用于测量物体质心位置的测量机构转让专利
申请号 : CN200810049622.8
文献号 : CN101261171B
文献日 : 2010-07-28
发明人 : 卢志辉 , 孙志扬 , 李祥云 , 费星如 , 葛静 , 薄悦 , 游广飞 , 乔永强 , 陈超 , 张磊乐 , 张伟伟
申请人 : 郑州机械研究所
摘要 :
一种用于测量物体质心位置的测量机构，其特征在于：该测量机构包括机座(1)，环绕机座中垂线以均布方式设置在机座上的至少三个用于测量质量、质心的称重传感器(2)，以悬浮的方式架放在传感器上的旋转轴系(3)，设置在旋转轴系上方并与旋转轴(3-1)相固接的旋转托盘(4)。由于本发明的测量机构是将旋转轴系置于传感器上，可以实行总体质量的称量；转轴由动力机构驱动缓慢转动，通过承物盘带动被测体同步旋转，可以实现偏离量的精确测量。
权利要求 :
1.一种用于测量物体质心位置的测量机构，其特征在于：该测量机构包括机座(1)，环绕机座中垂线以均布方式设置在机座上的至少三个用于测量质量、质心的称重传感器(2)，以悬浮的方式架放在称重传感器(2)上的旋转轴系(3)，设置在旋转轴系上方并与旋转轴(3-1)相固接的旋转托盘(4)；所述旋转轴系(3)通过其外壳上部设置的水平向外延伸的支撑缘以悬浮的方式架放在称重传感器(2)上，且支撑缘通过设置在支撑缘底面上的支撑件以点接触的方式架放在称重传感器(2)上。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种用于测量物体质心位置的测量机构。
背景技术
物体的质心、形心及其质心偏移量(质心偏移量即质心相对于形心的距离，在垂直轴线的平面上投影)的测量多用在空间飞行器上，比如各类弹头、卫星、飞船、空间站的质量特性参数测量等，这些参数的准确测量对于提高产品飞行稳定性和命中率是必不可少的。而质心位置测量是所有质量特性测量的重要基础。
目前测量质心多数采用三个(或多个)称重传感器直接称量计算或采用天平刀口原理。
采用传感器直接测量计算，简便快捷，但此时传感器的绝对误差将不可避免的直接影响质心位置的测量准确性。质心位置一般偏离形心不远，质心偏移引起传感器数值的变化量与总质量的比值决定质心偏移量的大小，而这个变化量相对于物体总体质量而言是一个小值，传感器对于全部质量的测量误差都将叠加到这个小值上，所以传感器直接测量质心位置，精度将受到很大制约。
为提高质心位置测量灵敏度和精度，采用刀口结构，直接将整体质量由刀口承载，在刀口连线的垂直方向布置小量程传感器用来测量由质心偏离引起的偏心力。这样就提高了测量灵敏度与精度。这就是常用的一维天平式质心秤。在此结构上作进一步的改进，上下布置两组相互垂直的刀口结构，就可以形成二维天平式质心秤。但由于计算质心位置需要总质量，所以还需要辅助电子秤进行质量测量。
本发明的申请人曾在专利号为00115925.9、公开号为CN1336539、名称为《用于测量物体质心、形心和质心偏离量的测量装置》专利中对上述刀口型质心秤进行了改进设计，采用在一维刀口上放置旋转轴系进行二维质心测量，便于动态测量和测量过程自动化。该方法具有结构紧凑、自动化程度高、精度高等优点，缺点是同样由于计算质心位置需要总质量，所以还需要辅助电子秤进行质量测量。
很明显，采用传感器直接测量，只需单一的机构就可以进行质量、质心测量，但是由于是采用绝对测量的增量值来计算质心偏离，增量值的误差包含着全量程的误差，其精度较差。刀口型的质心秤，测量的是偏离量引起的数值，灵敏度与精度明显提高，但该结构不能称量总体质量，需要采用其他方法测量总质量后，才能计算质心位置。
目前测量质心多数采用三个(或多个)称重传感器直接称量计算或采用天平刀口原理。
采用传感器直接测量计算，简便快捷，但此时传感器的绝对误差将不可避免的直接影响质心位置的测量准确性。质心位置一般偏离形心不远，质心偏移引起传感器数值的变化量与总质量的比值决定质心偏移量的大小，而这个变化量相对于物体总体质量而言是一个小值，传感器对于全部质量的测量误差都将叠加到这个小值上，所以传感器直接测量质心位置，精度将受到很大制约。
为提高质心位置测量灵敏度和精度，采用刀口结构，直接将整体质量由刀口承载，在刀口连线的垂直方向布置小量程传感器用来测量由质心偏离引起的偏心力。这样就提高了测量灵敏度与精度。这就是常用的一维天平式质心秤。在此结构上作进一步的改进，上下布置两组相互垂直的刀口结构，就可以形成二维天平式质心秤。但由于计算质心位置需要总质量，所以还需要辅助电子秤进行质量测量。
本发明的申请人曾在专利号为00115925.9、公开号为CN1336539、名称为《用于测量物体质心、形心和质心偏离量的测量装置》专利中对上述刀口型质心秤进行了改进设计，采用在一维刀口上放置旋转轴系进行二维质心测量，便于动态测量和测量过程自动化。该方法具有结构紧凑、自动化程度高、精度高等优点，缺点是同样由于计算质心位置需要总质量，所以还需要辅助电子秤进行质量测量。
很明显，采用传感器直接测量，只需单一的机构就可以进行质量、质心测量，但是由于是采用绝对测量的增量值来计算质心偏离，增量值的误差包含着全量程的误差，其精度较差。刀口型的质心秤，测量的是偏离量引起的数值，灵敏度与精度明显提高，但该结构不能称量总体质量，需要采用其他方法测量总质量后，才能计算质心位置。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种结构更为合理、测量精度高的用于测量物体质心位置的测量机构。
本发明的用于测量物体质心位置的测量机构包括机座，环绕机座中垂线以均布方式设置在机座上的至少三个用于测量质量、质心的称重传感器，以悬浮的方式架放在传感器上的旋转轴系，设置在旋转轴系上方并与由动力源驱动的旋转轴相固接的旋转托盘。
本发明中所述旋转轴系通过其外壳上部设置的水平向外延伸的支撑缘以悬浮的方式架放在传感器上，且支撑缘通过设置在底面上的支撑件以点接触的方式架放在传感器上。所述旋转轴系的外壳与机座间不存在水平位移或转动关系。
本发明的测量原理及有益效果如下：
由于本发明的测量机构是将旋转轴系置于传感器上，可以实行总体质量的称量；转轴由动力机构驱动缓慢转动，通过承物盘带动被测体同步旋转，可以实现偏离量的精确测量。若质心位置不在旋转轴线上，质心将绕旋转轴线作园周运动，此时传感器读数将产生周期性变化，测量一周后将得到最大值与最小值及对应的角度，据此可以计算出其质心位置。最大值与对小值之差是偏离量的两倍，二者之差是对同一传感器而言的，又正好把全量程的系统误差抵消，相当于是同一个传感器的比对测量，其精度明显提高。
本发明的用于测量物体质心位置的测量机构包括机座，环绕机座中垂线以均布方式设置在机座上的至少三个用于测量质量、质心的称重传感器，以悬浮的方式架放在传感器上的旋转轴系，设置在旋转轴系上方并与由动力源驱动的旋转轴相固接的旋转托盘。
本发明中所述旋转轴系通过其外壳上部设置的水平向外延伸的支撑缘以悬浮的方式架放在传感器上，且支撑缘通过设置在底面上的支撑件以点接触的方式架放在传感器上。所述旋转轴系的外壳与机座间不存在水平位移或转动关系。
本发明的测量原理及有益效果如下：
由于本发明的测量机构是将旋转轴系置于传感器上，可以实行总体质量的称量；转轴由动力机构驱动缓慢转动，通过承物盘带动被测体同步旋转，可以实现偏离量的精确测量。若质心位置不在旋转轴线上，质心将绕旋转轴线作园周运动，此时传感器读数将产生周期性变化，测量一周后将得到最大值与最小值及对应的角度，据此可以计算出其质心位置。最大值与对小值之差是偏离量的两倍，二者之差是对同一传感器而言的，又正好把全量程的系统误差抵消，相当于是同一个传感器的比对测量，其精度明显提高。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为图1的侧视图。
图2为图1的侧视图。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例(附图)作进一步描述：
如图1、2所示，本发明的用于测量物体质心位置的测量机构包括机座1，环绕机座中垂线以均布方式设置在机座上的三个或四个用于测量质量、质心的称重传感器2，以悬浮的方式架放在传感器2上的旋转轴系3，设置在旋转轴系上方并与由动力源5驱动的旋转轴3-1相固接的旋转托盘4。
更具体讲本发明中所述旋转轴系3通过其外壳上部设置的水平向外延伸的支撑缘3-2以悬浮的方式架放在传感器2上，且支撑缘3-2通过设置在底面上的支撑件3-3以点接触的方式架放在传感器2上；所述旋转轴系3的外壳与机座1间不存在水平位移或转动关系。
如图1、2所示，本发明的用于测量物体质心位置的测量机构包括机座1，环绕机座中垂线以均布方式设置在机座上的三个或四个用于测量质量、质心的称重传感器2，以悬浮的方式架放在传感器2上的旋转轴系3，设置在旋转轴系上方并与由动力源5驱动的旋转轴3-1相固接的旋转托盘4。
更具体讲本发明中所述旋转轴系3通过其外壳上部设置的水平向外延伸的支撑缘3-2以悬浮的方式架放在传感器2上，且支撑缘3-2通过设置在底面上的支撑件3-3以点接触的方式架放在传感器2上；所述旋转轴系3的外壳与机座1间不存在水平位移或转动关系。