CN105486454B - 一种激光惯组产品质心的测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种激光惯组产品质心的测量方法，首先将3个力传感器放置在三坐标测量仪上，并根据激光惯组建立三维坐标系，然后将激光惯组的一个平面放在3个力传感器上，分别读取力传感器放置激光惯组及空载下的读数，同时测量力传感器与激光惯组接触点坐标，再将激光惯组另一个平面放在3个力传感器上，分别读取力传感器放置激光惯组及空载下的读数，同时测量力传感器与激光惯组接触点坐标，进而得到一次测量激光惯组质心坐标，最后将多次测量的质心坐标取均值并作为最终激光惯组质心坐标。本发明方法通过测量待测激光惯组的重力分配及接触点坐标，计算得到待测激光惯组的质心坐标，与现有技术相比实现简单、易于操作、精度高。

Description

一种激光惯组产品质心的测量方法
技术领域
本发明涉及一种产品质心测量方法，特别是一种激光惯组产品质心的测量方法。
背景技术
激光惯组是一种能够测量载体角速度和视加速度的精密仪器，其已成功应用于运载火箭、导弹、卫星、飞机、船舶以及其它民用领域，为运载火箭、导弹、卫星、飞机、船舶等提供角速度和视加速度信息。在激光惯组中重要仪表均安装在激光惯组本体上，而激光惯组本体组件通过几个对称均匀分布的减振器安装在箱体上。在实际场景中，激光惯组的应用要求激光惯组本体组件质心与其几何中心高度一致，否则会影响系统精度，目前，对惯组本体质心的测量仅仅是在建模软件内进行理论计算，而实际情况往往与理论值有一定偏差，无法达到实际所需要的精度，因此需要根据实际情况发明一种对不同规格激光惯组本体的质心进行测量的方法。
现有的质量质心测量方法包括悬挂法、复摆测量法。悬挂法是利用自由悬挂时质心必然通过悬挂点垂直面的原理来确定质心位置的方法，该方法只适用于小型设备，且精度不高；复摆测量法是利用复摆摆动原理进行测量的方法，通过两次不同摆幅的摆动测量计算出高度方向质心坐标，该方法只能进行装备高度方向的质心坐标测量，且试验过程复杂、操作步骤多、误差较大且安全性差，不能满足激光惯组及本体质心测量的要求。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种通过利用三坐标测量仪、静力传感器测试待测激光惯组的重力分配及接触点坐标，进而计算得到质心坐标的激光惯组产品质心的测量方法。
本发明的技术解决方案是：一种激光惯组产品质心的测量方法，包括如下步骤：
(1)将3个力传感器放置在三坐标测量仪的大理石平台上，分别对3个力传感器通电直至力传感器零漂稳定后将力传感器数值归零；
(2)将激光惯组本体组件一面朝上摆放，以激光惯组本体组件左下角顶点为原点、底面为XOY面、竖直方向为Z轴建立三维坐标系OXYZ，并在激光惯组本体组件上做好标记；
(3)将激光惯组本体组件的OXY平面放在3个力传感器的半球面敏感部件上，读取三个力传感器的读数分别为F1、F2、F3，取下激光惯组本体组件且不挪动力传感器位置，再次读取力传感器读数为f1、f2、f3；其中，力传感器的敏感部件为半球面，与激光惯组本体组件接触时为点接触；
(4)使用三坐标测量仪测量步骤(3)中三个力传感器与激光惯组本体组件接触点在坐标系OXY中的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)；
(5)将三个力传感器归零，然后将激光惯组本体组件OYZ平面放在3个力传感器的半球面敏感部件上，读取三个力传感器的读数分别为F4、F5、F6，取下激光惯组本体组件且不挪动力传感器，再次读取力传感器读数为f4、f5、f6；
(6)使用三坐标测量仪测出步骤(5)中三个力传感器与激光惯组本体接触点在坐标系OYZ中的坐标分别为(y4,z4)、(y5,z5)、(y6,z6)；
(7)计算出激光惯组本体组件质心坐标(xi,yi,zi)为
其中，i＝1，2，3…N，N为正整数且i的初值为1；
(8)将力传感器数值归零，i＝i+1，重复步骤(3)-步骤(7)直至i＝N，取N次激光惯组本体组件质心坐标平均值为
将作为最终的激光惯组本体组件质心坐标。
所述的N＝6。
所述的步骤(3)或步骤(5)中三个力传感器之间的距离相等。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明方法通过利用质心反应法对惯组本体组件质心进行测量，相对现有的其他质心测量方法，具有操作方便，结构简单，精度高等优点；
(2)本发明方法通过利用三坐标测量仪、三个简易的静力传感器测试待测激光惯组的重力分配及接触点坐标，进而计算得到待测激光惯组的质心坐标，与现有的测量技术相比，实现简单、工作量小；
(3)本发明方法使用的力传感器的敏感部件为半球面，其与本体平面的接触方式为点接触，从而能够更加精确的测量出接触点的坐标，能够更准确的测出本体在三个力传感器上的质量分布，减少了最终结果的不确定性误差。
附图说明
图1为本发明一种激光惯组产品质心的测量方法原理流程图；
图2为本发明一种激光惯组产品质心的测量方法中激光惯组本体组件、力传感器、三坐标测量仪位置关系图。
具体实施方式
本发明针对现有技术的不足，提出一种激光惯组产品质心的测量方法，使用质心反应法测量激光惯组本体的质心，即通过用三点支撑被测激光惯组产品激光，三点所受的力相对于某条轴的力矩和等于质心相对于某条轴的力矩，进而得到质心的位置坐标，下面结合附图对本发明方法进行详细说明，如图1所示本发明方法通过如下步骤实现：
(1)如图2所示将3个力传感器配套连接好，放置在三坐标测量仪的大理石平台上，通电15min待力传感器零漂稳定后，按“O”键将数值归零；
(2)将惯组本体组件正面朝上摆放，以左下角顶点为原点，建立三维坐标系OXYZ如图2所示，并在惯组本体上做好标记，然后将激光惯组本体的OXY平面放在3个力传感器的敏感部件上(3个力传感器之间的距离大致相等即可)，用三坐标测量仪分别在平面OXZ、平面OYZ上取8点作为X轴和Y轴建立坐标系OXY(任意取的8个测量点均匀布满平面即可)；
(3)读取三个力传感器的读数分别为F1,F2,F3，取下激光惯组本体且不能挪动力传感器位置，再次读取力传感器读数为f1，f2，f3，其中，力传感器的读数包括正负号；
(4)利用三坐标测量仪测出三个传感器与激光惯组本体接触点(力传感器的敏感部件为半球面，与本体接触为点接触)在坐标系OXY中的坐标分别为(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)；其中，在传感器的半球面敏感部件上测量数点，通过测量的点拟合出来的球面中心即为接触点在坐标系OXY中的坐标。
(5)按“O”键将传感器数值归零，将激光惯组本体OYZ平面放在3个力传感器的敏感部件上，用三坐标测量仪分别在平面OXY、平面OXZ上取8点作为Y轴和Z轴建立坐标系OYZ；
(6)读取三个力传感器的读数分别为F4,F5,F6，取下激光惯组本体且不能挪动力传感器，再次读取力传感器读数为f4，f5，f6，其中，力传感器的读数包括正负号；
(7)利用三坐标测量仪测出三个传感器与本体接触点在坐标系OYZ中的坐标分别为(y4,z4)，(y5,z5)，(y6,z6)。
(8)利用如下公式可以计算出激光惯组本体质心坐标(x0,y0,z0)为
取6次平均值作为惯组本体质心坐标为
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种激光惯组产品质心的测量方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将3个力传感器放置在三坐标测量仪的大理石平台上，分别对3个力传感器通电直至力传感器零漂稳定后将力传感器数值归零；
(2)将激光惯组本体组件一面朝上摆放，以激光惯组本体组件左下角顶点为原点、底面为XOY面、竖直方向为Z轴建立三维坐标系OXYZ，并在激光惯组本体组件上做好标记；
(3)将激光惯组本体组件的OXY平面放在3个力传感器的半球面敏感部件上，读取三个力传感器的读数分别为F1、F2、F3，取下激光惯组本体组件且不挪动力传感器位置，再次读取力传感器读数为f1、f2、f3；其中，力传感器的敏感部件为半球面，与激光惯组本体组件接触时为点接触；
(4)使用三坐标测量仪测量步骤(3)中三个力传感器与激光惯组本体组件接触点在坐标系OXY中的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)；
(5)将三个力传感器归零，然后将激光惯组本体组件OYZ平面放在3个力传感器的半球面敏感部件上，读取三个力传感器的读数分别为F4、F5、F6，取下激光惯组本体组件且不挪动力传感器，再次读取力传感器读数为f4、f5、f6；所述的步骤(3)或步骤(5)中三个力传感器之间的距离相等
(6)使用三坐标测量仪测出步骤(5)中三个力传感器与激光惯组本体接触点在坐标系OYZ中的坐标分别为(y4,z4)、(y5,z5)、(y6,z6)；
(7)计算出激光惯组本体组件质心坐标(xi,yi,zi)为
其中，i＝1，2，3…N，N为正整数且i的初值为1；
(8)将力传感器数值归零，i＝i+1，重复步骤(3)-步骤(7)直至i＝N，取N次激光惯组本体组件质心坐标平均值为
将作为最终的激光惯组本体组件质心坐标；所述的N＝6。
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