CN116296070A - 一种重心测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重心测量系统，包括：数据采集模块，用于采集被测物数据；翻转模块，用于翻转被测物；数据处理模块，分别与数据采集模块和翻转模块连接，用于控制数据采集模块和翻转模块，并根据被测物数据计算被测物重心投影，基于重心投影获得被测物重心，并生成被测物重心位置的3D模型；数据存储模块，与数据处理模块连接，用于储存被测物数据及被测物重心位置的3D模型；显示模块，用于显示含有被测物及被测物重心位置的3D模型；查询模块，与数据存储模块连接，用于查询历史数据。本系统通过采集被测物的重力信息计算出被测物的第一重力投影，再通过翻转被测物获得被测物的第二重力投影，基于两次投影可以精确得到被测物的重心位置。
Description
技术领域
本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种重心测量系统。
背景技术
重力是作用于物体的每个位置的，但这样不利于受力分析。所以我们把重力的所有作用效果综合起来，变成作用于某一点上的一个与所有重力的合力等效的一个力。这个力的作用点就是重心。目前，对于密度均匀，形状规则的部件主要通过几何法测中心，对于不规则物体主要通过支撑、顶针、悬挂等方法。对于传统的测量方法，操作方便性和精度都不是很高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出采用称重法测量物体重心，并采用AI识别来还原物体重心的实际位置，来做到真正的全自动测量。
为实现上述目的，本发明提供了一种重心测量系统，包括：
数据采集模块，用于采集被测物数据；
翻转模块，用于翻转被测物；
数据处理模块，分别与所述数据采集模块和翻转模块连接，用于控制所述数据采集模块和翻转模块，并根据被测物数据计算被测物重心投影，基于所述重心投影获得被测物重心，并生成被测物重心位置的3D模型；
数据存储模块，与所述数据处理模块连接，用于储存被测物数据及被测物重心位置的3D模型；
显示模块，与所述数据存储模块连接，用于显示含有被测物及被测物重心位置的3D模型；
查询模块，与所述数据存储模块连接，用于查询历史数据。
优选地，所述数据采集模块包括：
称重单元用于采集并传输被测物的重力数据；
图像采集单元用于采集被测物和称重单元的图像信息。
优选地，所述称重单元包括：
称重平台用于放置被测物；
支撑座用于支撑所述称重平台；
重力传感器安装在支撑座上，用于通过感应被测物重力产生电信号；
变送器用于将所述电信号转换为可传输直流电信号，将所述直流电信号作为重力数据。
优选地，所述支撑座上安装有调整丝杠，所述调整丝杠用于将所述称重平台调整到水平位置。
优选地，所述数据处理模块包括控制单元、3D模型构建单元、计算单元和映射单元；
所述控制单元用于控制翻转模块翻转被测物并控制数据采集模块第二次采集被测物数据；
所述3D模型构建单元用于根据采集的图像信息构建被测物和称重单元的3D模型；
所述计算单元用于根据采集的重力数据计算被测物重心投影；
所述映射单元用于将重心投影映射到所述3D模型中，并根据两个重心投影映射出被测物重心。
优选地，所述计算单元包括第一计算单元和第二计算单元；
所述第一计算单元用于通过第一次采集的被测物数据计算被测物第一重心投影；
所述第二计算单元用于通过第二次采集的被测物数据计算被测物第二重心投影。
优选地，所述重心测量系统还包括打印模块，所述打印模块用于打印被测物及被测物重心位置图。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
本发明通过采集被测物的重力信息计算出被测物的第一重力投影，再通过翻转被测物获得被测物的第二重力投影，基于两次投影可以精确得到被测物的重心位置，而且只需将被测物放置到称重平台即可得到重心，不需要其他操作，极大的降低了操作难度。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的重心测量系统结构图；
图2为本发明实施例的称重单元结构图；
图3为本发明实施例的投影计算坐标图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图1所示，本发明提出了一种重心测量系统，包括：
数据采集模块，用于采集被测物数据；
翻转模块，用于翻转被测物；
数据处理模块，分别与所述数据采集模块和翻转模块连接，用于控制所述数据采集模块和翻转模块，并根据被测物数据计算被测物重心投影，基于所述重心投影获得被测物重心，并生成被测物重心位置的3D模型；
数据存储模块，与所述数据处理模块连接，用于储存被测物数据及被测物重心位置的3D模型；
显示模块，与所述数据存储模块连接，用于显示含有被测物及被测物重心位置的3D模型；
查询模块，与所述数据存储模块连接，用于查询历史数据。
进一步的优化方案，数据采集模块包括：
称重单元用于采集并传输被测物的重力数据；
图像采集单元用于采集被测物和称重单元的图像信息。
进一步的优化方案，在存储数据时会生成储存编码，在搜索时通过储存编码搜索，避免通过查询模块搜索名称时因测量物体相同不能快速找到目标。
进一步的优化方案，翻转模块可以根据被测物大小进行选择，例如，测量小物体时可以使用机械臂进行翻转，测量大物体时可以通过大型吊装设备进行翻转。
进一步的优化方案，称重单元包括：
称重平台用于放置被测物；
支撑座用于支撑所述称重平台；
重力传感器安装在支撑座上，用于通过感应被测物重力产生电信号；
变送器用于将所述电信号转换为可传输直流电信号，将所述直流电信号作为重力数据。
进一步的优化方案，称重平台上可以设有部件固定孔，也可以不设置固定孔，部件固定孔用于固定被测物，设有部件固定孔的称重平台如图2所示。称重平台可以根据被测物的大小进行调整，支撑座和重力传感器也会随着平台进行调整，平台变大时会相应的进行增加，支撑座和重力传感器不能少于4个，根据被测物的大小选择不同的平台，当被测物较小且不好放置时，选用带有部件固定孔的称重平台，当被测物较大时，为保障称重平台的刚性选用无部件固定孔的称重平台。
进一步的优化方案，由于称重平台不是水平位置时会影响称重结果，所以在支撑座上安装有调整丝杠，调整丝杠用于将所述称重平台调整到水平位置，称重平台可以根据不同的测量要求进行不同的安装，称重平台结构简单安装方式不受限制。
进一步的优化方案，变送器采用电压变送器与重力传感器匹配，在对电压进行检测时，电流的浪涌特性就会对检测设备造成影响，为了避免这些不利的影响，提高检测精度，电压变送器专门设置了防浪涌和防雷器件。所以，电压变送器具有很好的防浪涌防雷防爆的作用，而且电压变送器的测量精度高达0.2％，可以将很好地将电压信号转换为直流电流信号，再基于规约对电流信号进行计算得到数字信号。
进一步的优化方案，数据处理模块包括控制单元、3D模型构建单元、计算单元和映射单元；
当3D模型构建单元接收到第一次采集的图像信息后，根据第一次采集的图像信息构建第一3D模型，3D模型中包含被测物和称重单元；计算单元接收到采集到的第一次重力数据后，根据重力数据计算被测物的重心投影，并通过映射单元将重心投影映射到第一3D模型中，得到第一重心模型。
在得到第一重心模型后，通过控制单元翻转被测物，当3D模型构建单元接收到第二次采集的图像信息后，根据第二次采集的图像信息构建第二3D模型，3D模型中包含被测物和称重单元；计算单元接收到采集到的第二次重力数据后，根据重力数据计算被测物的重心投影，并通过映射单元将重心投影映射到第二3D模型中，得到第二重心模型，将得到的第二重心模型与第一重心模型映射，得到最终的重心位置。
进一步的优化方案，控制单元可以控制翻转模块的翻转角度，翻转角度可以通过电脑提前设置的。
进一步的优化方案，构建3D模型的方法为：通过双目立体视觉深度相机测距流程：对双目相机进行标定，得到两个相机的内外参数、单应矩阵；根据标定结果对原始图像进行校正，校正后的两张图像位于同一平面且互相平行；对校正后的两张图像进行像素点匹配；根据匹配结果计算每个像素的深度，从而获得深度图；构建三维坐标，基于三维坐标对深度图进行平面分割找出平面特征，利用平面特征对深度图像进行配准，由深度图中的点构成三角网格，通过三角网格的距离和深度图中点的联系生成3D模型。
进一步的优化方案，投影的计算方式如图3所示，由于称重平台为对称性设计，即AB＝DC，AD＝BC，故四支撑点成一成方形，设AB＝DC＝a，AD＝BC＝b，被测物的重心投影坐标为(X，Y)，A、B、C、D四点称重传感器或称重平台所测力值分别为F1、F2、F3、F4，则有被测物总重W＝F1+F2+F3+F4。
根据力矩平衡原理，分别对X、Y轴取矩，
则有：X×W＝AB/2×(F1+F4)-AB/2×(F2+F3)；
Y×W＝AD/2(F2+F1)×-AD/2×(F3+F4)；
得：X＝[(F1+F4)-(F2+F3)]a/2×(F1+F2+F3+F4)；
Y＝[(F2+F1)-(F3+F4)]a/2×(F1+F2+F3+F4)；
由此可以算出X、Y的具体数值，将被测物翻转后再进行一次上述计算，即可得到另一个位置上的投影。
进一步的优化方案，重心测量系统还包括打印模块，所述打印模块用于打印被测物及被测物重心位置图。
打印模块可以是图纸打印，通过图纸查看重心位置，也可以是3D打印，重心位置用不同颜色的材料来表示，可以更直观地看出重心位置。
此重心测量系统可以采用地埋式，方便重型被测物体直接测量。也可以架空安装。
综上可见，本发明与现有技术相比的显著优势概括如下：
1)本发明通过两次测量重力投影，可以精确得到被测物重心；
2)本发明可以根据被测物大小改变测量平台的大小和改变测量方式，使得本发明适应性更强，测量更加方便。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种重心测量系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于采集被测物数据；
翻转模块，用于翻转被测物；
数据处理模块，分别与所述数据采集模块和翻转模块连接，用于控制所述数据采集模块和翻转模块，并根据被测物数据计算被测物重心投影，基于所述重心投影获得被测物重心，并生成被测物重心位置的3D模型；
数据存储模块，与所述数据处理模块连接，用于储存被测物数据及被测物重心位置的3D模型；
显示模块，与所述数据存储模块连接，用于显示含有被测物及被测物重心位置的3D模型；
查询模块，与所述数据存储模块连接，用于查询历史数据。
2.根据权利要求1所述的重心测量系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：
称重单元用于采集并传输被测物的重力数据；
图像采集单元用于采集被测物和称重单元的图像信息。
3.根据权利要求2所述的重心测量系统，其特征在于，所述称重单元包括：
称重平台，用于放置被测物；
支撑座，用于支撑所述称重平台；
重力传感器，所述重力传感器安装在支撑座上，用于通过感应被测物重力产生电信号；
变送器，用于将所述电信号转换为可传输直流电信号，将所述直流电信号作为重力数据。
4.根据权利要求3所述的重心测量系统，其特征在于，
所述支撑座上安装有调整丝杠，所述调整丝杠用于将所述称重平台调整到水平位置。
5.根据权利要求1所述的重心测量系统，其特征在于，所述数据处理模块包括控制单元、3D模型构建单元、计算单元和映射单元；
所述控制单元用于控制翻转模块翻转被测物并控制数据采集模块第二次采集被测物数据；
所述3D模型构建单元用于根据采集的图像信息构建被测物和称重单元的3D模型；
所述计算单元用于根据采集的重力数据计算被测物重心投影；
所述映射单元用于将重心投影映射到所述3D模型中，并根据两个重心投影映射出被测物重心。
6.根据权利要求5所述的重心测量系统，其特征在于，所述计算单元包括第一计算单元和第二计算单元；
所述第一计算单元用于通过第一次采集的被测物数据计算被测物第一重心投影；
所述第二计算单元用于通过第二次采集的被测物数据计算被测物第二重心投影。
7.根据权利要求1所述的重心测量系统，其特征在于，所述重心测量系统还包括打印模块，所述打印模块用于打印被测物及被测物重心位置图。
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