CN101846542A - 用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构 - Google Patents

用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构 Download PDF

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Abstract

一种用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构，其特征在于：所述测量机构包括相对设置在轨道上的两组秤，每组秤体包括下方设置有走轮的底盘、安装在底盘的秤盘底座、安装在秤盘底座的称重传感器、架放在称重传感器上的秤盘；在两组秤中的一组秤的秤盘左右两侧中的一侧安装有驱动滚轮组，另一侧安装有测角滚轮组；在另一组秤的秤盘左右两侧各安装有一组辅助支撑滚轮组；在两组秤的一组秤上设置有用于检测两组秤之间距离的位移测量仪，在另一组秤上设置有长度测量基准；所述秤盘通过设置在其底面上的称重顶尖放置在称重传感器上。

Description

用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构
技术领域
本发明涉及一种用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构。
背景技术
物体的质量、三维质心的测量多用于空间飞行器的质量特性测量领域，这些参数的准确测量对于提高产品质量、提高飞行稳定性和命中精度起着非常重要的作用。
某些大吨位和大尺寸的圆柱体，需要进行质量和三维质心测量。由于尺寸和重量数值很大，常规的测量设备难以直接测量质心，目前该类物体的质量、三维质心测量通常采用下面两种方法，其一是采用两组起重行车悬挂吊钩秤，用两个吊钩秤的分量来计算质量和沿吊钩秤连线方向的一维质心，其二是采用两套电子地衡测量，具体计算方法同吊钩秤。第一种方法由于吊钩秤本身精度不高，悬挂距离不准确，称量过程不稳定，这些缺点对质量质心测量精度影响很大，尤其是质心位置，其重复性在几十毫米内波动。第二种方法测量精度优于前者，但由于采用两套电子地衡，其停放位置对质心精度影响较大，且与产品实配性很差；同时电子地衡占据较大面积，不可能每个装配线上都安装，这样就需要将产品吊到具有轨道的电子衡的装配线上，使得测量工作耗费大量的人力物力。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构。
本发明的目的可采用下述技术措施来实现：
本发明用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构包括相对设置在轨道上的两组秤，每组秤包括下方设置有走轮的底盘、安装在底盘的秤盘底座、安装在秤盘底座的称重传感器、架放在称重传感器上的秤盘；在两组秤中的一组秤的秤盘左右两侧中的一侧通过位移调整机构安装有驱动滚轮组，另一侧通过位移调整机构安装有测角滚轮组；在另一组秤的秤盘左右两侧通过位移调整机构各安装有一组辅助支撑滚轮组；在两组秤的一组秤上设置有用于检测两组秤之间距离的位移测量仪，在另一组秤上设置有长度测量基准；所述秤盘通过设置在其底面上的称重顶尖放置在称重传感器上。
本发明中所述的秤盘底座以相对于底盘可进行纵横两个自由度调整的结构方式与底盘相结合；所述位移调整机构是由用于驱动丝杠的调整手轮、由丝杠带动的滚轮支撑座以及相互配合的导轨、滑块组成的滑移装置组成；安装在每个秤盘底座的称重传感器均是由四个称重传感器组成，装分别设置在秤盘底座的四角处，且在每个称重传感器的安装位置处均设置有可实现称重顶尖与称重传感器的精确定位和对称重传感器进行保护的定位与保护装置。
本发明中所述的驱动滚轮组、测角滚轮组以及辅助支撑滚轮组的轮组支架均具有两维转动自由度，一维是水平转动，用于调整母线平行度，一维是倾角转动，保证滚轮与产品外形实配。
本发明在架车底盘下方设置有可实现系统处于稳定测量状态的架车秤到位固定装置。
本发明中所述的定位与保护装置包括由与秤盘底座顶面相结合的、设置有锥形定位孔的导向座和上端与秤盘底面相结合、下端插装在导向座锥形定位孔中的定位锥杆组成的定位机构，以及由与秤盘底座顶面相结合的、顶端设置有球形支撑点的支撑球柱和底面与球形支撑点相接触、上端与秤盘底面相结合支撑座组成的保护机构。
本发明的使用方法及有益效果如下：
本发明使用时秤之间距离可根据需要进行调整，定位固定装置固定并锁紧秤位置。测量时由安装在秤盘上的支撑滚轮组支撑产品，通过固定于秤盘底座的称重传感器读数和位移测量仪测量出的几何尺寸，分别计算出质量、轴向质心；质量、轴向质心测量完成后，驱动滚轮驱动产品转动，通过一周或几周的转角数据及对应称重传感器的读数变化，结合特殊的数据处理方法实现横向质心的测量。
由于本发明采用了分体式测量机构，首先有效的减小了质量质心测量设备本身的体积和重量，使得该机构本身具有加工与运输的便捷性，能够投入到实际应用中。再者，机构布置方便合理，易于调节，可满足不同地点，不同产品的测量，测量效率和测量精度大大提高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是图1中定位与保护装置9部位的局部放大图。
具体实施方式
本发明以下将结合实例(附图)作进一步描述：
如图1、图2所示，本发明用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构包括相对设置在轨道16上的两组秤，每组秤包括下方设置有走轮的底盘1、安装在底盘的秤盘底座2、安装在秤盘底座的称重传感器6、架放在称重传感器6上的秤盘3；在两组秤中的一组秤的秤盘左右两侧中的一侧通过位移调整机构安装有驱动滚轮组5，另一侧通过位移调整机构安装有测角滚轮组7；在另一组秤的秤盘左右两侧通过位移调整机构各安装有一组辅助支撑滚轮组8；在两组秤的一组秤上设置有用于检测两组秤之间距离的位移测量仪14，在另一组秤上设置有长度测量基准13；所述秤盘3通过设置在其底面上的称重顶尖15放置在称重传感器6上。
本发明中所述的秤盘底座2以相对于底盘1可进行纵横两个自由度调整的结构方式与底盘1相结合；所述位移调整机构是由用于驱动丝杠的调整手轮12、由丝杠带动的滚轮支撑座4以及相互配合的导轨、滑块组成的滑移装置组成。
安装在每个秤盘底座的称重传感器6均是由四个称重传感器6组成，分别设置在秤盘底座2的四角处，且在每个称重传感器6的安装位置处均设置有可实现称重顶尖与称重传感器的精确定位和对称重传感器进行保护的定位与保护装置9；所述的定位与保护装置9包括由与秤盘底座2顶面相结合的、设置有锥形定位孔的导向座和上端与秤盘3底面相结合、下端插装在导向座锥形定位孔中的定位锥杆组成的定位机构，以及由与秤盘底座2顶面相结合的、顶端设置有球形支撑点的支撑球柱和底面与球形支撑点相接触、上端与秤盘3底面相结合支撑座组成的保护机构(参见图3)。
本发明中所述的驱动滚轮组5、测角滚轮组7以及辅助支撑滚轮组8的轮组支架均具有两维转动自由度，一维是水平转动，用于调整母线平行度，一维是倾角转动，保证滚轮与产品外形实配。
本发明在底盘1下方设置有可实现系统处于稳定测量状态的定位固定装置11。
本发明的具体工作原理及操作方法如下：
参见图2：产品测量时，采用两组可移动秤，首先进行以下机械调整：
1、根据产品支撑部位距离调整两组秤的间距，并使用定位固定装置11锁紧固定秤体；
2、把秤盘底座2安装在底盘1，对秤盘底座2进行两自由度移动，调整产品轴线与传感器布置对称中心线基本重合后锁紧；
3、旋转手轮12使正反向丝杠旋转，移动支撑座4上滑块10沿导轨移动，调整驱动滚轮组5与测角滚轮组7的间距，同样调整另一组秤上安装的两组辅助支撑滚轮组8的间距，以适应不同产品直径要求；
4、根据产品轮廓与撑滚轮组5、7、8接触状态，调整各支撑滚轮组支架两维转动，一维水平转动，用于调整母线平行度，一维是倾角转动，保证滚轮与产品外形实配，使两者良好接触；
5、调整完毕，此时安装在架车上的秤盘底座2台面的称重传感器6通过称重顶尖15支撑秤盘3，定位与保护装置9实现称重顶尖与称重传感器的精确定位；产品放置于秤盘3的四组支撑滚轮上进行测量。
质量、轴向质心的测量：读取称重传感器读数；位移测量仪14与长度测量基准13结合测量出秤间距，导出计算所需几何尺寸，实现质量、轴向质心测量；
横向质心的测量：质量、轴向质心测量完毕，驱动滚轮组5缓慢旋转，驱动产品缓慢转动，测角滚轮组7测量出一周或几周的转角，根据各对应角度称重传感器读数变化和特殊的数据处理来实现横向质心测量。

Claims (7)

1.一种用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构，其特征在于：所述测量机构包括相对设置在轨道上的两组秤，每组秤包括下方设置有走轮的底盘(1)、安装在底盘的秤盘底座(2)、安装在秤盘底座的称重传感器(6)、架放在称重传感器(6)上的秤盘(3)；在两组秤中的一组秤的秤盘左右两侧中的一侧通过位移调整机构安装有驱动滚轮组(5)，另一侧通过位移调整机构安装有测角滚轮组(7)；在另一组秤的秤盘左右两侧通过位移调整机构各安装有一组辅助支撑滚轮组(8)；在两组秤的一组秤上设置有用于检测两组秤之间距离的位移测量仪(14)，在另一组秤上设置有长度测量基准(13)；所述秤盘(3)通过设置在其底面上的称重顶尖(15)放置在称重传感器(6)上。
2.根据权利要求1所述的用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构，其特征在于：所述的秤盘底座(2)以相对于底盘(1)可进行纵横两个自由度调整的结构方式与底盘(1)相结合。
3.根据权利要求1所述的用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构，其特征在于：所述位移调整机构是由用于驱动丝杠的调整手轮(12)、由丝杠带动的滚轮支撑座(4)以及相互配合的导轨、滑块组成的滑移装置组成。
4.根据权利要求1所述的用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构，其特征在于：安装在每个秤盘底座的称重传感器(6)均是由四个称重传感器(6)组成，装分别设置在秤盘底座(2)的四角处，且在每个称重传感器(6)的安装位置处均设置有可实现称重顶尖与称重传感器的精确定位和对称重传感器进行保护的定位与保护装置(9)。
5.根据权利要求1所述的用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构，其特征在于：所述驱动滚轮组(5)、测角滚轮组(7)以及辅助支撑滚轮组(8)的轮组支架均具有两维转动自由度，一维是水平转动，用于调整母线平行度，一维是倾角转动，保证滚轮与产品外形实配。
6.根据权利要求1所述的用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构，其特征在于：在底盘(1)下方设置有可实现系统处于稳定测量状态的定位固定装置(11)。
7.根据权利要求4所述的用于测量物体质量、三维质心的分体式测量机构，其特征在于：所述定位与保护装置(9)包括由与秤盘底座(2)顶面相结合的、设置有锥形定位孔的导向座和上端与秤盘(3)底面相结合、下端插装在导向座锥形定位孔中的定位锥杆组成的定位机构，以及由与秤盘底座(2)顶面相结合的、顶端设置有球形支撑点的支撑球柱和底面与球形支撑点相接触、上端与秤盘(3)底面相结合支撑座组成的保护机构。
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