[发明专利]机柜质心柔性测量装置及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不规则柔性物体质心测量方法及实现装置，特别是空间站机柜质心测量方法及实现装置。

背景技术

机柜就是指在空间站内为航天员提供日常生活资源和生存空间及存放各项实验研究相配套的试验仪器和设备等有效载荷的硬件设施。随着我国航天事业的不断发展，未来几年将建立自己的空间站，为人类提供一个可长期运行的科学实验室来进行空间科学、微重力科学、生命科学、工程技术等相关实验和研究。因此，机柜的用途将不断扩大，需求也将不断增加，而随着空间站有效载荷的不断变化，机柜的类型也将不断增加，外型结构也将各不相同。

为了确保机柜安装完毕后舱体平衡，就要保证每个机柜的质心分布在指定的范围内，因此，有必要设计一套可以快速检测机柜质心的方法及实现该方法的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作方便、测量精度高的机柜质心柔性测量装置。

为实现上述目的，本发明提供的一种机柜质心柔性测量装置，一种机柜质心柔性测量装置，包括支撑翻转机构、对接板和力学传感器，对接板的一侧与支撑翻转机构连接，力学传感器分布在对接板的三个点上，这三个点分别是在对接板的顶部中间和对接板底部的左、右两侧；对接板顶部中间安装一个力学传感器，对接板底部的左、右两侧的两个点上安装的是两组正交的力学传感器。

在测量过程中，首先将机柜安装到对接板的另一侧面上，通过调整支撑翻转机构使机柜分别处于竖直和倾斜两种装态，测量机柜竖直和倾斜两种状态下的数值，经过计算得出机柜的质心坐标。

同时，本发明还提供了利用上述装置测量机柜质心的方法，该方法具有测量精度高的特点。

本发明所述的方法，首先求出机柜和对接板组合体在旋转坐标系的质心，然后再求解出机柜在机柜坐标系中的质心，

具体方法如下：

该方法中的坐标系分别为：旋转坐标系XOY、机柜坐标系XrOrYr、左侧正交力学传感器坐标系Xs_lOs_lYs_l、右侧正交力学传感器坐标系Xs_rOs_rYs_r；

并做如下规定：

a、对接板竖直状态记作：                                               ；对接板倾斜状态记作：；

b、对接板上部的力学传感器沿Y轴方向受力记作：；

c、 对接板底部的左侧正交力学传感器沿Y、Z轴方向受力记作：、；

d、 对接板底部的右侧正交力学传感器沿Y、Z轴方向受力记作：、；

e、旋转坐标系X轴与力学传感器坐标系Xs轴之间的距离为；

f、力学传感器坐标系Os_r、Os_l之间的距离为2X；

两组正交的力学传感器沿Y轴方向受力和、受力差为：

                            (1)

                            (2)

两组正交的力学传感器沿Z轴方向受力和、受力差为：

                             (3)

                             (4)

根据机柜和对接板在Y、Z方向受力平衡得：

                           (5) 

                                (6) 

由(5)和(6)得出机柜和对接板重量为：

                          (7) 

对旋转坐标系Y轴列出力矩平衡方程为： 

                              (8) 

对正交力学传感器Xs轴列出力矩平衡方程为：

                      (9)