本發(fā)明涉及一種用于測定物體質(zhì)量質(zhì)心測試儀，特別是一種回轉(zhuǎn)式質(zhì)量質(zhì)心測試儀。

二

背景技術(shù)：

現(xiàn)有質(zhì)量質(zhì)心測試儀一般是托架式質(zhì)量質(zhì)心測試儀，它是由托架、舉升機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成，機(jī)架上設(shè)有傳感器，定位尺設(shè)在托架上，托架上升下降由舉升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。其測試方法是：首先將被測體放置在托架上，通過舉升機(jī)構(gòu)再將托架與被測體一同落在測試機(jī)架上的三個(gè)或四個(gè)傳感器上，將三個(gè)或四個(gè)傳感器受力量值求和得到質(zhì)量，由定位尺得到被測體距測量基準(zhǔn)的距離，知曉傳感器、被測體等之間的相對位置，通過力矩平衡公式計(jì)算質(zhì)心位置。影響其測試精度和重復(fù)性的主要因素由質(zhì)量測量誤差、結(jié)構(gòu)誤差和位置誤差等。

多點(diǎn)測量時(shí)，由于托架結(jié)構(gòu)的變形、托架底部腳不在同一個(gè)測試平面內(nèi)，多點(diǎn)與傳感器同時(shí)接觸，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力不能釋放，產(chǎn)生傳感器四角受力誤差，從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)誤差和測量誤差。另外，測量時(shí)托架需上下運(yùn)動(dòng)，被測體相對測量基準(zhǔn)的位置是動(dòng)態(tài)的，因而隨位置變化產(chǎn)生系統(tǒng)的位置誤差；托架底部的腳放置在機(jī)架傳感器上，是一種懸浮結(jié)構(gòu)，托架始終處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，受外部一些因素的影響，也會(huì)造成托架位移，導(dǎo)致力矩發(fā)生變化，這些因素都會(huì)造成位置誤差。目前，采用托架式方式測量小型物體(如20g-500g，500g-50kg)的測試精度和重復(fù)性都不理想，目前還沒有一種測試方式滿足小被測體高精度測量的需要。

雙立面質(zhì)量、質(zhì)心、偏心測試儀成功解決了長徑比較大的軸類型物體的測量，尤其是對超大型物體(如：200Kg-10000Kg，長3m-20m)效果十分明顯。由于受到結(jié)構(gòu)和方法的限制，雙立面質(zhì)量、質(zhì)心、偏心測試儀很難適合于小型物體的精確測量。

綜上所述，現(xiàn)有的測試儀不能滿足小物體高精度的質(zhì)心測量，測試的重復(fù)性也低。

三

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的測試方法，回轉(zhuǎn)托架相對測試基準(zhǔn)位置和傳感器固定，使系統(tǒng)始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，消除位置變化帶來的系統(tǒng)誤差，采用回轉(zhuǎn)托架結(jié)構(gòu)，消除結(jié)構(gòu)內(nèi)力，符合多傳感器多點(diǎn)受力條件下的傳感器受力原理和技術(shù)要求，滿足小型物體高精度測量的實(shí)際需要，同時(shí)提高系統(tǒng)測試的重復(fù)性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于回轉(zhuǎn)式質(zhì)量質(zhì)心測試儀，包括控制箱、標(biāo)準(zhǔn)樣棒、測試臺，控制箱包括數(shù)據(jù)采集儀、工控機(jī)和專用軟件，控制箱通過數(shù)據(jù)傳輸線與測試臺連接，標(biāo)準(zhǔn)樣 棒用來標(biāo)定傳感器和效驗(yàn)測試儀的測試精度，測試臺包括回轉(zhuǎn)托架、基座、傳感器、光柵定位機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)托架由回轉(zhuǎn)架、托架、支腳組成，回轉(zhuǎn)架、支腳分別設(shè)在托架下面的兩端，回轉(zhuǎn)架由上回轉(zhuǎn)架、下回轉(zhuǎn)架、軸承、轉(zhuǎn)軸、固定螺母組成，托架由托板、V型滑動(dòng)架、導(dǎo)軌組成，支腳由滾輪和滾輪架組成，上回轉(zhuǎn)架通過軸承與轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)軸再與下回轉(zhuǎn)架連接，上回轉(zhuǎn)架、下回轉(zhuǎn)架、軸承和轉(zhuǎn)軸形成可以旋轉(zhuǎn)的一維機(jī)構(gòu)，導(dǎo)軌固定在托板上，V型滑動(dòng)架安裝在導(dǎo)軌上，根據(jù)需要調(diào)節(jié)V型滑動(dòng)架之間的距離，回轉(zhuǎn)架通過上回轉(zhuǎn)架與托架的托板連接，支腳通過滾輪架與托架的托板連接，回轉(zhuǎn)架與支腳分別在回轉(zhuǎn)托架的兩端，形成兩處受力點(diǎn)，基座由測試平臺、機(jī)架和水平調(diào)節(jié)座組成，測試平臺放置在機(jī)架上，水平調(diào)節(jié)座安裝在機(jī)架底部，傳感器安裝在測試平臺上，傳感器分別通過下回轉(zhuǎn)架、滾輪與回轉(zhuǎn)托架連接，使回轉(zhuǎn)托架與傳感器的連接整體是硬性連接、局部是柔性連接，光柵定位機(jī)構(gòu)由光柵尺、導(dǎo)軌、導(dǎo)軌滑塊、定位塊和靠柵組成，光柵尺以定位塊為基準(zhǔn)，光柵尺的移動(dòng)尺標(biāo)與導(dǎo)軌滑塊連接，導(dǎo)軌滑塊安裝在導(dǎo)軌上，靠柵固定在導(dǎo)軌滑塊上，光柵尺、導(dǎo)軌和定位塊分別固定在測試平臺上，被測體落到回轉(zhuǎn)托架上，通過靠柵接觸被測體軸向基準(zhǔn)知道被測體相對測量基準(zhǔn)的位置，根據(jù)力矩平衡原理，進(jìn)行計(jì)算得到質(zhì)心精確位置，升降機(jī)構(gòu)由上固定板、下固定板、導(dǎo)柱、升降臺、升降機(jī)和電機(jī)組成，上固定板通過導(dǎo)柱與下固定板連接，形成一個(gè)框架，升降臺由升降柱、預(yù)托架、小V型架和升降底座組成，升降臺與導(dǎo)柱連接，升降臺通過升降底座與升降機(jī)和電機(jī)連接，升降臺沿導(dǎo)柱上下移動(dòng)，小V型架通過預(yù)托架與升降柱連接，升降柱固定在升降底座上，升降機(jī)構(gòu)通過上固定板固定在測試平臺的底部，升降機(jī)構(gòu)起到預(yù)托被測體的功能，測量時(shí)，首先，將被測物體放置在預(yù)托架的小V型架上，再通過升降機(jī)構(gòu)將被物體落到回轉(zhuǎn)托架的V型滑動(dòng)架上，小V型架的間距可調(diào)，適應(yīng)不同物體測量的需要。

測試原理如下：

回轉(zhuǎn)托架處于一種平衡狀態(tài)，根據(jù)力矩平衡原理，可得到平衡方程，如圖1所示：

根據(jù)力矩原理有：

M＝F1+F2+F3

x＝(L1×F1+L2×(F2+F3))/M-C

其中：

F1——傳感器1的支撐力；

F2、F3——傳感器2、傳感器3的支撐力；

L1——傳感器1到光柵傳感器基面的距離；

L2——傳感器2、傳感器3到光柵傳感器基面的距離；

C——光柵傳感器基準(zhǔn)面到待測物體端面的距離；

x——待測物體端面到質(zhì)心的距離；

M——待測物提質(zhì)量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.回轉(zhuǎn)托架相對測試平臺的測試基準(zhǔn)和傳感器相對位置固定，回轉(zhuǎn)架托始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，消除了位置變化而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，使測試儀空載的重復(fù)性和載物的重復(fù)性都十分好；

2.回轉(zhuǎn)托架通過回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和滾輪結(jié)構(gòu)分別與傳感器固定連接和浮動(dòng)連接，使回轉(zhuǎn)托架與傳感器的連接整體是硬性連接和局部是柔性連接，能夠有效的解決結(jié)構(gòu)變形、加工制造、安裝帶來的誤差，自動(dòng)釋放由結(jié)構(gòu)引起的內(nèi)力，對傳感器進(jìn)行四角補(bǔ)償，消除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)誤差和測量誤差，保證和提高系統(tǒng)的測試精度；

3.采用一維回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)符合應(yīng)變式壓力傳感器受力原理和受力條件，保證多點(diǎn)測量與單點(diǎn)測量傳感器受力物理狀態(tài)的一致性，有效解決多個(gè)傳感器多點(diǎn)同時(shí)受力的測量難題，提高了系統(tǒng)測試的準(zhǔn)確性和測試精度；

4.采用預(yù)托與回轉(zhuǎn)托架分離結(jié)構(gòu)，保證被測體初始狀態(tài)的一致性，同時(shí)避免上下被測體時(shí)對傳感器的直接沖擊，保證測試系統(tǒng)的重復(fù)性。

在Φ12.7mm、長30mm、重量37g標(biāo)準(zhǔn)彈測試實(shí)驗(yàn)中，外部條件：傳感器(100g、C3級、三只)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、量程范圍、托架與回轉(zhuǎn)托架重量、標(biāo)定軟件、測試軟件等完全相同的條件下，選用托架式質(zhì)量質(zhì)心測試儀和回轉(zhuǎn)式質(zhì)量質(zhì)心測試儀兩種測試儀，進(jìn)行測試比對：

在Φ300mm、長2000mm、重量50kg標(biāo)準(zhǔn)體測試實(shí)驗(yàn)中，外部條件：20kg傳感器(C3級、2只)、30kg傳感器(C3級、1只)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、托架與回轉(zhuǎn)托架重量、標(biāo)定軟件、測試軟件等完全相同的條件下，選用兩種測試方法、結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試比對：

四附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的測試原理示意圖

圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的主視圖

圖3所示實(shí)施方式的俯視圖

圖4所示實(shí)施方式的左視圖

圖5所示實(shí)施方式的回轉(zhuǎn)托架局部視圖的主視圖

圖6所示實(shí)施方式的回轉(zhuǎn)托架局部視圖的左視圖

圖7所示實(shí)施方式的升降機(jī)構(gòu)局部視圖

五具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

從圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7中可知，一種用于測試質(zhì)量質(zhì)心的回轉(zhuǎn)式質(zhì)量質(zhì)心測試儀，包括控制箱1、標(biāo)準(zhǔn)樣棒2、測試臺3，控制箱1包括數(shù)據(jù)采集儀11(V3-2型)、研華工控機(jī)12和NJLGDX專用軟件13，控制箱1通過數(shù)據(jù)傳輸線與測試臺3連接，標(biāo)準(zhǔn)樣棒2用來標(biāo)定傳感器33和效驗(yàn)測試儀的測試精度，測試臺3包括回轉(zhuǎn)托架31、基座32、傳感器33、光柵定位機(jī)構(gòu)34、升降機(jī)構(gòu)35，回轉(zhuǎn)托架31由回轉(zhuǎn)架311、托架312、支腳313組成，回轉(zhuǎn)架311、支腳313分別設(shè)在托架312下面的兩端，回轉(zhuǎn)架321由上回轉(zhuǎn)架3111、下回轉(zhuǎn)架3112、軸承3113、轉(zhuǎn)軸3114、固定螺母3115組成，托架312由托板3121、V型滑動(dòng)架3122、導(dǎo)軌3132組成，支腳313由滾輪3131和滾輪架3132組成，上回轉(zhuǎn)架3111通過軸承3113與轉(zhuǎn)軸3114連接，轉(zhuǎn)軸3114再與下回轉(zhuǎn)架3112連接，固定螺母3115在轉(zhuǎn)軸3114上用于固定軸承3113和上回轉(zhuǎn)架3111，上回轉(zhuǎn)架3111、下回轉(zhuǎn)架3112、軸承3113、轉(zhuǎn)軸3114和固定螺母3115形成可以回轉(zhuǎn)的一維回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)軌3123固定在托板3121上，兩個(gè)V型滑動(dòng)架3122安裝在導(dǎo)軌3123上，根據(jù)需要調(diào)節(jié)V型滑動(dòng)架3122之間的距離，保證其間距 與彈帶間距一致，回轉(zhuǎn)架311通過上回轉(zhuǎn)架3111與托架312托板3121連接，支腳313通過滾輪架3131與托架312托板3121連接，回轉(zhuǎn)架311與支腳313分別在回轉(zhuǎn)托架31的兩邊，形成兩處受力點(diǎn)，回轉(zhuǎn)架311的數(shù)量通常為一個(gè)，支腳313的數(shù)量與安裝在同一邊的傳感器33數(shù)量一致，測小被測體(如重量：500g＜)采用一個(gè)支腳313，測大被測體通常采用兩個(gè)支腳313，基座32由測試平臺321、機(jī)架322和水平調(diào)節(jié)座323組成，測試平臺321放置在機(jī)架322上，水平調(diào)節(jié)座323安裝在機(jī)架322底部，測試平臺321作為基準(zhǔn)有平面度加工要求，材料可為鑄鐵件，傳感器33安裝在測試平臺321上，傳感器33數(shù)量可2個(gè)或3個(gè)，大被測體采用3個(gè)，小被測體采用2個(gè)，傳感器33通過下回轉(zhuǎn)架3111與回轉(zhuǎn)托架311固定連接，另一端的傳感器33通過滾輪3131與回轉(zhuǎn)托架311浮動(dòng)連接，使回轉(zhuǎn)托架31與傳感器33的連接整體是硬性連接、局部是柔性連接，傳感器33可選擇HBM-PW1C3-MR單點(diǎn)稱重傳感器，光柵定位機(jī)構(gòu)34由光柵尺341、導(dǎo)軌342、導(dǎo)軌滑塊343、定位塊344和靠柵345組成，光柵尺341以定位塊344為基準(zhǔn)，光柵尺341的移動(dòng)尺標(biāo)與導(dǎo)軌滑塊343連接，導(dǎo)軌滑塊343安裝在導(dǎo)軌342上，靠柵345固定在導(dǎo)軌滑塊343上，光柵尺341、導(dǎo)軌342和定位塊344分別固定在測試平臺321上，光柵尺可選擇SGC-2型號，升降機(jī)構(gòu)35由上固定板351、下固定板352、導(dǎo)柱353、升降臺354、升降機(jī)355和電機(jī)356組成，上固定板351通過導(dǎo)柱353與下固定板352連接，形成一個(gè)框架，升降臺354由升降柱3541、預(yù)托架3542、小V型架3543和升降底座3544組成，升降臺354與導(dǎo)柱353連接，升降臺354通過升降底座3544與升降機(jī)355、電機(jī)356連接，升降臺354沿導(dǎo)柱353上下移動(dòng)，小V型架3543通過預(yù)托架3542與升降柱3541連接，升降柱3541固定在升降底座3544上，升降機(jī)構(gòu)35起到預(yù)托被測體的功能，測量時(shí)，首先將被測體放置在預(yù)托架3542的小V型架3543上，再通過升降機(jī)構(gòu)35將被測體落到回轉(zhuǎn)托架31的V型滑動(dòng)架3122上，兩個(gè)小V型架3543的間距可調(diào)，適應(yīng)不同被測體測的需要，通過靠柵345接觸被測體軸向基準(zhǔn)知道被測體相對測量基準(zhǔn)的位置，通過控制箱1采集傳感器33的數(shù)據(jù)，根據(jù)力矩平衡原理，進(jìn)行計(jì)算得到質(zhì)心精確位置。

本發(fā)明的工作過程如下：

以測量Φ12.7mm、長30mm、重量37g標(biāo)準(zhǔn)彈為例，根據(jù)彈定心距調(diào)節(jié)升降臺354兩個(gè)小V型架3543和回轉(zhuǎn)托架31兩個(gè)V型滑動(dòng)架3122的間距，將被測彈放在預(yù)托架3542上，通過升降機(jī)構(gòu)35將被測彈落到回轉(zhuǎn)托架31上，將光柵定位機(jī)構(gòu)34靠柵345接觸被測彈基準(zhǔn)點(diǎn)(頭部端面)再移開，在工控機(jī)上用專用軟件進(jìn)行操作，讀取傳感器的數(shù)值，通過計(jì)算可得到彈的質(zhì)量和質(zhì)心。