CN106500808A - 质量质心测试台 - Google Patents

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Abstract

本发明质量质心测试台涉及一种用于测量运载火箭有效载荷质量和质心的装置。其目的是为了提供一种可靠性高的质量质心测试台。本发明质量质心测试台包括质心盘(2)和底座(1)，所述质心盘设在底座的上方，所述底座上设有至少三个称重传感器(5)，每个称重传感器上均设有压头(8)，所述质心盘上螺纹连接有与所述压头一一对应的螺杆(9)，所述螺杆的下端置于所对应的压头上，所述称重传感器均与计算机系统连接，称重传感器将测量得到的信号传给计算机系统。

Description

质量质心测试台
技术领域
本发明涉及测试测量技术领域，特别是涉及一种用于测量运载火箭有效载荷质量和质心的装置。
背景技术
有效载荷是运载火箭发射后，轨道分布或入轨的组成部分，包括上面级、卫星及支架类产品，为了提升卫星入轨精度，更有效地控制上面级的飞行姿态，需要准确地测量出有效载荷的质量、质心并配平，在配平过程中存在以下技术难题：有效载荷包括上面级、卫星及支架类产品，其装配过程为不可逆操作，一旦测量过程出现问题，需要全部拆除后重新装配测量，将导致火箭延期发射，因此需要测试台具有较高的可靠性。现有的测试台可靠性差，测量过程中容易出现反复测量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可靠性高的质量质心测试台。
本发明质量质心测试台，包括质心盘和底座，所述质心盘设在底座的上方，所述底座上设有至少三个称重传感器，每个称重传感器上均设有压头，所述质心盘上螺纹连接有与所述压头一一对应的螺杆，所述螺杆的下端置于所对应的压头上，所述称重传感器均与计算机系统连接，称重传感器将测量得到的信号传给计算机系统。
本发明质量质心测试台，其中所述称重传感器设为六个，所述压头和螺杆也均设为六个，六个所述称重传感器分别为第一称重传感器、第二称重传感器、第三称重传感器、第四称重传感器、第五称重传感器和第六称重传感器，所述第一称重传感器、第二称重传感器和第三称重传感器为主传感器系统，所述第四称重传感器、第五称重传感器和第六称重传感器为备传感器系统，主传感器系统对应的螺杆伸出质心盘的长度大于备传感器系统对应的螺杆伸出质心盘的长度，所述第一称重传感器、第二称重传感器和第三称重传感器沿所述质心盘的圆周均匀布置，所述第四称重传感器、第五称重传感器和第六称重传感器沿所述质心盘的圆周均匀布置，所述计算机系统包括主计算机系统和备计算机系统，所述主传感器系统分别与主计算机系统和备计算机系统连接，所述主传感器系统将测量得到的信号传给主计算机系统和备计算机系统，所述备传感器系统与主计算机系统和备计算机系统连接，备传感器系统将测量得到的信号传给主计算机系统和备计算机系统。
本发明质量质心测试台，其中所述底座与质心盘均呈圆环形，所述底座上设有至少两个导向定位柱，导向定位柱沿底座的圆周方向均匀布置，所述质心盘的下侧面设有与所述导向定位柱一一对应的盲孔，所述导向定位柱以伸缩的方式设置在底座上，当导向定位柱伸出时，导向定位柱的上端位于所述盲孔中且与盲孔为间隙配合，当导向定位柱缩回时，导向定位柱的上端脱离所述盲孔。
本发明质量质心测试台，其中所述导向定位柱设在底座上的具体方式为，所述底座上开设有安装孔，所述导向定位柱位于安装孔内且与安装孔为间隙配合，所述安装孔的孔壁上设有与外界相通的滑槽，所述导向定位柱上固连有把手，所述把手的另一端穿过滑槽伸到安装孔外，所述滑槽包括相互连通的竖滑槽和横滑槽，所述横滑槽位于竖滑槽上方，当把手滑动到横滑槽处时，横滑槽对把手进行上下限位。
本发明质量质心测试台，其中所述底座的下侧面设有多个垫铁，所述垫铁沿底座的圆周方向均匀布置。
本发明质量质心测试台，其中所述称重传感器包括称重仪表和传感器件，所述传感器件将称重仪表所测得的质量转化为电信号并传给计算机系统。
本发明质量质心测试台包括质心盘和底座，所述底座上设有至少三个称重传感器，每个称重传感器上均设有压头，所述质心盘上螺纹连接有与所述压头一一对应的螺杆，所述螺杆的下端置于所对应的压头上，螺杆将质心盘的重量通过压头传递给称重传感器，称重传感器将测量得到的信号传给计算机系统，整个测试台可靠性高。
本发明质量质心测试台中的计算机系统包括主计算机系统和备计算机系统，相应的，设有主传感器系统和备传感器系统，所述主传感器系统分别与主计算机系统和备计算机系统连接，所述备传感器系统与主计算机系统和备计算机系统连接，主传感器系统在测量过程中能够将信号传给主、备计算机系统，备传感器系统在测量过程中也能够将信号传给主、备计算机系统，也就是说主计算机系统可以控制主或备传感器系统，备计算机系统也可以控制主或备传感器系统完成测量工作。这样，当主系统或备系统中出现零部件损坏时，可以切换至另一套系统，也可以只切换计算机系统或传感器系统，继续进行后续测量工作，不需要重复之前的测量工作。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明质量质心测试台的结构示意图；
图2为本发明质量质心测试台中的称重传感器、压头以及螺杆的局部放大图；
图3为本发明质量质心测试台中的导向定位柱的结构示意图；
图4为本发明质量质心测试台中的主传感器系统、备传感器系统与主计算机系统、备计算机系统的连接关系图；
图5为本发明质量质心测试台中的主传感器系统与主计算机系统的连接关系图；
图6为本发明质量质心测试台中的装配误差定义示意图。
具体实施方式
如图1所示，并结合图2所示，本发明质量质心测试台包括质心盘2和底座1，所述质心盘2设在底座1的上方，所述底座1上设有至少三个称重传感器5，每个称重传感器5上均设有压头8，所述质心盘2上螺纹连接有与所述压头8一一对应的螺杆9，所述螺杆9的下端置于所对应的压头8上，所述称重传感器5均与计算机系统连接，称重传感器5将测量得到的信号传给计算机系统。
本发明质量质心测试台，其中所述称重传感器5设为六个，所述压头8和螺杆9也均设为六个，六个所述称重传感器5分别为第一称重传感器、第二称重传感器、第三称重传感器、第四称重传感器、第五称重传感器和第六称重传感器，所述第一称重传感器、第二称重传感器和第三称重传感器为主传感器系统，所述第四称重传感器、第五称重传感器和第六称重传感器为备传感器系统，主传感器系统对应的螺杆9伸出质心盘2的长度大于备传感器系统对应的螺杆9伸出质心盘2的长度，所述第一称重传感器、第二称重传感器和第三称重传感器沿所述质心盘2的圆周均匀布置，所述第四称重传感器、第五称重传感器和第六称重传感器沿所述质心盘2的圆周均匀布置。
上述称重传感器5布置在底座1上的具体方式如下：在底座1的上侧面设有3个固定块6，每个固定块6上设有一个主传感器系统中的称重传感器5和一个备传感器系统中的称重传感器5，在本实施例中，第一称重传感器和第四称重传感器、第二称重传感器和第五称重传感器、第三称重传感器和第六称重传感器分别两两设在3个固定块6上。
所述称重传感器5包括称重仪表和传感器件，所述传感器件将称重仪表所测得的质量转化为电信号并传给计算机系统。
如图4所示，所述计算机系统包括主计算机系统和备计算机系统，所述主传感器系统分别与主计算机系统和备计算机系统连接，所述主传感器系统将测量得到的信号传给主计算机系统和备计算机系统，所述备传感器系统与主计算机系统和备计算机系统连接，备传感器系统将测量得到的信号传给主计算机系统和备计算机系统。
如图5所示，主传感器系统包括3个称重传感器、3个电源适配器以及1个直流电源，其中称重传感器5包括称重仪表和传感器件，因此3个称重传感器包括3个传感器件和3个称重仪表，3个传感器件分别为第一传感器件、第二传感器件和第三传感器件，3个称重仪表分别为第一称重仪表、第二称重仪表和第三称重仪表，3个电源适配器分别为第一电源适配器、第二电源适配器和第三电源适配器。
主计算机系统包括1个工控机、1个显示器和1个打印机，直流电源分别通过3个电源适配器为3个称重传感器供电，3个称重传感器将测量得到的信号传给主计算机系统中的工控机，工控机分别与显示器和打印机连接，显示器用来显示测量结果，打印机用来将测量结果打印出来。
备传感器系统与主传感器系统的结构相同，备计算机系统与主计算机系统的结构相同。主传感器系统和备计算机系统的连接方式与主传感器系统和主计算机系统的连接方式相同，备传感器系统和主计算机系统/备计算机系统的连接方式与主传感器系统和主计算机系统的连接方式相同。
本发明质量质心测试台，其中所述底座1与质心盘2均呈圆环形，所述底座1上设有至少两个导向定位柱3，在本实施例中，设有两个导向定位柱3，两个导向定位柱3沿底座1的圆周方向均匀布置，所述质心盘2的下侧面设有与所述导向定位柱3一一对应的盲孔，所述导向定位柱3以伸缩的方式设置在底座1上，当导向定位柱3伸出时，导向定位柱3的上端位于所述盲孔中且与盲孔为间隙配合，当导向定位柱3缩回时，导向定位柱3的上端脱离所述盲孔。
如图3所示，所述导向定位柱3设在底座1上的具体方式为，所述底座1上开设有安装孔，所述导向定位柱3位于安装孔内且与安装孔为间隙配合，所述安装孔的孔壁上设有与外界相通的滑槽，所述导向定位柱3上固连有把手31，所述把手31的另一端穿过滑槽伸到安装孔外，所述滑槽包括相互连通的竖滑槽10和横滑槽11，所述横滑槽11位于竖滑槽10上方，当把手31滑动到横滑槽11处时，横滑槽11对把手31进行上下限位。
本发明质量质心测试台，其中所述底座1的下侧面设有多个垫铁4，所述垫铁4沿底座1的圆周方向均匀布置，通过调整垫铁4能够调整底座1的水平度。
本发明质量质心测试台包括质心盘2和底座1，所述底座1上设有多个称重传感器5，每个称重传感器5上均设有压头8，所述质心盘2上螺纹连接有与所述压头一一对应的螺杆9，所述螺杆9的下端置于所对应的压头8上，螺杆9将质心盘2的重量通过压头8传递给称重传感器5，称重传感器5将测量得到的信号传给计算机系统，整个测试台可靠性高。
本发明质量质心测试台中的计算机系统包括主计算机系统和备计算机系统，相应的，设有主传感器系统和备传感器系统，所述主传感器系统分别与主计算机系统和备计算机系统连接，所述备传感器系统与主计算机系统和备计算机系统连接，主传感器系统在测量过程中能够将信号传给主、备计算机系统，备传感器系统在测量过程中也能够将信号传给主、备计算机系统，也就是说主计算机系统可以控制主或备传感器系统，备计算机系统也可以控制主或备传感器系统完成测量工作。这样，当主系统或备系统中出现零部件损坏时，可以切换至另一套系统，也可以只切换计算机系统或传感器系统，继续进行后续测量工作，不需要重复之前的测量工作。
下面介绍一下本发明中的主传感器系统与备传感器系统的切换过程：在安装时，通过调整垫铁4来调整底座1的水平度，通过调整主传感器系统对应的螺杆9伸出质心盘2的长度来调整质心盘2的水平度(与此同时，也调整备传感器系统对应的螺杆9伸出质心盘2的长度，以便切换到备传感器系统时，质心盘2也能维持良好的水平度)，并且使主传感器系统对应的螺杆9伸出质心盘2的长度大于备传感器系统对应的螺杆9伸出质心盘2的长度，此时主传感器系统工作，需要切换时，将多台升降机7布置在底座1的上侧面，多台升降机7沿底座1的圆周均匀布置，为了方便升降机7的布置，底座1的上侧面设有容纳升降机7的凹台，在启动升降机7之前，拖动导向定位柱3的把手31沿竖滑槽10向上将导向定位柱3伸出，直至将把手31转到横滑槽11处，此时导向定位柱3的上端位于质心盘2下侧面的盲孔中，接着启动升降机7，在升降机7的作用下，质心盘2向上升起，待质心盘2升到一定高度，将主传感器系统的压头8从底座1上取下来，之后再在升降机7的作用下将质心盘2降下，此时，备传感器系统对应的螺杆9压在备传感器系统的压头8上，完成主传感器系统与备传感器系统的切换。最后再将导向定位柱3缩回，即导向定位柱3的上端从质心盘2下侧面的盲孔中脱离。在质心盘2上升和下降的过程中，由于导向定位柱3的导向定位作用，备传感器系统对应的螺杆9能够准确地压在备传感器系统的压头8上，不会产生偏移，同时也保证了质心盘2的水平度。
本发明在具体的测量过程中，(1)垫铁4用于底座1调平，称重传感器5对应的螺杆9用于质心盘2调平，质心盘2最终水平度≯0.2mm。(2)主备计算机系统实时通信，每次保存数据时，同时更新主备计算机系统的数据库。(3)如图6所示，装配误差包括支架类产品上下端面同轴度及平面度(均为矢量值)，质心测量结果剔除该误差。误差Y向影响值为：r·cosθ+H0·cosα·cosβ，误差Z向影响值为：r·sinθ+H0·cosα·sinβ。
表1误差参数表
名称 代号 单位
横移距离 r mm
横移方向 θ °
偏斜夹角 α °
偏斜方向 β °
质心高度 H0 mm
综上所述，本发明具有如下特点：
(1)测试台设计有主、备两套测量系统，主测量系统包括主计算机系统和主传感器系统，备测量系统包括备计算机系统和备传感器系统。
(2)主或备测量系统均可以单独完成质量质心测量，当系统中出现零部件损坏时，可以切换至另一套系统，也可以只切换计算机系统或传感器系统，继续进行后续测量工作，不需要重复之前测量工作，即主计算机系统可以控制主或备传感器系统，备计算机系统也可以控制主或备传感器系统完成测量工作。
(3)使用标准砝码对测试台进行质量测量精度、质心测量精度整体标定，提高系统测量精度。
(4)使用测量设备测量出支架类产品的装配误差，质心测量结果减掉该误差。
本发明的有益效果如下：
1)质量测量精度<1‰，质心测量精度<φ2mm。
2)实现了双系统交叉冗余，提高了系统的可靠性。
3)数据实时传输备份，实现了系统切换后连续测量。
4)有效消除了测量结果中产品自身的装配误差。
5)设计具有热备份冗余系统的质量质心测试台，提高设备可靠性。
6)实现连续测量。
7)提高测量精度，减小主备测量系统切换导致的测量误差。
8)消除测量结果中的装配误差。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种质量质心测试台，其特征在于：包括质心盘(2)和底座(1)，所述质心盘设在底座的上方，所述底座上设有至少三个称重传感器(5)，每个称重传感器上均设有压头(8)，所述质心盘上螺纹连接有与所述压头一一对应的螺杆(9)，所述螺杆的下端置于所对应的压头上，所述称重传感器均与计算机系统连接，称重传感器将测量得到的信号传给计算机系统。
2.根据权利要求1所述的质量质心测试台，其特征在于：所述称重传感器(5)设为六个，所述压头(8)和螺杆(9)也均设为六个，六个所述称重传感器分别为第一称重传感器、第二称重传感器、第三称重传感器、第四称重传感器、第五称重传感器和第六称重传感器，所述第一称重传感器、第二称重传感器和第三称重传感器为主传感器系统，所述第四称重传感器、第五称重传感器和第六称重传感器为备传感器系统，主传感器系统对应的螺杆(9)伸出质心盘(2)的长度大于备传感器系统对应的螺杆伸出质心盘的长度，所述第一称重传感器、第二称重传感器和第三称重传感器沿所述质心盘的圆周均匀布置，所述第四称重传感器、第五称重传感器和第六称重传感器沿所述质心盘的圆周均匀布置，所述计算机系统包括主计算机系统和备计算机系统，所述主传感器系统分别与主计算机系统和备计算机系统连接，所述主传感器系统将测量得到的信号传给主计算机系统和备计算机系统，所述备传感器系统与主计算机系统和备计算机系统连接，备传感器系统将测量得到的信号传给主计算机系统和备计算机系统。
3.根据权利要求2所述的质量质心测试台，其特征在于：所述底座(1)与质心盘(2)均呈圆环形，所述底座上设有至少两个导向定位柱(3)，导向定位柱沿底座的圆周方向均匀布置，所述质心盘的下侧面设有与所述导向定位柱一一对应的盲孔，所述导向定位柱以伸缩的方式设置在底座上，当导向定位柱伸出时，导向定位柱的上端位于所述盲孔中且与盲孔为间隙配合，当导向定位柱缩回时，导向定位柱的上端脱离所述盲孔。
4.根据权利要求3所述的质量质心测试台，其特征在于：所述导向定位柱(3)设在底座(1)上的具体方式为，所述底座上开设有安装孔，所述导向定位柱位于安装孔内且与安装孔为间隙配合，所述安装孔的孔壁上设有与外界相通的滑槽，所述导向定位柱上固连有把手(31)，所述把手的另一端穿过滑槽伸到安装孔外，所述滑槽包括相互连通的竖滑槽(10)和横滑槽(11)，所述横滑槽位于竖滑槽上方，当把手滑动到横滑槽处时，横滑槽对把手进行上下限位。
5.根据权利要求4所述的质量质心测试台，其特征在于：所述底座(1)的下侧面设有多个垫铁(4)，所述垫铁沿底座的圆周方向均匀布置。
6.根据权利要求5所述的质量质心测试台，其特征在于：所述称重传感器(5)包括称重仪表和传感器件，所述传感器件将称重仪表所测得的质量转化为电信号并传给计算机系统。
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