CN103604469A - 一种具有冗余功能的质量质心测量系统 - Google Patents

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卢志辉
孙志杨
薄悦
武艺泳
游广飞
陈超
杨洪涛
乔永强
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Abstract

一种具有冗余功能的质量质心测量系统包括机械和测控两个部分，所述机械部分包括秤盘，环绕秤盘周边以均布的方式支撑在秤盘下方的若干个支撑腿，且在每个支撑腿上分别设置有与秤盘底面相应位置处设置的称重顶尖相配合的称重传感器、用于秤盘定位的定位销、以及用于调节秤盘高度的升降器；所述的测控部由若干独立的测量单元构成，各测量单元之间数据共享，相互作为备用单元形成冗余，又可以形成交叉冗余；每个测量单元包括三个沿圆周均匀分布的称重顶尖、称重传感器和配套的称重数据采集仪表、用于控制和数据处理的计算机，形成多组独立的能够对被测物体实现质量和质心的不间断测量的测量单元。

Description

一种具有冗余功能的质量质心测量系统
技术领域
    本发明涉及一种用于对物体质量质心进行测量技术，具体说是涉及一种具有冗余功能的质量质心测量系统。
背景技术
在航天航空等领域，为了更好的控制和调整一些物体的运动规律及运动姿态，通常要求对其质量特性进行测量，且很多情况下，在产品生产装配过程中，要求对产品的测量是不间断的，这就要求测量设备要有很高的可靠性和低的故障率。
目前，在质量质心测量设备中，为了提高测量设备的可靠性，减小故障造成的影响，通常采用更换称重传感器或者采用称重传感器叠加布置的方法。其中更换传感器需要花费较长的时间周期，造成测量过程中断，且更换后传感器的位置与更换前很难保证一致，影响测量精度；采用两个称重传感器上下叠加的方法，因串联两个传感器受到的压力一致，其中一个传感器作为备用，同属一种设置冗余的措施，但这种方法由于两个传感器都受到载荷发生形变，和使用一个传感器相比，测量结构的刚度明显下降，十分影响物体质心位置的测量精度。
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，为了满足在线检测不间断测量的需求，提高当前质量质心测量系统的可靠性，而提供一种具有冗余功能的质量质心测量系统。该测量系统机械结构布置合理，操作便捷，结构稳定性好，刚度高，测量精度容易得到保证，冗余功能使得系统因出现故障造成测量中断的概率极低。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的具有冗余功能的质量质心测量系统包括机械和测控两个部分，所述机械部分包括秤盘，环绕秤盘周边以均布的方式支撑在秤盘下方的若干个支撑腿，且在每个支撑腿上分别设置有与秤盘底面相应位置处设置的称重顶尖相配合的称重传感器、用于秤盘定位的定位销、以及用于调节秤盘高度的升降器；所述的测控部由若干独立的测量单元构成，各测量单元之间数据共享，相互作为备用单元形成冗余，又可以形成交叉冗余，一个测量单元发生故障，备用单元可立即启动，备用测量单元的数目根据实际情况具体设计；每个测量单元包括三个沿圆周均匀分布的称重顶尖、称重传感器和配套的称重数据采集仪表、用于控制和数据处理的计算机，形成多组独立的能够对被测物体实现质量和质心的不间断测量的测量单元。
本发明中所述支撑腿为六个，分别设置在六个支撑腿上的升降器以均布的六点支撑方式支撑在秤盘下方，分别设置在六个支撑腿上的定位销的上端分别穿装在设置在秤盘周边相应位置处的定位销孔中；分别设置在六个支撑腿上的称重传感器以其中间隔设置的三个称重传感器和相应的间隔设置在秤盘底面周边的三个称重顶尖以及配套的称重数据采集仪表、用于控制和数据处理的计算机构成一个独立的测量单元。
本发明中所述升降器采用液压或者螺旋副来实现。
本发明环绕秤盘底面周边以均布的方式设置有与称重传感器数量相同、位置相对应的六为长度可调的伸缩式结构的称重顶尖，且所述的称重顶尖通过螺纹连接的方式旋装在秤盘底面周边。
本发明技术方案的特点主要体现在两个方面：
一，测量系统设置了多组测量单元，它们之间数据共享，相互作为备用单元形成冗余，多个测量单元又可以形成交叉冗余，大大提高了测量系统的可靠性，能够实现在线检测和不间断的测量工作；每个测量单元都可以完成测量工作。测量系统配置多组测量单元，测量单元之间数据共享，一个测量单元损坏，另一个测量单元可以立即启用，继承共享的测量数据，继续进行测量工作。测量单元之间还可以形成交叉冗余，情况需要，多组测量单元可以拼搭出一组无故障的测量单元，大大提高系统的可靠性，能够实现在线监测和不间断的测量。为了便于说明，示意图中画出两组测量单元。
二，测量系统的机械结构布置合理，测量操作方便，整体稳定性好，秤盘与称重传感器相对位置稳定，测量精度能够得到保证。具体讲，测量系统设计有六个升降器，在不测量或者放置被测物体时，六个升降器顶起秤盘，对秤盘形成六点支撑，结构十分稳定，定位销穿过秤盘和支撑腿上的定位销孔，保证秤盘相对称重传感器的位置不变，提高测量精度和准确性。测量时，调整升降器，使得秤盘下的称重顶尖压在称重传感器上，拔出定位销，即可测量，称重数据采集仪表采集到称重传感器上的压力值，根据静力学原理，由计算机计算出被测物体的质量及质心；测量中一组测量单元出现故障，可立即启用备用的测量单元，实现在线检测和不间断的测量工作，整个过程操作便捷。称重顶尖与秤盘螺纹连接，通过改变旋入长度调整称重顶尖到称重传感器的距离，距离最近的单元为当时测量所将采用的测量单元。升降器是一种能升高或者降低秤盘的升降结构，可以采用液压或者螺旋副等方式实现。
本发明的工作原理以及有益效果如下：
由于本发明的机械部件和测控部分存在冗余，大大增强了系统的可靠性，测量系统机械结构布置合理，保证了整体的稳定性和测量精度，十分适用于要求实现在线检测和对被测物体不间断测量的场合。与上述现有技术相比，采用配置多组测量单元的方法，测量结构的稳定性和刚度性能优异，使得测量系统的精度更易保证，冗余功能使得测量系统故障率更低，极大程度上避免了因故障造成测量中断的现象，能够实现在线检测，对被测物体不间断的测量。
附图说明
图1为本发明的机械结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图1、图2中序号：1.被测物体，2.秤盘，3.称重顶尖，4.称重传感器，5.支撑腿，6.定位销，7.升降器。
图3为本发明的测控方案示意图。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：
如图1、2所示，本发明的具有冗余功能的质量质心测量系统包括机械和测控两个部分，所述机械部分包括秤盘（2），环绕秤盘周边以均布的方式支撑在秤盘下方的六个支撑腿（5），且在每个支撑腿（5）上分别设置有与秤盘（2）底面相应位置处设置的称重顶尖（3）相配合的称重传感器（4）、用于秤盘（2）定位的定位销（6）、以及用于调节秤盘（2）高度的升降器（7）；所述的测控部由若干独立的测量单元构成，各测量单元之间数据共享，相互作为备用单元形成冗余，又可以形成交叉冗余，一个测量单元发生故障，备用单元可立即启动，备用测量单元的数目根据实际情况具体设计；每个测量单元包括三个沿圆周均匀分布的称重顶尖（3）、称重传感器（4）和配套的称重数据采集仪表、用于控制和数据处理的计算机，形成多组独立的能够对被测物体（1）实现质量和质心的不间断测量的测量单元。
本发明中分别设置在六个支撑腿上的升降器（7）以均布的六点支撑方式支撑在秤盘（2）下方，分别设置在六个支撑腿上的定位销（6）的上端分别穿装在设置在秤盘（2）周边相应位置处的定位销孔中；分别设置在六个支撑腿上的称重传感器（4）以其中间隔设置的三个称重传感器（4）和相应的间隔设置在秤盘底面周边的三个称重顶尖（3）以及配套的称重数据采集仪表、用于控制和数据处理的计算机构成一个独立的测量单元；所述升降器采用液压或者螺旋副来实现。
本发明环绕秤盘底面周边以均布的方式设置有与称重传感器（4）数量相同、位置相对应的六为长度可调的伸缩式结构的称重顶尖（3），且所述的称重顶尖通过螺纹连接的方式旋装在秤盘底面周边。
测量时，调整升降器（7），使秤盘（2）下降，其下面的三个称重顶尖（3）压在沿着圆周均匀分布的称重传感器（4）上，拔出定位销（6），由图3示意，称重数据仪表采集称重传感器（4）的压力数据，按照静力学原理，由计算机算出被测物体（1）的质量和质心。当测量单元1出现故障时，立即启用测量单元2，调整测量单元2称重顶尖（3）的长度，使其压在对应称重传感器（4）上，测量单元2通过共享继承测量单元1测取的数据，继续进行测量工作。

Claims (4)

1.一种具有冗余功能的质量质心测量系统，其特征在于：所述质量质心测量系统包括机械和测控两个部分，所述机械部分包括秤盘（2），环绕秤盘周边以均布的方式支撑在秤盘下方的若干个支撑腿（5），且在每个支撑腿（5）上分别设置有与秤盘（2）底面相应位置处设置的称重顶尖（3）相配合的称重传感器（4）、用于秤盘（2）定位的定位销（6）、以及用于调节秤盘（2）高度的升降器（7）；所述的测控部由若干独立的测量单元构成，各测量单元之间数据共享，相互作为备用单元形成冗余；每个测量单元包括三个沿圆周均匀分布的称重顶尖（3）、称重传感器（4）和配套的称重数据采集仪表、用于控制和数据处理的计算机，形成多组独立的能够对被测物体（1）实现质量和质心的不间断测量的测量单元。
2.根据权利要求1所述的具有冗余功能的质量质心测量系统，其特征在于：所述支撑腿（5）为六个，分别设置在六个支撑腿上的升降器（7）以均布的六点支撑方式支撑在秤盘（2）下方，分别设置在六个支撑腿上的定位销（6）的上端分别穿装在设置在秤盘（2）周边相应位置处的定位销孔中；分别设置在六个支撑腿上的称重传感器（4）以其中间隔设置的三个称重传感器（4）和相应的间隔设置在秤盘底面周边的三个称重顶尖（3）以及配套的称重数据采集仪表、用于控制和数据处理的计算机构成一个独立的测量单元。
3.根据权利要求1所述的具有冗余功能的质量质心测量系统，其特征在于：环绕秤盘底面周边以均布的方式设置有与称重传感器（4）数量相同、位置相对应的六为长度可调的伸缩式结构的称重顶尖（3），且所述的称重顶尖通过螺纹连接的方式旋装在秤盘底面周边。
4.根据权利要求1所述的具有冗余功能的质量质心测量系统，其特征在于：所述升降器（7）采用液压或者螺旋副来实现。
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