CN114777998A - 质心测量装置和质心测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种质心测量装置和质心测量系统。其中，质心测量装置，包括：横梁；两个旋转测量结构，间隔设置于横梁上，每个旋转测量结构包括设置于横梁上的安装座、转动设置于安装座上的转辊以及对转辊进行称重的重力传感器；处理器，与每个重力传感器通讯连接。应用本发明的技术方案能够有效地解决相关技术中的航天器的质心的测量效率低的问题。

Description

质心测量装置和质心测量系统

技术领域

本发明涉及航天器质心检测装置领域，具体而言，涉及一种质心测量装置和质心测量系统。

背景技术

随着近年来航天产品器材向功能复杂、载荷增大方向发展，航天器尺寸也趋于大型化。航天器的不同柱段之间在对接装配过程中需要对航天器舱体的质量、质心及惯量进行检测。

相关技术中一般采用三点标记法来测量大型零部件的质心，例如专利文件CN114323440A公开的技术方案。这种方案的结构复杂，难以加工，测量方法复杂，质心测量的效率低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种质心测量装置和质心测量系统，以解决相关技术中的航天器的质心的测量效率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种质心测量装置，包括：横梁；两个旋转测量结构，间隔设置于横梁上，每个旋转测量结构包括设置于横梁上的安装座、转动设置于安装座上的转辊以及对转辊进行称重的重力传感器，处理器，与每个重力传感器通讯连接。

进一步地，每个旋转测量结构还包括设置在安装座上的轴承，转辊的转轴穿设于轴承内，重力传感器设置在轴承和安装座之间。

进一步地，质心测量装置还包括：第一减速电机，设置于安装座上，第一减速电机的转轴与转辊的转轴驱动连接。

进一步地，质心测量装置还包括滑动结构，滑动结构包括设置于横梁和安装座中的一个上的滑槽和设置于横梁和安装座中的另一个上的滑动凸起，横梁上还设置有沿横梁的长度方向间隔设置的多个第一安装孔，安装座上设置有与第一安装孔对应设置的第二安装孔，质心测量装置还包括紧固件，紧固件穿设在第一安装孔和第二安装孔内。

进一步地，质心测量装置还包括：连接梁，横梁设置于连接梁上；驱动结构，设置于连接梁上，驱动结构驱动横梁在连接梁上移动。

进一步地，驱动结构包括第二减速电机、丝杆以及设置于丝杆上的滑块，第二减速电机与丝杆驱动连接，滑块与横梁固定连接。

进一步地，质心测量装置还包括：机架，连接梁设置于机架上；升举结构，设置于机架与连接梁之间。

进一步地，升举结构包括第二减速电机以及与第二减速电机驱动连接的螺旋升降机，连接梁设置于螺旋升降机的顶部。

进一步地，连接梁包括水平段和设置于水平段两端并高出于水平段的凸起段，横梁设置于水平段上，螺旋升降机包括两个，每个凸起段内设置有一个螺旋升降机，第二减速电机包括与第二减速电机的转轴同步转动的转杆，转杆与两个螺旋升降机驱动配合。

进一步地，质心测量装置还包括：移动结构，包括设置于机架的第一侧的第一移动轮组、设置于机架的第二侧的第二移动轮组以及多个第三减速电机，第一移动轮组包括间隔设置的多个第一移动轮，至少两个第一移动轮与第三减速电机驱动连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种质心测量系统，包括：滑轨；多个质心测量装置，间隔设置于滑轨上并与滑轨滑动连接，质心测量装置为上述的质心测量装置。

应用本发明的技术方案，质心测量装置包括横梁和两个旋转测量结构。航天器的主体结构为圆柱体，测量时，可将航天器放置在两个旋转测量结构之间，转动转辊使转辊带动航天器转动，航天器的重量分布在转辊上，转辊的底部设置有重力传感器，航天器转动时重力传感器能够测量转辊的重量，通过两个重力传感器测得的差值分析出航天器的质心。另外，航天器的惯量与航天器的直径以及航天器的重量相关，重力传感器测出的数值也能够计算出航天器的惯量。同时，操作人员也可以在航天器转动的过程中检查航天器内是否设置有多余物。上述质心测量装置整合了质心测量、惯量测量以及多余物检查功能，有效提升了航天器对接效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的质心测量装置的实施例的立体结构示意图；

图2示出了图1的质心测量装置的主视图；

图3示出了图1的质心测量装置的俯视图；

图4示出了本发明的质心测量系统的立体结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、横梁；11、滑槽；20、旋转测量结构；21、安装座；211、第二安装孔；22、转辊；30、第一减速电机；40、连接梁；41、水平段；42、凸起段；50、驱动结构；60、机架；70、升举结构；80、第一移动轮组；90、第二移动轮组；100、第三减速电机；110、滑轨；120、质心测量装置；130、航天器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到 ：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，本申请的质心测量装置包括：横梁10、两个旋转测量结构20以及处理器，其中，两个旋转测量结构20间隔设置于横梁10上，每个旋转测量结构20包括设置于横梁10上的安装座21、转动设置于安装座21上的转辊22以及对转辊22进行称重的重力传感器；处理器与每个重力传感器通讯连接。

应用本实施例的技术方案，质心测量装置包括横梁10和两个旋转测量结构20。航天器130的主体结构为圆柱体，测量时，可将航天器130放置在两个旋转测量结构20之间，转动转辊22使转辊22带动航天器130转动，航天器130的重量分布在转辊22上，转辊22的底部设置有重力传感器，航天器130转动时重力传感器能够测量转辊22的重量，通过两个重力传感器测得的差值分析出航天器130的质心（如果航天器130为规则的筒体结构，则两个重力传感器测得的差值为0，如果航天器130为不规则形状，则两个重力传感器测得的差值不同，处理器能够根据两个重力传感器测量出的数据分析出航天器130的质心位置）。另外，航天器130的惯量与航天器130的直径以及航天器130的重量相关，重力传感器测出的数值也能够计算出航天器130的惯量。同时，操作人员也可以在航天器130转动的过程中通过观察的方式检查航天器130内是否设置有多余物。上述质心测量装置结构简单、加工成本低，在航天器130经过转动即可得出质心的位置，质心测量的效率高。同时质心测量装置还整合了质心测量、惯量测量以及多余物检查功能，有效提升了航天器130对接效率。

需要说明的是，两个重力传感器每隔预定时间能够将测量的数值传递给处理器，预定时间越短质心测量得越准确。处理器能够将每个重力传感器测量的多个数据进行记录和比对，并将同一时刻得出的多个不同重力传感器的数值进行比较分析，从而分析出航天器130的实际质心位置与设计质心位置是否存在差异，以便于为后续航天器130的对接安装做出指导。

还需要说明的是，当航天器130的长度较长时需要将航天器130架在多个质心测量装置上，以航天器130架在两个质心测量装置为例，两个质心测量装置内的四个重力传感器能够在航天器130转动的过程中不断测量航天器130的重量，从而通过同一时刻四个重力传感器的数值进行比较分析，从而得出航天器130的实际质心位置，与设计质心位置比较，以便于为后续航天器130的对接安装做出指导。

如图1、图2和图4所示，在本实施例中，每个旋转测量结构20还包括设置在安装座21上的轴承，转辊22的转轴穿设于轴承内，重力传感器设置在轴承和安装座21之间。上述结构中，航天器130的重量能够通过轴承传递给重力传感器，重力传感器间隔预定时间将测量的数值传递至控制器，使得重力传感器能够准确测得航天器130的质量。上述结构简单，布局合理，对质心测量效果好。

如图1、图2和图4所示，在本实施例中，质心测量装置还包括：第一减速电机30，设置于安装座21上，第一减速电机30的转轴与转辊22的转轴驱动连接。上述结构中，每个转辊22均通过第一减速电机30驱动，转辊22转动能够带动航天器130传动，第一减速电机30能够控制航天器130转动的速率，使航天器130匀速转动，从而有利于提升质心测量的准确性。

如图1、图2和图4所示，在本实施例中，质心测量装置还包括滑动结构，滑动结构包括设置于横梁10上的滑槽11和设置于安装座21上的滑动凸起，横梁10上还设置有沿横梁10的长度方向间隔设置的多个第一安装孔，安装座21上设置有与第一安装孔对应设置的第二安装孔211，质心测量装置还包括紧固件，紧固件穿设在第一安装孔和第二安装孔211内。上述结构使得两个旋转测量结构20之间的间距可调节，从而使得质心测量装置能够适应直径不同的航天器130，提升了质心测量装置的通用性。调节时，移开锁紧件，将安装座21在滑槽11内滑动到预定位置，在通过锁紧件锁紧安装座21和横梁10，完成固定。

当然，在图中未示出的实施例中，滑动凸起也可以设置在横梁上，滑槽11可以设置在安装座上。

如图1、图2和图4所示，在本实施例中，质心测量装置还包括连接梁40和驱动结构50。横梁10设置于连接梁40上；驱动结构50设置于连接梁40上，驱动结构50驱动横梁10在连接梁40上移动。上述结构中，本申请的质心测量装置还可以作为航天器130对接装置使用。具体地，航天器130的不同柱段可以架设在多个质心测量装置上，可通过调节驱动结构50来调节横梁10在连接梁上的位置，从而改变航天器130的延伸方向。上述结构能够在航天器130对接时调节多个航天器130柱段的同轴度。

如图1和图2所示，在本实施例中，驱动结构50包括第二减速电机、丝杆以及设置于丝杆上的滑块，第二减速电机与丝杆驱动连接，滑块与横梁10固定连接。上述结构中，第二减速电机驱动丝杆转动，带动滑块滑动，从而改变横梁10的位置。上述结构驱动稳定，操作简单。需要说明的是，第二减速电机为防爆电机。

如图1、图2和图4所示，在本实施例中，质心测量装置还包括：机架60和升举结构70。其中，连接梁40设置于机架60上；升举结构70设置于机架60与连接梁40之间。上述结构能够调节航天器130柱段的轴向高度，从而便于航天器130柱段的对接。

如图1至图3所示，在本实施例中，升举结构70包括第二减速电机以及与第二减速电机驱动连接的螺旋升降机，连接梁40设置于螺旋升降机的顶部。上述结构中，第二减速电机能够带动螺旋升降机做升降运动，螺旋升降机带动连接梁40做升降运动，从而便于航天器130柱段的对接。

如图1所示，在本实施例中，连接梁40包括水平段41和设置于水平段41两端并高出于水平段41的凸起段42，横梁10设置于水平段41上，螺旋升降机包括两个，每个凸起段42内设置有一个螺旋升降机，第二减速电机包括与第二减速电机的转轴同步转动的转杆，转杆与两个螺旋升降机驱动配合。上述结构简单紧凑，为螺旋升降机的安装提供了充足的安装空间，有利于缩小整个质心测量装置的体积，节约质心测量装置占用的空间。还需要说明的是，螺旋升降机具有自锁功能，能够实现在高度方向上的无极调节。

如图3所示，在本实施例中，质心测量装置还包括移动结构，移动结构包括设置于机架60的第一侧的第一移动轮组80、设置于机架60的第二侧的第二移动轮组90以及多个第三减速电机100，第一移动轮组80包括间隔设置的多个第一移动轮，至少两个第一移动轮与第三减速电机100驱动连接。上述结构提升了质心测量装置的移动灵活性，通过第三减速电机100的转动带动质心测量装置移动，提升了质心测量装置的自动化水平。

如图4所示，本申请还提供了一种质心测量系统，本申请的质心测量系统的实施例包括：滑轨110和多个质心测量装置120。其中，多个质心测量装置120间隔设置于滑轨110上并与滑轨110滑动连接，质心测量装置120为上述的质心测量装置。上述结构中，由于质心测量装置120具有结构简单、功能多样等优点，因此具有其的质心测量系统也具备上述优点。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本申请的对接驾车通过多车联动能够满足航天器升降、平移、行走、滚转、偏航、俯仰等6个姿态的调整。另外，对接驾车还集成了了质心、惯量以及多余物测量功能，节约了设备成本和人力成本，减小了厂房空间，提升了装配效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位 ( 旋转 90 度或处于其他方位 )，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种质心测量装置，其特征在于，包括：

横梁（10）；

两个旋转测量结构（20），间隔设置于所述横梁（10）上，每个所述旋转测量结构（20）包括设置于所述横梁（10）上的安装座（21）、转动设置于所述安装座（21）上的转辊（22）以及对所述转辊（22）进行称重的重力传感器；

处理器，与每个所述重力传感器通讯连接。

2.根据权利要求1所述的质心测量装置，其特征在于，每个所述旋转测量结构（20）还包括设置在所述安装座（21）上的轴承，所述转辊（22）的转轴穿设于所述轴承内，所述重力传感器设置在所述轴承和所述安装座（21）之间。

3.根据权利要求1所述的质心测量装置，其特征在于，所述质心测量装置还包括：

第一减速电机（30），设置于所述安装座（21）上，所述第一减速电机（30）的转轴与所述转辊（22）的转轴驱动连接。

4.根据权利要求1所述的质心测量装置，其特征在于，所述质心测量装置还包括滑动结构，所述滑动结构包括设置于所述横梁（10）和所述安装座（21）中的一个上的滑槽（11）和设置于所述横梁（10）和所述安装座（21）中的另一个上的滑动凸起，所述横梁（10）上还设置有沿所述横梁（10）的长度方向间隔设置的多个第一安装孔，所述安装座（21）上设置有与所述第一安装孔对应设置的第二安装孔（211），所述质心测量装置还包括紧固件，所述紧固件穿设在所述第一安装孔和第二安装孔（211）内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的质心测量装置，其特征在于，所述质心测量装置还包括：

连接梁（40），所述横梁（10）设置于所述连接梁（40）上；

驱动结构（50），设置于所述连接梁（40）上，所述驱动结构（50）驱动所述横梁（10）在所述连接梁（40）上移动。

6.根据权利要求5所述的质心测量装置，其特征在于，所述驱动结构（50）包括第二减速电机、丝杆以及设置于所述丝杆上的滑块，所述第二减速电机与所述丝杆驱动连接，所述滑块与所述横梁（10）固定连接。

7.根据权利要求5所述的质心测量装置，其特征在于，所述质心测量装置还包括：

机架（60），所述连接梁（40）设置于所述机架（60）上；

升举结构（70），设置于所述机架（60）与所述连接梁（40）之间。

8.根据权利要求7所述的质心测量装置，其特征在于，所述升举结构（70）包括第二减速电机以及与所述第二减速电机驱动连接的螺旋升降机，所述连接梁（40）设置于所述螺旋升降机的顶部。

9.根据权利要求8所述的质心测量装置，其特征在于，所述连接梁（40）包括水平段（41）和设置于所述水平段（41）两端并高出于所述水平段（41）的凸起段（42），所述横梁（10）设置于所述水平段（41）上，所述螺旋升降机包括两个，每个凸起段（42）内设置有一个螺旋升降机，所述第二减速电机包括与所述第二减速电机的转轴同步转动的转杆，所述转杆与两个所述螺旋升降机驱动配合。

10.根据权利要求7所述的质心测量装置，其特征在于，所述质心测量装置还包括：

移动结构，包括设置于所述机架（60）的第一侧的第一移动轮组（80）、设置于所述机架（60）的第二侧的第二移动轮组（90）以及多个第三减速电机（100），所述第一移动轮组（80）包括间隔设置的多个第一移动轮，至少两个所述第一移动轮与所述第三减速电机（100）驱动连接。

11.一种质心测量系统，其特征在于，包括：

滑轨（110）；

多个质心测量装置（120），间隔设置于所述滑轨（110）上并与滑轨（110）滑动连接，所述质心测量装置（120）为权利要求1至10中任一项所述的质心测量装置。

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