出本公開的航空器216的實施例的功能性框圖。參照圖6-7，本公開的示例性實施例可以在如圖6所示的航空器制造和維護方法200以及如圖7所示的航空器216的背景中進行描述。
[0128]在預(yù)生產(chǎn)階段，示例性航空器制造和維護方法200可以包括航空器216的規(guī)格和設(shè)計202以及材料采購204。在制造階段，進行航空器216的構(gòu)件和子組件制造206以及系統(tǒng)集成208。此后，航空器216可以通過認證和交付210，以投入使用212。當(dāng)由用戶使用212時，航空器216可以定期進行例行維修和維護214(其還可以包括修改、重新配置、翻新以及其他合適的維護)。
[0129]航空器制造和維護方法200的每個過程可以由系統(tǒng)集成商、第三方和/或操作者(例如，客戶)執(zhí)行或?qū)崿F(xiàn)。出于本描述的目的，系統(tǒng)集成商可以包括，但不限于，任意數(shù)量的航空器制造商和主系統(tǒng)分包商。第三方可以包括，但不限于，任意數(shù)量的銷售商、分包商和供應(yīng)商。操作者可以包括航空公司、租賃公司、軍事實體、服務(wù)組織和其他合適的操作者運營商。
[0130]如圖7所示，通過示例性航空器制造和維護方法200生產(chǎn)的航空器216可以包括具有多個系統(tǒng)220的機身218和內(nèi)部222。多個系統(tǒng)的示例可以包括推進系統(tǒng)224、電氣系統(tǒng)226、液壓系統(tǒng)228以及環(huán)境系統(tǒng)230中的一個或更多個。可以包括任意數(shù)量的其他系統(tǒng)。雖然示出了航空航天的示例，但是本公開的原理可以應(yīng)用于其他行業(yè)，例如汽車行業(yè)。
[0131]本文所述的方法和系統(tǒng)可以在航空器制造和維護方法200的任意一個或更多個階段期間被采用。例如，對應(yīng)于構(gòu)件和子組件制造206的構(gòu)件或子組件可以以類似于在航空器216使用212時生產(chǎn)的構(gòu)件或子組件的方式被制作或制造。而且，可以在構(gòu)件和子組件制造206以及系統(tǒng)集成208期間利用設(shè)備實施例、方法實施例或其組合中的一個或更多個，例如，通過加快航空器216的組裝或降低航空器216的成本。類似地，在航空器216使用212時，例如，但不限于，維修和維護214時，也可以使用設(shè)備實施例、方法實施例或其組合中的一個或更多個。
[0132]所公開的模態(tài)沖擊測試組件10(參照圖2A，4A)、模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12(參照圖2A，4A)以及模態(tài)沖擊測試方法150 (參照圖5)的實施例能夠在正以操作速度旋轉(zhuǎn)的測試元件46(參照圖2A，4A)上執(zhí)行模態(tài)沖擊測試，而對操作員沒有造成風(fēng)險。模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖2A，4A)、模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (參照圖2A，4A)以及模態(tài)沖擊測試方法150 (參照圖5)使用來自沖擊錘22a(參照圖2A，4A)的遠程觸發(fā)的激勵脈沖和非接觸式激光干涉儀裝置20a(參照圖2A，4A)。激光干涉儀裝置20a(參照圖2A，4A)用作提供響應(yīng)信號的元件。優(yōu)選需要在測試元件46(參照圖2A,4A)的若干點上完成。
[0133]接著，這允許在測試元件46 (參照圖2A，4A)正以操作速度旋轉(zhuǎn)時，獲得加工設(shè)備128 (參照圖2B-2C)的精確操作行為和操作參數(shù)的預(yù)測。加工設(shè)備128 (參照圖2B-2C)可以包括旋轉(zhuǎn)切割機(例如可用于加工金屬配件的旋轉(zhuǎn)切割機)或其他正在進行模態(tài)沖擊測試的機床設(shè)備。
[0134]因此，所公開的實施例通過使用測試元件46 (例如測試圓盤46a (參照圖2A，4A)或測試棒46b (參照圖2A，4A))替代已知的切割裝置，解決了在已知的旋轉(zhuǎn)元件(例如旋轉(zhuǎn)主軸)上執(zhí)行沖擊模態(tài)測試的問題。測試元件46優(yōu)選具有與已知切割裝置的質(zhì)量類似的質(zhì)量。此外，沖擊模態(tài)測試優(yōu)選在不可接近的機器外殼(例如殼體結(jié)構(gòu)48(參照圖2A，4A))內(nèi)執(zhí)行。
[0135]進一步地，所公開的模態(tài)沖擊測試組件10(參照圖2A，4A)、模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (參照圖2A，4A)以及模態(tài)沖擊測試方法150 (參照圖5)的實施例允許在測試元件46旋轉(zhuǎn)時對測試元件46測試期間獲得的數(shù)據(jù)分析，所述測試元件46代替已知的切割裝置。在測試期間獲得的數(shù)據(jù)優(yōu)選被分析以確定在進入制造環(huán)境之前旋轉(zhuǎn)元件126(參照圖2B，4B)(例如加工設(shè)備128(參照圖2B-2C)的旋轉(zhuǎn)主軸126a(參照圖2B，4B))的精確操作行為。這可以節(jié)省沒有進行這種沖擊模態(tài)測試和分析的引入制造環(huán)境的加工裝備所需要進行的試驗生產(chǎn)的幾個月。
[0136]此外，所公開的模態(tài)沖擊測試組件10 (參照圖2A，4A)、模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12 (參照圖2A，4A)以及模態(tài)沖擊測試方法150 (參照圖5)不需要操作員在致動沖擊錘22a (參照圖2A)時靠近旋轉(zhuǎn)元件126 (參照圖2A)和測試元件46(參照圖2A，4A)。此外，所公開的實施例不需要連接元件(例如電線)在測試元件46旋轉(zhuǎn)時附接在信號響應(yīng)測量裝置20(參照圖2A，4A)與測試元件46之間。
[0137]而且，所公開的實施例允許在旋轉(zhuǎn)元件126接通時，附接到加工設(shè)備128 (參照圖2B)的旋轉(zhuǎn)元件126(參照圖2A，4A)的測試元件46 (參照圖2A，4A)的模態(tài)沖擊測試。進一步地，所公開的實施例允許在加工設(shè)備128 (參照圖2B，4B)的沖擊模態(tài)測試期間，獲得用于旋轉(zhuǎn)測試元件46的沖擊模態(tài)分析的數(shù)據(jù)，所述測試元件46替換已知的切割裝置。所公開的實施例能夠確定加工設(shè)備程序員(例如機床程序員)所需的精確操作參數(shù)，而無需額外和昂貴的試驗和誤差分析。
[0138]進一步地，所公開的實施例提供可以用在例如機器測試中心的固定的模態(tài)沖擊測試組件10a(參照圖2A)和固定的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12a(參照圖2A)。可供選擇地，所公開的實施例提供可以被封裝到能夠現(xiàn)場使用的便攜式單元中的便攜式模態(tài)沖擊測試組件1b (參照圖4A)和便攜式模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)12b (參照圖4A)。
[0139]而且，本公開包括根據(jù)下列實施例的實施例:
[0140]實施例1:一種用于模態(tài)沖擊測試的系統(tǒng)(12)，所述系統(tǒng)(12)包括:
[0141]模態(tài)沖擊測試組件(10)，其包括:
[0142]第一組構(gòu)件(14)，其包括:
[0143]沖擊組件(16)；
[0144]耦合到所述沖擊組件(16)的循環(huán)控制元件(18);和，
[0145]設(shè)置在與所述沖擊組件相對的位置處的信號響應(yīng)測量裝置(20);和，
[0146]與所述第一組構(gòu)件(14)分離的第二組構(gòu)件(28)，所述第二組構(gòu)件(28)包括:
[0147]耦合到所述模態(tài)沖擊測試組件的循環(huán)控制元件(18)的第一控制器(30);和，
[0148]耦合到所述模態(tài)沖擊測試組件的信號響應(yīng)測量裝置(20)的第二控制器(34)，
[0149]測試元件(46)，所述測試元件(46)經(jīng)配置以在所述沖擊組件(16)與所述信號響應(yīng)測量裝置(20)之間對齊，所述測試元件(46)固定到保持元件，所述保持元件附接到旋轉(zhuǎn)元件，其中所述模態(tài)沖擊測試組件的沖擊組件(16)經(jīng)配置以在所述測試元件(46)以操作速度旋轉(zhuǎn)時沖擊所述測試元件(46);和
[0150]耦合到所述模態(tài)沖擊測試組件的數(shù)據(jù)采集組件(36)，
[0151]所述模態(tài)沖擊測試組件(10)、所述測試元件(46)和所述數(shù)據(jù)采集組件(36)共同包括用于以操作速度旋轉(zhuǎn)的所述測試元件(46)的模態(tài)沖擊測試的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)
(12)。
[0152]實施例2:根據(jù)實施例1所述的系統(tǒng)(12)，其中所述模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)(12)是固定的模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)，并且所述第一組構(gòu)件(14)和測試元件(46)包含在殼體結(jié)構(gòu)(48)內(nèi)。
[0153]實施例3:14.根據(jù)實施例1所述的系統(tǒng)(12)，其中所述模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)(12)是便攜式模態(tài)沖擊測試系統(tǒng)(12)，并且所述第一組構(gòu)件(14)基本上包含在殼體結(jié)構(gòu)(48)內(nèi)。
[0154]實施例4:15.根據(jù)實施例1所述的系統(tǒng)(12)，其中所述沖擊組件(16)包括:
[0155]具有測力傳感器(50)的沖擊元件(22)，所述測力傳感器(50)經(jīng)配置以在所述沖擊元件(22)沖擊所述測試元件(46)時釋放沖擊力輸出；
[0156]附接到所述沖擊元件(22)的彈性驅(qū)動元件(24);和，
[0157]致動元件(26)，所述致動元件(26)經(jīng)配置以致動所述沖擊元件(22)和所述彈性驅(qū)動元件(24)，以便所述沖擊元件(22)沖擊所述測試元件(46)。
[0158]實施例5:16.根據(jù)實施例1所述的系統(tǒng)(12)，其中所述信號響應(yīng)測量裝置(20)包括激光干涉儀裝置，所述激光干涉儀裝置經(jīng)配置以在所述沖擊組件(16)沖擊所述測試元件(46)時測量信號響應(yīng)。
[0159]實施例6:17.根據(jù)實施例1所述的系統(tǒng)(12)，其中所述第一控制器(30)包括臂觸發(fā)開關(guān)(110)和電力元件(112)，并且所述第二控制器(34)包括激光干涉儀控制器(120)，所述第一控制器(30)和第二控制器(34)經(jīng)由有線連接元件(32b)或經(jīng)由無線連接耦合到所述模態(tài)沖擊測試組件(10)。
[0160]實施例7:18.根據(jù)實施例1所述的系統(tǒng)(12)，其中所述數(shù)據(jù)采集組件(36)包括信號分析器(38)、計算機(40)、計算機處理器(42)和電源(44)中的一個或更多個，其中所述電源(44)包括集成電子壓電式電源(44)，所述數(shù)據(jù)采集組件(36)經(jīng)由一個或更多個信號電線連接元件(37a)或經(jīng)由無線連接耦合到所述模態(tài)沖擊測試組件。
[0161]針對在前述描述和相關(guān)附圖中闡述的教導(dǎo)的益處，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到符合本發(fā)明的本公開的許多更改和其他實施例。本文所述的實施例僅僅是示例性的，并不旨在限制或窮盡。雖然本文采用了具體的術(shù)語，但是它們僅具有一般性和描述性含義而不是為了限制目的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于模態(tài)沖擊測試的組件(10)，所述組件(10)包括: 第一組構(gòu)件(14)，其包括: 沖擊組件(16)； 耦合到所述沖擊組件(16)的循環(huán)控制元件(18);和 設(shè)置在與所述沖擊組件(16)相對的位置處的信號響應(yīng)測量裝置(20);和 與所述第一組構(gòu)件(14)分離的第二組構(gòu)件(28)，所述第二組構(gòu)件(28)包括: 耦合到所述循環(huán)控制元件(18)的第一控制器(30);和 耦合到所述信號響應(yīng)測量裝置(20)的第二控制器(34)， 所述第一組構(gòu)件(14)和所述第二組構(gòu)件(28)包括用于模態(tài)沖擊測試的模態(tài)沖擊測試組件(10)，所述模態(tài)沖擊測試組件(10)的所述沖擊組件(16)經(jīng)配置以沖擊以操作速度旋轉(zhuǎn)的測試元件(46)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件(10)，其中所述模態(tài)沖擊測試組件是固定的模態(tài)沖擊測試組件(10)，并且所述第一組構(gòu)件(14)和所述測試元件(46)包含在殼體結(jié)構(gòu)(48)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件(10)，其中所述模態(tài)沖擊測試組件(10)是便攜式模態(tài)沖擊測試組件(10)，并且所述第一組構(gòu)件(14)被基本上包含在殼體結(jié)構(gòu)(48)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件(10)，其中所述沖擊組件(16)包括: 具有測力傳感器(50)的沖擊元件(22)，所述測力傳感器(50)經(jīng)配置以在所述沖擊元件(22)沖擊所述測試元件(46)時釋放沖擊力輸出； 附接到所述沖擊元件(22)的彈性驅(qū)動元件(24);和 致動元件(26)，所述致動元件(26)經(jīng)配置以致動所述沖擊元件(22)和所述彈性驅(qū)動元件(24)，以便所述沖擊元件(22)沖擊所述測試元件(46)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件(10)，其中所述沖擊元件(22)包括具有前端部(56)的沖擊錘(22a)，所述前端部(56)經(jīng)配置以沖擊所述測試元件(46)的一部分； 其中所述彈性驅(qū)動元件(24)包括長度調(diào)整的彈簧片(24a);以及 其中所述致動元件(26)包括電磁螺線管(26a)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件(10)，其中所述循環(huán)控制元件(18)包括觸發(fā)電路裝置(18a)，所述觸發(fā)電路裝置(18a)經(jīng)配置以觸發(fā)所述沖擊組件(16)，從而沖擊所述測試元件(46)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件(10)，其中所述信號響應(yīng)測量裝置(20)包括激光干涉儀裝置(20a)，所述激光干涉儀裝置(20a)經(jīng)配置以在所述沖擊組件(16)沖擊所述測試元件(46)時測量信號響應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件(10)，其中所述第一控制器(30)包括臂觸發(fā)開關(guān)(110)和電力元件(112)，所述第一控制器(30)經(jīng)配置以控制所述循環(huán)控制元件(18)并向所述循環(huán)控制元件(18)供電，并且所述第一控制器(30)經(jīng)由有線連接元件(32a)或經(jīng)由無線連接耦合到所述循環(huán)控制元件(18)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件(10)，其中所述第二控制器(34)包括激光干涉儀控制器(120)，所述第二控制器(34)經(jīng)配置以控制所述信號響應(yīng)測量裝置(20)并向所述信號響應(yīng)測量裝置(20)供電，以及所述第二控制器(34)經(jīng)由有線連接元件(32b)或經(jīng)由無線連接耦合到所述信號響應(yīng)測量裝置(20)。
10.一種用于模態(tài)沖擊測試的方法(150)，所述方法(150)包括以下步驟: 將測試元件(46)固定到保持元件并將所述保持元件附接到旋轉(zhuǎn)元件； 通過將所述測試元件(46)在模態(tài)沖擊測試組件(10)的沖擊組件(16)與信號響應(yīng)測量裝置(20)之間對齊，將所述測試元件(46)設(shè)置在與所述模態(tài)沖擊測試組件相對的位置處； 將第一控制器(30)耦合到所述模態(tài)沖擊測試組件(10)的循環(huán)控制元件(18)； 將第二控制器(34)耦合到所述模態(tài)沖擊測試組件(10)的所述信號響應(yīng)測量裝置(20)； 將數(shù)據(jù)采集組件(36)耦合到所述第一控制器(30)和所述第二控制器(34)； 旋轉(zhuǎn)所述測試元件(46)以確定初始旋轉(zhuǎn)速度； 激活所述第一控制器(30)； 觸發(fā)所述第一控制器(30)以啟動所述旋轉(zhuǎn)測試元件(46)的模態(tài)沖擊測試；以及 利用所述數(shù)據(jù)采集組件(36)獲得所述旋轉(zhuǎn)測試元件(46)的不同旋轉(zhuǎn)速度上的數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法(150)，其進一步包括在所述獲得步驟后，重復(fù)下列步驟一次或更多次:觸發(fā)所述第一控制器(30)以啟動所述旋轉(zhuǎn)測試元件(46)的模態(tài)沖擊測試的步驟和利用所述數(shù)據(jù)采集組件(36)獲得所述旋轉(zhuǎn)測試元件(46)的不同旋轉(zhuǎn)速度上的數(shù)據(jù)的步驟； 在所述重復(fù)步驟后，確定所述旋轉(zhuǎn)測試元件(46)的操作速度的范圍的步驟和利用所述數(shù)據(jù)采集組件(36)分析所述數(shù)據(jù)以定義加工設(shè)備的切割裝置的操作或切割參數(shù)的步驟；以及 其中所述分析所述數(shù)據(jù)的步驟進一步包括定義操作或切割參數(shù)，所述操作或切割參數(shù)包括進給速率；所述切割裝置的旋轉(zhuǎn)速度；所述切割裝置的切割方向和深度；以及所述切割裝置的切割元件的數(shù)量、間距和幾何結(jié)構(gòu)中的一個或更多。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法(150)，其中將所述測試元件(46)在沖擊組件(16)與信號響應(yīng)測量裝置(20)之間對齊包括將所述測試元件(46)在沖擊錘(22a)與激光干涉儀裝置之間對齊，所述沖擊錘(22a)經(jīng)配置以沖擊所述測試元件(46)，所述激光干涉儀裝置經(jīng)配置以在利用所述沖擊錘(22a)沖擊之后測量來自所述測試元件(46)的響應(yīng)信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法(150)，其中將所述測試元件(46)設(shè)置在模態(tài)沖擊測試組件(10)中的步驟包括將所述測試元件(46)設(shè)置在與固定的模態(tài)沖擊測試組件(10)或便攜式模態(tài)沖擊測試組件(10)相對的位置處。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法(150)，其中將所述數(shù)據(jù)采集組件(36)耦合到所述第一控制器(30)和所述第二控制器(34)的步驟包括，將包括信號分析器(38)、計算機(40)、計算機處理器(42)和電源(44)中的一個或更多個的所述數(shù)據(jù)采集組件(36)經(jīng)由一個或更多個信號電纜連接元件(37a)或經(jīng)由無線連接中的任一項耦合到所述第一控制器(30)和所述第二控制器(34)。
【文檔編號】G01N3/30GK104280300SQ201410319223
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月8日
【發(fā)明者】S·G·華萊士 申請人:波音公司