CN106872104B - 一种用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台 - Google Patents
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Abstract
一种用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台，包括机座、升降机构一、称重传感器、测量工作台、夹具组件、桨叶支撑组件、桨叶空间姿态测量装置和打磨装置。夹具组件用于桨叶底盘的位置固定，包括V型架和压头；桨叶支撑组件用于支撑桨叶，包括升降机构二和桨叶接触球头；桨叶空间姿态测量装置包括能三维移动的激光位移传感器测量装置和倾角测量装置；倾角测量装置包括定位轴和倾角传感器，定位轴能与桨叶底盘上的底盘孔相配合。打磨装置包括六自由度机械手和打磨头。本发明既能对桨叶进行重心测量与修正；测量与修正精度高、拆卸方便；另外，还能适用于多种不同尺寸的桨叶，通用性强；进一步，还能对桨叶的任意放置空间姿态进行重心测量。
Description
技术领域
本发明涉及调距桨测量加工装置技术领域，特别是一种用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台。
背景技术
调距桨桨叶需要进行重心测量，以及对重心测量不符合要求的桨叶进行重心修正。然而，现有技术中，调距桨桨叶的重心测量及修正均存在诸多缺陷，具体分析如下。
一、重心测量
传统的测量台多为单层结构，常规的测量方法为：用三个普通传感器三点式固定于基座上，桨叶直接接触到传感器，用手动螺旋装置调整桨叶状态测量平衡。该方法存在以下问题：
1.桨叶为不规则形状，调整工作周期长，调平难度大。
2.由于传感器直接接触到桨叶，在测量过程中桨叶容易撞击称重传感器；桨叶为异形，工装的支撑点易产生滑动等因素使测量结果受到影响，重复测量时数据变化比较大。
3.每片桨叶定位安装、调整、称重、拆卸要花费近几个小时，耗时。
申请号为200920289621.0的中国专利，公开了一种船用调距桨桨叶重心测量仪，其结构为双层结构，仪器底座上装有四个液压升降机构和三个称重传感器，测量架放置在四个液压升降机构上，通过四个液压升降机构上的四对球形接触面自动定位，测量基座安装在测量架上，通过定位装置和螺钉将桨叶固定在测量基座上，再用螺钉将测量基座固定在测量架上。
上述专利的这种结构相对传统的单层结构有了较大的改进，也只有在测量状态下才会让称重传感器受力，对其起到了保护作用。但是这种测量仪仍然存在如下不足：
1.四个液压升降机构需同时工作，因而同步性难以保证，在上升和下降的过程中测量架可能会发生倾斜，不能保证称重传感器一开始就能同时受力，可能会对某一称重传感器造成过载，影响称重传感器使用寿命。
2.桨叶通过定位和螺钉安装在测量基座上，安装较麻烦。
3.可测量的桨叶种类单一，适用范围小。
4.桨叶重心测量完需将桨叶和测量基座同时拆下，待桨叶放置好再将测量基座放回并固定在测量架上，来回装拆费力耗时，工作效率低。
5.四个液压缸顶部和测量架之间球面接触，没有导向机构，不能完全保证在升降过程中测量架没有滑动。
二、重心修正
测量后不符合要求的桨叶需要进行重心位置的修正，常规的重心修正方法是对螺旋桨进行表面打磨。现有的打磨方式主要有人工打磨和专用的桨叶打磨机械进行打磨，人工打磨成本高，精度低；专用的桨叶打磨机械进行打磨则需将桨叶从测量台转移，待打磨完成后再进行重心测量，整个测量-打磨周期长，效率低，多次装夹位置变化大，测量误差大。
目前的调距桨桨叶重心测量及修正装置是两套单独的装置，也即只可对桨叶重心测量，不能进行打磨修正；或只能进行打磨修正不能进行重心测量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台，该用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台既能对桨叶进行重心测量，还能进行重心修正；测量与修正精度高、拆卸方便；另外，还能适用于多种不同尺寸的桨叶，通用性强；进一步，还能对桨叶的任意放置空间姿态进行重心测量。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台，包括机座、升降机构一、称重传感器、测量工作台、夹具组件、桨叶支撑组件、桨叶空间姿态测量装置和打磨装置。
测量工作台通过升降机构一设置在机座的正上方，测量工作台的高度能够升降。
称重传感器至少有三个，所有称重传感器均设置在位于测量工作台正下方的机座上。
夹具组件用于桨叶底盘的位置固定，夹具组件包括V型架和压头，V型架固定设置在测量工作台上，用于放置桨叶底盘；压头同轴设置在V型架的正上方，压头高度能够升降。
桨叶支撑组件设置在位于夹具组件一侧的测量工作台上，用于支撑桨叶；桨叶支撑组件包括升降机构二和桨叶接触球头；升降机构二固定设置在测量工作台上，桨叶接触球头固定设置在升降机构二的顶端。
桨叶空间姿态测量装置包括激光位移传感器测量装置和倾角测量装置。
激光位移传感器测量装置设置在背离桨叶支撑组件一侧的测量工作台上，激光位移传感器测量装置包括三维移动架和固定设置在三维移动架上的激光位移传感器；三维移动架能够带动激光位移传感器实现X、Y和Z三个方向的滑移。
倾角测量装置包括横杆、定位轴和倾角传感器；横杆的长度能够伸缩，横杆的两端各设置一根定位轴，每根定位轴均能与桨叶底盘上的底盘孔相配合，倾角传感器固定在横杆上。
打磨装置包括支架、六自由度机械手和打磨头；支架滑动设置在测量工作台上，六自由度机械手的一端固定在支架上，六自由度机械手的另一端固定所述打磨头。
还包括设置在机座和测量工作台之间的若干个导向组件。
每个导向组件均包括从内至外依次同轴设置的导向轴、直线轴承和直线轴承安装套筒；导向轴的底端固定在机座上，直线轴承内壁面与导向轴滑动连接，直线轴承外壁面或顶端与直线轴承套筒固定连接，直线轴承套筒顶端固定在测量工作台下表面。
所述V型架的V型内侧面上设置有限位槽。
所述V型架的正上方设置有位置固定的夹具压板，夹具压板的中心螺纹连接有梯形丝杆，梯形丝杠的顶端设置有手轮，梯形丝杆的底端固定设置所述压头。
倾角测量装置中的横杆包括轴套、弹簧和两根槽沟轴；弹簧内置在轴套中部，两根槽沟轴的一端均伸入轴套内并能沿轴套内壁面滑移，两根槽沟轴的另一端各设置一根所述定位轴；位于轴套内的每根槽沟轴上均设置有限位台肩，轴套上设置有与限位台肩相配合的限位螺钉或限位销。
激光位移传感器测量装置中的三维移动架包括X向导轨、Y向滑轨、Z向滑轨、X向滑块、Y向滑块和Z向滑块；Z向滑轨底端与测量工作台固定连接，Z向滑块能沿Z向滑轨进行上下滑移；Y向滑轨固定在Z向滑块上，Y向滑块能沿Y向滑轨进行滑移；X向导轨的一端固定在Y向滑块上，X向导轨的另一端指向放置于V型架上的桨叶底盘；X向滑块能沿X向导轨进行滑移，激光位移传感器固定设置在X向滑块上。
Z向滑轨和Y向滑轨上均设置有磁栅尺，Z向滑块和Y向滑块上均设置有能读取对应磁栅尺数据的磁栅尺读头。
升降机构一和升降机构二均为电动千斤顶或电动螺旋升降机。
打磨装置中的支架为龙门支架，龙门支架包括两根龙门腿柱和固定设置在两根龙门腿柱顶端的横梁组件；两根龙门腿柱底端均与机座滑动连接，六自由度机械手的一端固定设置在横梁组件的中部。
本发明采用上述结构后，具有如下有益效果：
1.上述夹具组件能将调距桨的桨叶底盘进行定位夹紧固定，另外，夹具组件中V型架的设置，一方面能使桨叶底盘进行定心对位，另一方面还能适应不同直径的桨叶底盘，从而通用性强。进一步，夹具组件安装在测量工作台上面，桨叶安装方便。
2.上述桨叶支撑组件能将调距桨的桨叶进行支撑，桨叶支撑组件中升降机构二的设置，能将调距桨的桨叶进行调平处理等，一方面能适用多种不同规格的桨叶测量，另一方面，调平完毕再通过夹具装置将桨叶底盘压紧，能防止打磨修正时的桨叶窜动。
3.上述升降机构一的设置，能带动测量工作台上下运动，保证称重传感器能同时接触测量工作台，同时受力，对称重传感器起到了保护作用。
4.上述称重传感器的设置，能够测得桨叶的重量；桨叶重量测量时采用两次测量，通过去皮的方式得出桨叶重量，再利用力矩平衡公式及三点测重心原理计算出桨叶重心的位置。
5.上述桨叶空间姿态测量装置的设置，能够对桨叶空间姿态进行测量，通过对桨叶空间姿态进行补偿，更加精确的得出桨叶的重心坐标，能大大减小桨叶重心测量误差，也大大减小了调距桨桨叶重心修正的误差。另外，倾角测量装置中的横杆伸缩设置，能适应不同直径的桨叶底盘，通用性强。
6.上述打磨装置能对重心不符合要求的桨叶进行桨叶重心修正。打磨装置中支架的滑移设置，能满足不同大小规格桨叶的重心修正。
7.上述导向组件的设置，不仅能始终保持测量工作台上下平稳，不会发生倾斜，还有效的承担了桨叶安装时对测量工作台产生的侧向冲击力，对称重传感器起到了保护作用。
附图说明
图1显示了本发明一种用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台的右侧视立体图。
图2显示了本发明一种用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台的主视图。
图3显示了本发明一种用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台的左侧视立体图。
图4显示了导向组件纵剖面(也即图2中I区)的放大结构示意图。
图5显示了夹具组件的机构示意图。
图6显示了激光位移传感器测量装置的结构示意图。
图7显示了倾角测量装置的结构示意图。
其中有：
1、机座；
2、直线模组；2.1、模组滑块；
3、导向组件；3.1、导向轴；3.2、直线轴承；3.3、直线轴承安装套筒；
4、升降机构一；
5、称重组件；5.1、称重传感器安装座；5.2、称重传感器；
6、测量工作台；
7.夹具组件；7.1、V型架；7.2、限位块；7.3、夹具压板；7.4、手轮；7.5、梯形丝杠；7.6、丝杠螺母；7.7、丝杠螺母座；7.8、压头；
8、桨叶支撑组件；8.1、电动千斤顶；8.2、千斤顶底座；8.3、电磁吸盘；8.4、桨叶接触球头；
9.1、激光位移传感器测量装置；
9.11、Z向滑轨；9.12、Z向滑块；9.13、Y向滑块；9.14、X向导轨；9.15、激光位移传感器；9.16、Y向滑轨；9.17、磁栅尺；9.18、磁栅尺读头；9.19、X向滑块；
9.2、倾角测量装置；
9.21、倾角测量传感器安装座；9.22、轴套；9.23、槽沟轴；9.24、定位轴；9.25、弹簧；9.26、倾角传感器；
10、打磨装置；
10.1、龙门腿柱；10.2、横梁组件；10.3、六自由度机械手；10.4、打磨头。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、图2和图3所示，一种用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台，包括机座1、导向组件3、升降机构一4、称重组件5、测量工作台6、夹具组件7、桨叶支撑组件8、桨叶空间姿态测量装置和打磨装置10。
测量工作台通过升降机构一设置在机座的正上方，测量工作台的高度能够升降。
升降机构一优选为电动千斤顶或电动螺旋升降机等。测量工作台、升降机构一和机座优选同轴设置。
上述升降机构一的设置，能带动测量工作台上下运动，且为一个动力源控制测量工作台的升降，因而能保证测量时，所有称重传感器5.2同时接触，均匀受力，对称重传感器起到了保护作用。
称重组件5至少有三个，本发明中优选设置为三个。三个称重组件5优选呈三角形布置在位于测量工作台正下方的机座上。
每个称重组件5均包括称重传感器安装座5.1和称重传感器5.2。
称重传感器安装座5.1为哑铃状，两端部均加工有普通螺纹孔，底端优选通过螺钉固定在机座1上，顶端安装称重传感器5.2。通过称重传感器5.2与测量工作台6接触，可以测得桨叶11的重量。桨叶重量测量时采用两次测量，通过去皮的方式得出桨叶重量，再利用力矩平衡公式及三点测重心原理可以计算出桨叶11在调距桨桨叶重心测量及修正复合平台坐标系中的重心位置。
导向组件优选有四个，分别设置在机座和测量工作台之间的四个边角处。
如图4所示，每个导向组件3均优选包括从内至外依次同轴设置的导向轴3.1、直线轴承3.2和直线轴承安装套筒3.3。
导向轴3.1优选为一根法兰轴，法兰端面通过螺钉固定在机座1上，导向轴3.1外部套有直线轴承3.2；直线轴承安装套筒3.3为一端面法兰套筒，内部为阶梯孔状，阶梯端面加工有四个普通螺纹孔，内孔安放直线轴承3.2，并通过螺钉将直线轴承3.2的法兰面固定在直线轴承安装套筒3.3的阶梯端面上；直线轴承安装套筒3.3的法兰端面通过螺钉固定在测量工作台6上。导向组件3不仅起导向作用，能始终保持测量工作台上下平稳，不会发生倾斜。同时还可以承受桨叶11安装时对测量工作台产生的侧向冲击力，对称重传感器5.2产生了保护作用。
夹具组件用于桨叶底盘的位置固定，如图5所示，夹具组件7包括V型架7.1和压头7.8，V型架固定设置在测量工作台上，用于放置桨叶底盘；压头同轴设置在V型架的正上方，压头高度能够升降。
V型架7.1主要有钢板焊接而成近似V形状，两个V型面上加工有安装基准面和普通螺纹孔，通过螺钉来安装两块尼龙材料的限位块7.2，两块限位块之间形成限位槽，用于对桨叶底盘进行限位。
V型架7.1对桨叶11底盘不仅起到支撑作用，还大致能起到自动对心功能，另一方面还能适应不同直径的桨叶底盘，从而通用性强。
压头7.8优选为一圆头矩形，其圆头压紧桨叶11底部圆盘。
压头的高度升降为现有技术，本发明中优选采用丝杆升降驱动机构来驱动压头升降。丝杆升降驱动机构包括两块夹具压板7.3、手轮7.4、梯形丝杠7.5、丝杠螺母7.6和丝杠螺母座7.7等。夹具压板7.3为一焊接件，由三块薄钢板焊接成近似V型；丝杠螺母座7.7为一长方体状，内部有一通孔，用于安装丝杠螺母7.6。丝杠螺母座7.7通过螺钉安装在两块夹具压板7.3中间；手轮7.4设置在梯形丝杠7.5顶端，压头7.8安装在梯形丝杠7.5底端。
桨叶支撑组件8设置在位于夹具组件一侧的测量工作台上，用于支撑桨叶。桨叶支撑组件优选有两个。两组桨叶支撑组件8配合夹具组件7协同工作，可将桨叶11调整到基本平衡状态。
如图2所示，每个桨叶支撑组件均包括升降机构二和桨叶接触球头8.4；升降机构二固定设置在测量工作台上，桨叶接触球头优选为铜质球头，固定设置在升降机构二的顶端。
升降机构二可以为电动千斤顶或电动螺旋升降机等。本发明中优选采用电动千斤顶8.1。
另外，上述升降机构二均优选能在测量工作台上进行滑移，从而能够适应不够类型的桨叶。
升降机构二的滑移优选设置方式为：电动千斤顶8.1的底部设置千斤顶底座8.2，千斤顶底座8.2为一长方体，中心加工有一盲圆孔和几个普通螺纹孔，盲孔内优选通过螺钉安装电磁吸盘8.3；桨叶接触球头8.4安装在电动千斤顶8.1上部。
桨叶支撑组件可以根据不同桨叶来调整支撑位置，在电磁吸盘断电的时候，桨叶支撑组件可以移动，电磁吸盘通电，桨叶支撑组件吸附在测量工作台上表面，不能移动。
桨叶空间姿态测量装置包括激光位移传感器测量装置9.1和倾角测量装置9.2。
激光位移传感器测量装置设置在背离桨叶支撑组件一侧的测量工作台上。
激光位移传感器测量装置9.1包括三维移动架和固定设置在三维移动架上的激光位移传感器9.15。
三维移动架能够带动激光位移传感器实现X、Y和Z三个方向的滑移。
如图6所示，三维移动架优选包括X向导轨9.14、Y向滑轨9.16、Z向滑轨9.11、X向滑块9.19、Y向滑块9.13和Z向滑块9.12。
Z向滑轨底端与测量工作台固定连接，Z向滑块能沿Z向滑轨进行上下滑移；Z向滑轨的顶端和底端优选各设置有一个接近开关，用于检测Z向滑块的上下极限位置。
Y向滑轨固定在Z向滑块上，Y向滑块能沿Y向滑轨进行滑移；Y向滑轨的左端和右端优选各设置有一个接近开关，用于检测Y向滑块的左右极限位置。
X向导轨的一端固定在Y向滑块上，X向导轨的另一端指向放置于V型架上的桨叶底盘；X向滑块能沿X向导轨进行滑移，激光位移传感器固定设置在X向滑块上。
X向滑轨的前端和后端优选各设置有一个接近开关，用于检测X向滑块的前后极限位置。
X向滑块沿X向导轨的前后滑移，仅在安装调速时使用，激光位移传感器移动时，X向滑块位置保持固定。
Z向滑轨和Y向滑轨上均优选通过磁栅尺安装板安装有磁栅尺9.17，Z向滑块和Y向滑块上均设置有能读取对应磁栅尺数据的磁栅尺读头9.18。
磁栅尺读头9.18能够读出激光位移传感器9.15在对应移动方向上的位移量；通过激光检测桨叶底盘上四个不同位置的点，能够计算出桨叶11在空间姿态中对应的变量。
使用时，激光位移传感器9.15仅在YZ平面内进行上下或左右移动，先在YZ平面内寻找四个对应的待测位置点，激光位移传感器依次移动至这四个待测位置点，测试出四个待测位置点与桨叶底盘上四个不同位置的点的距离值，根据这四个距离值计算出桨叶11在空间姿态中对应的变量。
如图7所示，倾角测量装置9.2包括横杆、定位轴9.24和倾角传感器9.26。
横杆的长度能够伸缩，横杆的两端各设置一根定位轴，每根定位轴均能与桨叶底盘上的底盘孔相配合，倾角传感器优选通过倾角传感器安装座9.21固定在横杆上。
上述横杆的长度伸缩为现有技术，本发明横杆优选包括轴套9.22、弹簧9.25和两根槽沟轴9.23。
弹簧内置在轴套中部，两根槽沟轴的一端均伸入轴套内并能沿轴套内壁面滑移，两根槽沟轴的另一端各设置一根所述定位轴；位于轴套内的每根槽沟轴上均设置有限位台肩，轴套上设置有与限位台肩相配合的限位螺钉或限位销。
测量时，倾角测量装置9.2安装在桨叶底盘上，两个定位轴9.24分别穿入桨叶底盘孔内，倾角传感器安装座9.21的一个侧面紧贴桨叶底盘，通过弹簧9.25的弹力支撑将倾角测量装置9.2固定在桨叶底盘上，实现桨叶11调整时的实时测量；通过倾角测量装置9.2测量的结果与激光位移传感器测量装置9.1测量的结果相结合，能够得出桨叶11任意放置的空间姿态。然后，将桨叶11的空间姿态坐标和调距桨桨叶重心测量及修正复合平台之间的坐标相互转化，从而得出桨叶11在调距桨桨叶重心测量及修正复合平台坐标系中的空间姿态，再结合称重传感器5.2测得的桨叶11在调距桨桨叶重心测量及修正复合平台坐标中的重心位置，通过补偿算法计算，可以准确得出桨叶11空间坐标系中的重心位置。
打磨装置10包括支架、六自由度机械手10.3和打磨头10.4。支架滑动设置在测量工作台上，六自由度机械手的一端固定在支架上，六自由度机械手的另一端固定打磨头。
上述支架优选为龙门支架，龙门支架包括两根龙门腿柱10.1和固定设置在两根龙门腿柱顶端的横梁组件10.2。
六自由度机械手的一端优选固定设置在横梁组件的中部。
两根龙门腿柱底端均与机座滑动连接，优选在机座的两条长侧边的边缘部位各设置一个直线模组2，每个直线模组2均为传动件，通过螺钉安装在机座1上，直线模组2通过模组滑块2.1和龙门腿柱底端通过螺钉相连接，带动打磨装置10前后移动,从而实现不同规格桨叶11的打点标记及重心修正。
称重传感器和桨叶空间姿态测量装置测量得出桨叶11在调距桨桨叶重心测量及修正复合平台坐标系中的具体位置后，计算机控制直线模组2带动打磨装置10运动到设定位置，由打磨装置10进行打磨修正重心位置。
采用本发明的复合平台，通过补偿算法计算，准确得出桨叶11空间坐标系中的重心位置的具体操作方法如下所述。
步骤1，传感器坐标系建立。
上述三个称重传感器，其中一个布置在桨叶底盘的正下方，另外两个分别布置在桨叶叶片的下方；以三个称重传感器为基础建立XY面，且以布置在桨叶底盘正下方的称重传感器为坐标原点O，沿浆叶叶片的延伸方向为X轴正方向，垂直于XY面向外为Z轴正方向，XY面内垂直于X轴向右为Y轴正方向。
步骤2，传感器坐标系中桨叶重心测量：将桨叶放置到测量面上，采用三点测重心原理计算出重心位置(X，Y)。
采用三点测重心原理计算重心位置(X，Y)的方法如下：
G＝G1+G2+G3
G×X＝G2×X2+G3×X3
G×Y＝G2×Y2+G3×Y3
式中：G为本次测量总质量，G1为称重点A测量质量、G2为称重点C测量质量、G3为称重点B测量质量；X为桨叶重心在XY平面上与Y轴之间的距离、Y为桨叶重心在XY平面上与X轴之间的距离、X2为称重点C在XY平面上与Y轴之间的距离、X3为称重点B在XY平面上与Y轴之间的距离、Y2为称重点C在XY平面上与X轴之间的距离、Y3为称重点B在XY平面上与X轴之间的距离。
步骤3，激光距离传感器距离参数测量：具体包括步骤如下。
步骤31，寻找激光测量面边缘点：浆叶底盘包括激光测量面和同轴位于激光测量面外周的浆叶安装面，激光测量面比浆叶安装面高出一个设定值a，设定值a优选不小于20mm，进一步优选为40mm。
浆叶安装面沿圆周方向均匀布置有若干个浆叶安装孔。
激光距离传感器运动平面平行于YZ面，将激光距离传感器调整到桨叶底盘范围内，从左到右移动传感器并采集激光距离传感器到桨叶底盘表面的距离，同时对比相邻测量值，当存在两相邻值差值超出设定值a，也即超出20mm时，判定此处为激光测量面边缘点，记录下第一次测得的激光测量面边缘点为C1，则点C1坐标为(Y5,Z5)，从左至右第二次测得的激光测量面边缘点为C2，则点C2坐标为(Y6,Z6)；同理再次从上到下一次进行采样测量，记录下第一次测得的激光测量面边缘点为C3，则C3坐标为(Y7,Z7)，从上至下第二次为点C4坐标为(Y8,Z8)。
步骤32，寻找激光测量面的圆心坐标：取C1、C2、C3三点，在C1、C2之间做连线并做该连线的中垂线，在C2、C3之间做连线并做该连线的中垂线，两中垂线的交点即为激光测量面的圆心，同时可以计算出激光测量面的圆心P5坐标为(Yo,Zo)，其中：
步骤33，确定测量点位置：测量点包括位于激光测量面上的四个激光面测量点和位于激光传感器运动平面上的四个激光传感器移动测量点；四个激光面测量点和四个激光传感器移动测量点一一对应。
步骤331，寻找激光距离传感器运动平面上的点P5′：将步骤32寻找的激光测量面圆心P5沿X轴投影到激光距离传感器运动平面上，则投影点为P5′，点P5′的横向和纵向坐标也为(Yo,Zo)。
步骤332，计算激光测量面的半径：根据步骤32寻找的激光测量面圆心坐标和点C4坐标，计算出激光测量面的半径R。
步骤333，确定四个激光传感器移动测量点：在激光距离传感器运动平面上，以步骤331寻找的点P5′为中心点，绘制边长为0.8R的正方形，并使正方形的上边和下边均为水平方向，则正方形的四个角点即为四个激光传感器移动测量点，四个激光传感器移动测量点从左上角开始按顺时针方向分别记为点P1′、点P2′、点P3′和点P4′；则点P1′坐标为(Yo+0.4R，Zo+0.4R)，点P2′坐标为(Yo-0.4R，Zo+0.4R)，点P3′坐标为(Yo-0.4R，Zo-0.4R)，点P4′坐标为(Yo+0.4R，Zo-0.4R)。
步骤334，确定四个激光面测量点：步骤333确定的四个激光传感器移动测量点沿X轴投影到激光测量面上，形成四个激光面测量点，四个激光面测量点从左上角开始按顺时针方向分别记为点P1、点P2、点P3和点P4。
步骤34，测定距离参数：根据步骤33确定的测量点位置，使用激光距离传感器进行距离参数测量，分别得到5个点的距离参数值，其中点P1至点P1′之间距离测得为L1、点P2至点P2′之间距离测得为L2、点P3至点P3′之间距离测得为L3、点P4至点P4′之间距离测得为L4、点P5至点P5′之间距离测得为L5。
步骤4，倾角传感器参数测量：选定桨叶底盘上方呈水平分布的两个浆叶安装孔为桨叶空间姿态中β角测量点，倾角传感器平行于两孔圆心连线放置，由此测得的角即为当前桨叶空间姿态绕X轴的旋转角β，此时，呈水平分布的两个浆叶安装孔的圆心连线称为桨叶水平线。
步骤5，桨叶空间坐标系建立：根据倾角传感器与激光距离传感器测量到的参数，建立桨叶空间坐标系；桨叶空间坐标系以步骤32寻找的激光测量面圆心P5为原点，激光测量面为Y4Z4面，垂直于激光测量面并朝向桨叶叶片方向为X4轴正方向；面向激光测量面过原点平行于步骤4所述的桨叶水平线向左为Y4轴正方向，分别垂直于X4、Y4轴且过原点并向上为Z4轴正方向。
步骤6，桨叶空间姿态参数计算：取步骤31中的两点C1、C2，根据两点间Y轴方向上的距离差L6＝|Y5-Y6|与测量值之差|L1-L2|可以得到一个直角三角形的两个边长，根据下式计算当前桨叶空间姿态绕Z轴旋转角γ：
同理，根据点P2测量值L2与点P3测量值L3差值，点P2与点P3之间Z轴方向上的距离差L7＝|Z6-Z7|根据下式计算出当前桨叶空间姿态绕Y轴旋转角α：
步骤7，桨叶重心位置计算：具体步骤如下。
步骤71，计算K值和γ′；
式中，K值为L5在桨叶坐标系中沿X4轴的修正位移；γ′为γ角的修正角度，也即为当前桨叶空间姿态绕Z4轴的旋转角。
由于计算到的γ角为绕传感器坐标系中绕Z轴的旋转角，与实际桨叶坐标系相对于传感器坐标系绕存在空间变化上的偏差，需要对这一角度进行修正，修正后变换为γ′，同理K值为L5在桨叶坐标系中位移的修正位移。
步骤72，计算桨叶坐标系中的桨叶重心位置(X4，Y4)：
X4＝Xcosγ′+Ysinγ′-K
Y4＝Xsinγ′+Ycosγ′
式中，K值和γ′取步骤71的计算结果，X和Y值取步骤2中计算出的传感器坐标系中的重心位置(X，Y)。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台，其特征在于：包括机座、升降机构一、称重传感器、测量工作台、夹具组件、桨叶支撑组件、桨叶空间姿态测量装置和打磨装置；
测量工作台通过升降机构一设置在机座的正上方，测量工作台的高度能够升降；
称重传感器至少有三个，所有称重传感器均设置在位于测量工作台正下方的机座上；
夹具组件用于桨叶底盘的位置固定，夹具组件包括V型架和压头，V型架固定设置在测量工作台上，用于放置桨叶底盘；压头同轴设置在V型架的正上方，压头高度能够升降；
桨叶支撑组件设置在位于夹具组件一侧的测量工作台上，用于支撑桨叶；桨叶支撑组件包括升降机构二和桨叶接触球头；升降机构二固定设置在测量工作台上，桨叶接触球头固定设置在升降机构二的顶端；
桨叶空间姿态测量装置包括激光位移传感器测量装置和倾角测量装置；
激光位移传感器测量装置设置在背离桨叶支撑组件一侧的测量工作台上，激光位移传感器测量装置包括三维移动架和固定设置在三维移动架上的激光位移传感器；三维移动架能够带动激光位移传感器实现X、Y和Z三个方向的滑移；
倾角测量装置包括横杆、定位轴和倾角传感器；横杆的长度能够伸缩，横杆的两端各设置一根定位轴，每根定位轴均能与桨叶底盘上的底盘孔相配合，倾角传感器固定在横杆上；
打磨装置包括支架、六自由度机械手和打磨头；支架滑动设置在测量工作台上，六自由度机械手的一端固定在支架上，六自由度机械手的另一端固定所述打磨头；
还包括设置在机座和测量工作台之间的四个导向组件；
四个导向组件分别设置在机座和测量工作台之间的四个边角处；导向组件在始终保持测量工作台上下平稳，不会发生倾斜的同时，还承担桨叶安装时对测量工作台产生的侧向冲击力，对称重传感器起保护作用；
V型架的V型内侧面上设置有限位槽。
2.根据权利要求1所述的用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台，其特征在于：每个导向组件均包括从内至外依次同轴设置的导向轴、直线轴承和直线轴承安装套筒；导向轴的底端固定在机座上，直线轴承内壁面与导向轴滑动连接，直线轴承外壁面或顶端与直线轴承套筒固定连接，直线轴承套筒顶端固定在测量工作台下表面。
3.根据权利要求1所述的用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台，其特征在于：所述V型架的正上方设置有位置固定的夹具压板，夹具压板的中心螺纹连接有梯形丝杆，梯形丝杆的顶端设置有手轮，梯形丝杆的底端固定设置所述压头。
4.根据权利要求1所述的用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台，其特征在于：倾角测量装置中的横杆包括轴套、弹簧和两根槽沟轴；弹簧内置在轴套中部，两根槽沟轴的一端均伸入轴套内并能沿轴套内壁面滑移，两根槽沟轴的另一端各设置一根所述定位轴；位于轴套内的每根槽沟轴上均设置有限位台肩，轴套上设置有与限位台肩相配合的限位螺钉或限位销。
5.根据权利要求1所述的用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台，其特征在于：激光位移传感器测量装置中的三维移动架包括X向导轨、Y向滑轨、Z向滑轨、X向滑块、Y向滑块和Z向滑块；Z向滑轨底端与测量工作台固定连接，Z向滑块能沿Z向滑轨进行上下滑移；Y向滑轨固定在Z向滑块上，Y向滑块能沿Y向滑轨进行滑移；X向导轨的一端固定在Y向滑块上，X向导轨的另一端指向放置于V型架上的桨叶底盘；X向滑块能沿X向导轨进行滑移，激光位移传感器固定设置在X向滑块上。
6.根据权利要求5所述的用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台，其特征在于：Z向滑轨和Y向滑轨上均设置有磁栅尺，Z向滑块和Y向滑块上均设置有能读取对应磁栅尺数据的磁栅尺读头。
7.根据权利要求1所述的用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台，其特征在于：升降机构一和升降机构二均为电动千斤顶或电动螺旋升降机。
8.根据权利要求1所述的用于调距桨桨叶重心测量及修正的复合平台，其特征在于：打磨装置中的支架为龙门支架，龙门支架包括两根龙门腿柱和固定设置在两根龙门腿柱顶端的横梁组件；两根龙门腿柱底端均与机座滑动连接，六自由度机械手的一端固定设置在横梁组件的中部。
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