CN116164882A - 多参数质量特性测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多参数质量特性测量方法，在测量平台上安装被测产品后，按本发明测量方法的步骤能够有序进行质量质心、转动惯量以及形心的测量，测量过程中，只需调整被测产品的姿态即可，能够有效提高测量效率。本发明的测量顺序为：首先进行质量、Y向质心和Z向质心测量，然后进行形心测量，然后进行X向转动惯量测量、X向质心测量、Y向转动惯量测量、Z向转动惯量测量。在进行形心测量时，采用被测产品轴向多个截面的形心点的确定，从而拟合被测产品形心轴的方法进行，测量精度高。

Description

多参数质量特性测量方法

技术领域

本发明涉及一种质量特性参数的测量方法，具体涉及一种多参数质量特性测量方法，属于测量装备技术领域。

背景技术

质量、质心、转动惯量是质量特性参数最主要的组成部分。在航空航天领域中，质量直接属于起飞载荷，质心和转动惯量则关系着飞行轨迹控制和姿态调整的难易，是各类武器装备飞行控制中重要的参数，产品质量特性参数可以通过设备测量得到。

当前国内的几何形心与转动惯量多采用分体式测量方法，如在几何综合测量系统上测量几何形心，在多点称重台上测量重心，在扭摆台上测量转动惯量。由于要多次更换设备，测量过程繁琐，测量效率低，且多次装夹容易造成基准不统一，测量误差大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多参数质量特性测量方法，采用该测量方法能够按序实现多个质量特性参数的测量，测量效率高。

多参数质量特性测量方法：定义被测产品的轴向为X向，当被测产品轴向沿竖直方向时，水平方向为Z向，水平面内与Z向垂直的方向为Y向，建立右手直角坐标系；

所述被测产品安装在测量平台上，初始时，被测产品轴向沿竖直方向；

S1：质量、Y向质心和Z向质心测量：

通过称重单元顶升测量平台，称重单元利用三点称重法进行所述被测产品质量、Y向质心和Z向质心的测量；

S2：形心测量：

沿被测产品高度方向间隔布置多个激光位移传感器，所述激光位移传感器的测量端水平朝向被测产品；形心测量时，被测产品沿自身轴线转动，转动过程中，各激光位移传感器同步采集被测产品对应截面处的位移信号；

S3：X向转动惯量测量：

降下称重单元，使测量平台落在扭摆机构上，扭摆机构带动测量平台往复扭摆，通过光电周期测量单元进行扭摆周期的测量；测量结束后，对测量平台进行制动；测量平台制动后，启动测量平台顶升机构顶升测量平台，使测量平台离开所述扭摆机构；

S4：X向质心测量：

调整所述被测产品的姿态，使被测产品的Y向沿竖直方向；降下测量平台顶升机构，利用称重单元顶升测量平台，称重单元利用三点称重法进行X向质心的测量；

S5：Y向转动惯量测量：

降下称重单元，使测量平台落在扭摆机构上，通过扭摆机构带动测量平台往复扭摆，通过光电周期测量单元进行扭摆周期的测量；测量结束后，对测量平台进行制动；测量平台制动后，启动测量平台顶升机构顶升测量平台，使测量平台离开所述扭摆机构；

S6：Z向转动惯量测量：

被测产品自旋180°，使被测产品的Z向沿竖直方向；然后降下测量平台顶升机构，使测量平台落在扭摆机构上，通过扭摆机构带动测量平台往复扭摆，通过光电周期测量单元进行扭摆周期的测量；测量结束后，对测量平台进行制动；测量平台制动后，启动测量平台顶升机构顶升测量平台。

作为本发明的一种优选方式，在进行质心测量时，采用旋转对称比较式测量方法进行测量，基于此：

S1中，在进行Y向质心和Z向质心测量时：

在完成Y向质心和Z向质心的一次测量后，将被测产品自旋180度，然后通过称重单元利用三点称重法进行Y向质心和Z向质心的第二次测量；

S4中，在进行X向质心时：

完成一次测量后，调整被测产品的姿态，使被测产品的轴向依然沿水平方向，但轴向两端的位置互换，以进行X向质心的第二次测量。

作为本发明的一种优选方式，X向质心的第二次测量在Z向转动惯量的测量结束后进行。

作为本发明的一种优选方式，采用质心旋转法测量被测产品的Y向质心、Z向质心，基于此：

S1中，在进行Y向质心和Z向质心测量时：

被测产品沿自身轴线进行360°的转动，转动过程中，每转动设定角度自动进行一次质心测量数据的采集。

作为本发明的一种优选方式，当采用质心旋转法测量被测产品的Y向质心、Z向质心时，在进行Y向和Z向质心测量的过程中，同步进行形心的测量。

作为本发明的一种优选方式，对测量平台进行制动时，采用摩擦制动的方式，通过向所述测量平台施加制动摩擦力使测量平台停止摆动。

作为本发明的一种优选方式，制动过程中，连续减小所施加的制动摩擦力，使测量平台停止摆动且回复原位。

作为本发明的一种优选方式，在进行质量测量时，在直接称量的基础上进行空气浮力的修正，修正方法如下：

m=C_f·m₀

C_f=(1-ρ_a/ρ_m)/(1-ρ_a/ρ)

式中：m为修正后的被测产品的质量；C_f为空气浮力修正系数；m₀为测量得到的被测产品的质量，ρ_a为空气密度；ρ_m为标准砝码的密度；ρ为被测产品的密度。

作为本发明的一种优选方式，所述光电周期测量单元包括光电传感器和摆针，当测量平台往复扭摆时，带动摆针在光电传感器的探测区域内往复摆动，所述光电传感器获得触发信号，由此通过光电传感器进行扭摆周期的测量。

有益效果：

（1）在测量平台上安装被测产品后，按本发明测量方法的步骤能够有序进行质量质心、转动惯量以及形心的测量，测量过程中，只需调整被测产品的姿态即可，能够有效提高测量效率。

（2）本发明的测量方法在进行形心测量时，采用被测产品轴向多个截面的形心点的确定，从而拟合被测产品形心轴的方法进行，测量精度高；形心轴确定以后，形心轴与轴向质心所在截面的交点即为形心。

（3）在进行各向质心测量时，为进一步提高测量精度，采用旋转对称式测量，即将被测产品旋转180度后二次测量，通过两次测量可消除工装加工、工装定位、水平度等因素的影响。

（4）在进行Y向和Z向质心测量时，还可利用质心旋转法测量，能够进一步提供测量精度。

（5）本发明的测量方法中，在转动惯量测量结束后，采用摩擦制动的方式使测量平台停止摆动，简单可靠；且通过采用连续减小制动摩擦力的方式能够使测量平台停止摆动且回复原位。

附图说明

图1为本发明的多参数质量特性测量方法的流程图；

图2为能够实现该测量方法的测量装置的结构示意图；

图3为形心测量原理图；

图4为具体测量步骤流程图。

其中：1-被测产品、2-主框架、3-测量平台顶升机构、4-工装内框架、5-扭摆制动机构、6-测量平台、7-扭杆、8-称重单元、9-气浮转台、10-扭摆驱动单元、11-工装外框架、12-旋转轴承、13-销轴、14-旋转驱动单元、15-激光位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明。

实施例1：

本实施例提供一种多参数质量特性测量方法，能够有序实现计算质量、三轴质心、三轴转动惯量及形心所需的全部测量数据的测量，测量效率高。

如图1所示，定义被测产品的轴向为X向，当被测产品轴向沿竖直方向时，水平方向为Z向，在水平面内与Z向垂直的方向为Y向，并依据右手直角坐标系建立直角坐标系。

被测产品通过测量工装安装在测量平台上，初始时，被测产品轴向沿竖直方向。测量工装能够改变被测产品的姿态；测量平台下方设置有三个具备升降功能的称重单元。

S1：质量、Y向质心和Z向质心测量：

通过称重单元顶升测量平台，称重单元利用三点称重法进行质量、Y向质心和Z向质心的测量；

S2：形心测量：

沿被测产品高度方向间隔布置多个激光位移传感器，激光位移传感器的测量端水平朝向被测产品；形心测量时，被测产品沿自身轴线转动，转动过程中，各激光位移传感器同步采集被测产品对应截面处的位移信号，由此得到各截面的几何形心，将所有几何形心最小二乘拟合，即得到被测产品的形心轴；

S3：X向转动惯量测量：

降下称重单元，使测量平台落在扭摆机构上，扭摆机构带动测量平台往复扭摆，通过光电周期测量单元进行扭摆周期的测量；测量结束后，对测量平台进行制动；测量平台制动后，启动测量平台顶升机构顶升测量平台，使测量平台离开扭摆机构；

S4：X向质心测量：

调整被测产品的姿态，使被测产品的Y向沿竖直方向；降下测量平台顶升机构，利用称重单元顶升测量平台，称重单元利用三点称重法进行X向质心的测量；

S5：Y向转动惯量测量：

降下称重单元，使测量平台落在扭摆机构上，通过扭摆机构带动测量平台往复扭摆，通过光电周期测量单元进行扭摆周期的测量；测量结束后，对测量平台进行制动；测量平台制动后，启动测量平台顶升机构顶升测量平台，使测量平台离开扭摆机构；

S6：Z向转动惯量测量：

被测产品自旋180°，使被测产品的Z向沿竖直方向；然后降下测量平台顶升机构，使测量平台落在扭摆机构上，通过扭摆机构带动测量平台往复扭摆，通过光电周期测量单元进行扭摆周期的测量；测量结束后，对测量平台进行制动；测量平台制动后，启动测量平台顶升机构顶升测量平台。

实施例2：

本实施例提供一种能够实现上述测量方法的质量特性测量装置，如图2所示，该质量特性测量装置包括：测量台组件、质量质心测量单元、转动惯量测量单元、形心测量单元和测量工装。

其中测量台组件包括：主框架2、测量平台6、测量平台顶升机构3和测控单元；

质量质心测量单元基于三点称重原理进行质量和质心的测量，基于此，质量质心测量单元包括三个称重单元8，称重单元8包括：称重传感器和称重传感器升降机构；

形心测量单元包括：自动旋转运动结构和激光位移测量单元；

转动惯量测量单元包括：气浮转台9、扭摆驱动单元10、扭杆7、光电周期测量单元和扭摆制动机构；

测量工装用于安装被测产品1，并能够在进行质心测量以及转动惯量测量时，改变被测产品1的姿态。

对于测量装置，定义竖直方向为X向，水平方向为Z向，在水平面内与Z向垂直的方向为Y向，并依据右手直角坐标系建立直角坐标系；即当被测产品1竖直放置（即轴向沿竖直方向）时，其Z向和Y向与测量装置坐标系中的Z向和Y向方向一致。

测量工装包括工装外框架11和工装内框架4，工装内框架4通过沿Z向设置的销轴13与工装外框架11相连，工装内框架4能够相对工装外框架11绕销轴13的轴向转动。

如图3所示，主框架2为整个装置的安装座，测量平台6位于主框架2上，测量平台6上放置用于装夹被测产品1的测量工装，具体的：工装外框架11固定安装在测量平台6上，被测产品1支撑在工装内框架4上。

在主框架2与测量平台6之间设置有测量平台顶升机构3；本例中，测量平台6为圆盘形结构，在测量平台6的下方沿周向均匀间隔分布有三个测量平台顶升机构3，用于测量平台6的升降；本例中测量平台顶升机构3采用气缸，气缸的固定端固定在主框架2表面，伸缩端竖直向上（与测量平台6不连接），用于在与测量平台6接触后顶升测量平台6。

质量质心测量单元用于实现被测产品1质量和质心的测量；本例中，在进行质量质心测量时采用三点称重法；基于此，在主框架2与测量平台6之间沿周向均匀间隔分布有三个称重单元8；称重单元8中，称重传感器通过称重传感器升降机构安装在主框架2上（每个称重传感器对应一个称重传感器升降机构）；本例中，称重传感器升降机构采用气缸，气缸的固定端固定在主框架2表面，称重传感器安装在气缸的伸缩端。在进行质量测量时，测量平台顶升机构3下降至与测量平台6不接触的位置；称重传感器由称重传感器升降机构顶升至与测量平台6接触；此时测量平台6仅支撑在三个称重传感器上，由此通过三个称重传感器利用三点称重法对装夹在测量工装上的被测产品1进行称重。在进行质量测量时，由三个称重传感器支撑测量平台6，称重传感器与测量平台6之间具有相对固定且准确的几何位置关系，测量工装及被测产品1的质量完全承重在三个称重传感器上，并且测量工装及被测产品1与测量平台6同样具有确定的位置关系，根据装载被测产品1前后的三个称重传感器示值来计算得到被测产品1的质量。

当被测产品1的密度与约定密度（即用于标定称重传感器的标准砝码的密度）差别较大时，为提高测量精度，需要在直接称量的基础上进行空气浮力的修正，修正方法如下：

m=C_f·（m₂- m₁）

C_f=(1-ρ_a/ρ_m)/(1-ρ_a/ρ)

式中：m为修正后的被测产品1的质量，kg；C_f为空气浮力修正系数；m₁为利用三点称重法直接称量得到的测量工装的质量，m₂为在测量工装上装夹被测产品1后利用三点称重法直接称量得到的质量，ρ_a为空气密度，取1.2 kg/m³；ρ_m为标准砝码的密度，本例中为8000kg/m³；ρ为被测产品1的密度，kg/m³。

被测产品1质心的测量包括：在被测产品坐标系下其Y向质心、Z向质心以及X向质心（即轴向质心）的测量。质心测量同样采用三点称重法，为了提高测量精度，在进行各向质心测量时，采用旋转对称比较式测量，即在完成Y向质心和Z向质心的一次测量后，将被测产品自旋180度，然后通过称重单元利用三点称重法进行Y向质心和Z向质心的第二次测量，利用两侧测量数据的均值进行Y向质心和Z向质心的计算。

轴向质心（即X向质心）的测量是以三点称重法质心测量原理为基础，在通过工装内框架4将被测产品1旋转至轴向水平的姿态下，通过正向测量、反向测量两次分别测量，将轴向质心的直接测量转化至两次轴向质心相对偏移量，从而计算得到轴向质心距离旋转轴的距离。

通过两次的测量数据计算得到被测产品相对于旋转轴线的质心数据，可消除工装加工、工装定位、水平度等因素的影响。

进一步的，对被测产品1的Y向质心、Z向质心还可采用质心旋转法测量；基于此，在工装内框架4上设置有旋转轴承12，被测产品1通过转接工装与旋转轴承12相连，进而支撑在工装内框架4上，且被测产品1与旋转轴承12同轴，旋转驱动单元14驱动转接工装，带动被测产品1绕旋其自身轴线转动。旋转轴承12、转接工装和旋转驱动单元14共同构成自动旋转运动结构，该自动旋转运动结构与形心测量单元共用。

在采用质心旋转法进行被测产品1的Y向质心、Z向质心测量时，旋转轴承12带动被测产品1转动，转动过程中动态进行Y向质心、Z向质心测量数据的采集，即每转动设定角度进行一次测量数据的采集；本例中，每转动1°进行一次测量数据的采集；当被测产品1旋转一周（即360°）后，多个角度下的测量结果理论上即可得到绕旋转轴（即旋转轴承12的中心轴）的一系列质心坐标值，这一系列质心坐标值所形成的曲线理论上是以旋转轴心为圆心（令为点c）的半径为r的圆，r即为质心到旋转轴的距离。

形心测量单元用于被测产品1形心的测量，通过对形心的测量，结合质心测量结果能够得到被测产品1的质心横偏（即质心相对形心轴的偏离）。如图3所示，形心测量单元包括：自动旋转运动结构（即上述旋转轴承12、转接工装和旋转驱动单元14）和激光位移测量单元；自动旋转运动结构用于驱动被测产品1绕其轴线转动；激光位移测量单元为在工装内框架4上沿高度方向间隔布置的多个激光位移传感器15，通过激光位移传感器15进行截面测量；本例中，在工装内框架4上沿高度方向间隔布置三个激光位移传感器15；各激光位移传感器15水平设置，测量端水平朝向被测产品1。当被测产品1长度尺寸较大时，可在工装内框架4上连接位移传感器支架，保证多个激光位移传感器15能够沿被测产品1的高度方向间隔分布。各激光位移传感器15在工装内框架4上的高度位置可调，且各激光位移传感器15水平方向可伸缩，由此能够根据被测产品1的外形自由调整。

自动旋转运动结构驱动被测产品1转动一周，转动一周的时间预先标定得到，由此通过旋转时间可计算出被测产品1的旋转角度，结合激光位移测量单元同步采集的被测产品1各截面处的位移信号，即可得到形心轴拟合所需的数据，然后采用最小二乘法拟合得到形心轴；通过形心轴与X轴质心所在横截面的交点可得到X轴质心所在截面的形心坐标，进一步还能够得到X轴质心相对于形心轴的偏离量，即质心横偏。

转动惯量测量单元用于对被测产品1三个方向（XYZ方向）的转动惯量进行测量。在主框架2内部设置扭杆7，扭杆7同轴设置在测量平台6的下方，在测量平台6与扭杆7之间同轴设置有气浮转台9；气浮转台9采用气动轴承，气动轴承的定子和转子之间只有气膜，由此能够实现转子相对定子的无摩擦转动。气动轴承的定子固定在主框架2上，转子与扭杆7的顶部同轴固接，扭杆7的底部与主框架2固接；测量平台6放置在气动轴承的转子上（两者之间无连接，仅放置在转子上）。扭杆7采用柔性杆，使气动轴承的转子只能扭动。扭摆驱动单元10用于推动测量平台6扭转初始角度，使扭杆7处于受扭状态，进而通过扭杆7带动气浮转台9和测量平台6往复扭动，通过光电周期测量单元对测量平台6的扭摆周期进行测量，进而获得转动方向上的转动惯量。其中光电周期测量单元包括光电传感器和摆针，摆针安装在测量平台6下表面，光电传感器固定在主框架2上，当测量平台6往复扭摆时，带动摆针在光电传感器的探测区域内往复摆动，光电传感器获得触发信号，由此通过光电传感器进行摆动周期的测量。

当需要进行转动惯量的测量时，将测量平台6落到气浮转台9上，此时测量平台6与测量平台顶升机构3和称重单元8均不接触；扭摆驱动单元10包括推动气缸和设置在测量平台6下表面的推杆或推动块，通过推动气缸推动推杆或推动块，使测量平台6扭转大约2°的初始角度，进而使扭杆7处于受扭状态，推动气缸断气后，其顶杆快速回位，测量平台6则因转动惯量负载以较慢的速度来回作扭摆运动，至此完成一次驱动动作。

通过工装内框架4带动被测产品1转动，以改变被测产品1的姿态，从而进行不同方向的转动惯量的测量；如当被测产品1的轴向竖直向上（即被测产品1的X轴与旋转轴承12同轴）时，进行X向转动惯量的测量；被测产品1的Y向竖直向上时，进行Y向转动惯量的测量；被测产品1的Z向竖直向上时，进行Z向转动惯量的测量。

在进行质量质心测量时，通过测量平台顶升机构3顶升测量平台6，使其与气浮转台9的转子不接触即可。

扭摆制动机构用于转动惯量测量结束后测量平台6的制动，使测量平台6停止扭转。本例中，扭摆制动机构包括制动气缸和设置在制动气缸伸缩端端部的摩擦片；制动气缸的缸体端固定在主框架2上，伸缩端竖直向上，且伸缩端的端部设置有摩擦片；当测量结束需要制动时，控制制动气缸的伸缩端伸出使其端部的摩擦片与测量平台6底面接触，由此利用摩擦实现制动。

当测量平台停止摆动时，由于摩擦力的存在，测量平台6还未回复至原位，此时通过逐渐减小摩擦力的方法使其继续摩擦滑动振幅继续衰减，减小摩擦力的途径是通过不断降低气缸推力的来实现的，气缸推力的降低是通过缸体内压力气体的缓慢释放来完成的。

设置在主框架2内部的测控单元用于接收给测量装置中各传感器（包括称重传感器和各激光位移传感器）的监测数据、并对测量平台顶升机构3、称重传感器升降机构、自动旋转运动结构、扭摆驱动单元10以及扭摆制动机构进行控制。

综上，本例中测量平台6在测量过程共有以下几种状态：

（1）安装测量工装和被测产品1的状态：三个称重传感器升降机构落下，三个测量平台顶升机构3升起顶升测量平台6，测量平台6脱离气浮转台9；

（2）质量质心测量状态：三个测量平台顶升机构3降下，三个称重传感器升降机构升起支撑测量平台6，测量平台6脱离气浮转台9，仅由三点称重支撑；Y向和Z向质心测量时，被测产品1竖直安装，X向质心测量时将工装内框架4旋转90度后进行测量，此时被测产品1的轴向沿水平方向。

（3）转动惯量测量状态：三个测量平台顶升机构3和三个称重传感器升降机构均落下，测量平台6落在气浮转台9上，可随气浮转台9旋转，由扭杆法进行转动惯量测量。

（4）放置状态：当不需要进行测量时，即对装置断电断气时，三个测量平台顶升机构3和三个称重传感器升降机构均落下，测量平台6支撑在气浮转台9上。

采用该测量装置能够通过一次装夹能够实现质量、三轴质心、三轴转动惯量及形心的全部测量；在不计算产品吊装时间的条件下，整个流程的测量时间大约为30min。

如图4所示，整个测量过程分为皮测量（即未安装被测产品1）和“皮+产品”（即安装被测产品1）测量两个阶段，两个阶段的测量过程相同，现以安装被测产品1后的测量过程为例，对其进行详细描述。

安装被测产品1时，先启动测量平台顶升机构3，利用测量平台顶升机构3顶升测量平台6；被测产品1和工装内框架4均处于竖直自旋0°的状态。

被测产品1安装完后，先将称重单元8顶升至与测量平台6接触的位置，然后降下测量平台顶升机构3；此时可利用称重单元8进行称重；并通过旋转驱动单元14驱动旋转轴承12转动，带动被测产品1绕其轴线旋转一周，以进行Y向和Z向质心的测量。

在进行Y向和Z向质心测量的过程中，即被测产品1绕其轴线旋转过程中，通过激光位移测量单元进行测量，由此能够在进行Y质心、Z质心测量的同时进行形心测量，即形心的测量和Y质心、Z质心的测量同步进行，测量效率高。

Y向和Z向质心测量结束后，进行X向转动惯量的测量：此时降下称重单元8，使测量平台6落在气浮转台9的转子上；启动扭摆驱动单元10，使测量平台6往复扭摆，以进行X向转动惯量的测量；X向转动惯量测量结束后，通过扭摆制动机构对测量平台6进行制动。测量平台6制动后，启动测量平台顶升机构3顶升测量平台6。

然后进行X向质心的第一次测量（即正向测量）：调整工装内框架4至水平状态，即此时被测产品1的轴向沿水平方向（且此时被测产品1的Y向处于竖直状态）；将称重单元8顶升至与测量平台6接触的位置，然后降下测量平台顶升机构3；此时可利用称重单元8进行称重，由此进行X向质心的正向测量。

X向质心第一次测量结束后，进行Y向转动惯量的测量：降下称重单元8，使测量平台6落在气浮转台9的转子上，启动扭摆驱动单元10，使测量平台6往复扭摆，以进行Y向转动惯量的测量；Y向转动惯量测量结束后，通过扭摆制动机构对测量平台6进行制动。测量平台6制动后，启动测量平台顶升机构3顶升测量平台6。

然后进行Z向转动惯量的测量：通过自动旋转运动结构控制被测产品1自旋180°，使被测产品1的Z向与旋转轴承12的轴向重合；然后降下测量平台顶升机构3，使测量平台6落在气浮转台9的转子上；启动扭摆驱动单元10，使测量平台6往复扭摆，以进行Z向转动惯量的测量；Z向转动惯量测量结束后，通过扭摆制动机构对测量平台6进行制动。测量平台6制动后，启动测量平台顶升机构3顶升测量平台6。

然后进行X向质心的第二次测量（即反向测量）：将工装内框架4绕其与工装外框架11连接处的销轴13旋转180°，此时被测产品1的轴向依然沿水平方向，但轴向两端的位置互换；降下测量平台顶升机构3，使测量平台6落在气浮转台9上；然后利用称重单元8顶升测量平台6，使其与气浮转台9不接触；此时可利用称重单元8进行称重（进行X向质心的第二次测量），测量结束后；降下称重单元8，使测量平台6落在气浮转台9上再次定位后，启动测量平台顶升机构3顶升测量平台6。

最后进行状态复位。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.多参数质量特性测量方法，其特征在于：

定义被测产品的轴向为X向，当被测产品轴向沿竖直方向时，水平方向为Z向，水平面内与Z向垂直的方向为Y向，建立右手直角坐标系；

所述被测产品安装在测量平台上，初始时，被测产品轴向沿竖直方向；

S1：质量、Y向质心和Z向质心测量：

通过称重单元顶升测量平台，称重单元利用三点称重法进行所述被测产品质量、Y向质心和Z向质心的测量；

S2：形心测量：

沿被测产品高度方向间隔布置多个测量端水平朝向被测产品的激光位移传感器，被测产品沿自身轴线转动，各激光位移传感器同步采集被测产品对应截面处的位移信号；

S3：X向转动惯量测量：

降下称重单元，使测量平台落在扭摆机构上，扭摆机构带动测量平台往复扭摆，光电周期测量单元进行扭摆周期的测量；

S4：X向质心测量：

调整所述被测产品的姿态，使被测产品的Y向沿竖直方向；降下测量平台顶升机构，利用称重单元顶升测量平台，称重单元利用三点称重法进行X向质心的测量；

S5：Y向转动惯量测量：

降下称重单元，使测量平台落在扭摆机构上，通过扭摆机构带动测量平台往复扭摆，光电周期测量单元进行扭摆周期的测量；

S6：Z向转动惯量测量：

被测产品自旋180°，使被测产品的Z向沿竖直方向；然后降下测量平台顶升机构，使测量平台落在扭摆机构上，通过扭摆机构带动测量平台往复扭摆，光电周期测量单元进行扭摆周期的测量；

上述测量过程中，每完成一次转动惯量的测量，对测量平台进行制动；测量平台制动后，启动测量平台顶升机构顶升测量平台，使测量平台离开所述扭摆机构。

2.如权利要求1所述的多参数质量特性测量方法，其特征在于：在进行质心测量时，采用旋转对称比较式测量方法进行测量，基于此：

S1中，在进行Y向质心和Z向质心测量时：

在完成Y向质心和Z向质心的一次测量后，将被测产品自旋180度，然后通过称重单元利用三点称重法进行Y向质心和Z向质心的第二次测量；

S4中，在进行X向质心时：

完成一次测量后，调整被测产品的姿态，使被测产品的轴向依然沿水平方向，但轴向两端的位置互换，以进行X向质心的第二次测量。

3.如权利要求2所述的多参数质量特性测量方法，其特征在于：X向质心的第二次测量在Z向转动惯量的测量结束后进行。

4.如权利要求1所述的多参数质量特性测量方法，其特征在于：采用质心旋转法测量被测产品的Y向质心、Z向质心，基于此：

S1中，在进行Y向质心和Z向质心测量时：

被测产品沿自身轴线进行360°的转动，转动过程中，每转动设定角度自动进行一次质心测量数据的采集。

5.如权利要求4所述的多参数质量特性测量方法，其特征在于：当采用质心旋转法测量被测产品的Y向质心、Z向质心时，在进行Y向和Z向质心测量的过程中，同步进行形心的测量。

6.如权利要求1-5任一项所述的多参数质量特性测量方法，其特征在于：对测量平台进行制动时，采用摩擦制动的方式，通过向所述测量平台施加制动摩擦力使测量平台停止摆动。

7.如权利要求6所述的多参数质量特性测量方法，其特征在于：制动过程中，连续减小所施加的制动摩擦力，使测量平台停止摆动且回复原位。

8. 如权利要求1-5任一项所述的多参数质量特性测量方法，其特征在于：在进行质量测量时，在直接称量的基础上进行空气浮力的修正，修正方法如下：

m=C_f·m₀

C_f=(1-ρ_a/ρ_m)/(1-ρ_a/ρ)

式中：m为修正后的被测产品的质量；C_f为空气浮力修正系数；m₀为测量得到的被测产品的质量，ρ_a为空气密度；ρ_m为标准砝码的密度；ρ为被测产品的密度。

9.如权利要求1-5任一项所述的多参数质量特性测量方法，其特征在于：所述光电周期测量单元包括光电传感器和摆针，当测量平台往复扭摆时，带动摆针在光电传感器的探测区域内往复摆动，所述光电传感器获得触发信号，由此通过光电传感器进行扭摆周期的测量。

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