[发明专利]一种用于质心测量的多点称重支撑结构模型的修正方法

权利要求书

1.一种用于测量质心的多点称重支撑结构模型的修正方法，所述模型包括上层可动平台(2)、下层固定平台(3)、三个上球窝(4)、三个下球窝(5)、三个支撑球(6)和三个称重传感器；

三个称重传感器设置在下层固定平台(3)上，三个称重传感器的顶部分别固定一个下球窝(5)，上层可动平台(2)的底部固定有三个上球窝(4)，三个下球窝(5)分别与三个上球窝(4)的位置相对应，相应位置的上球窝(4)和下球窝(5)之间放置一个支撑球(6)；上层可动平台(2)移动时带动支撑球(6)在下球窝(5)中自由移动；被测件设置在上层可动平台(2)的顶部；

其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：利用所述模型测量质心，将测量的质心与实际质心进行对比，获取误差；

步骤二：定义模型中的参数，确定参数中的已知参数和未知参数；

步骤三：根据数学建模方法，求取未知参数；

步骤四：分析模型中的参数对质心测量误差的影响，并对有影响的参数进行修正，减小质心测量的误差。

2.根据权利要求1所述的多点称重支撑结构模型的修正方法，其特征在于，所述步骤二中，所述模型中的参数包括：

下球窝的半径为R_B，下球窝的球心坐标为B_0i，i＝1，2，3，三个球心的几何中心为固定坐标系的原点O_B，所述三个下球窝球心组成的平面的法向量为Z_B轴，所述固定坐标系为O_BX_BY_BZ_B；

上球窝的半径为R_P，上球窝的球心坐标为P_0i，三个上球窝球心的几何中心为移动坐标系的原点O_P，所述三个上球窝球心组成的平面的法向量为Z_P轴，所述移动坐标系为O_PX_PY_PZ_P；

支撑球(6)的半径为R，支撑球(6)与下球窝(5)的接触点为B_i，支撑球(6)与上球窝(4)的接触点为P_i；

l_i表示上层可动平台(2)与下层固定平台(3)的支撑距离；

F_i表示三个支撑球(6)的支撑力大小；

表示除三个支撑球(6)的支撑力以外，上层可动平台(2)在X_P、Y_P和Z_P三个方向所受的外力；

表示除三个球的支撑力对移动平台的力矩外，上层可动平台(2)在X_P，Y_P，Z_P三个方向所受的力矩；

r_i表示移动坐标系下上球窝的力臂；

T_BP表示移动坐标系的原点相对于固定坐标系的原点的平移量；

R_BP表示移动坐标系相对于固定坐标系的旋转量。

3.根据权利要求2所述的多点称重支撑结构模型的修正方法，其特征在于，所述步骤三包括：

P_i点在移动坐标系中的坐标为[P_i]_P，在固定坐标系中的坐标[P_i]_B为：

[P_i]_B＝T_BP+R_BP·[P_i]_P 公式一；

其中：x、y和z分别表示原点O_P在固定坐标系中的坐标；

R_BP表示移动坐标系相对于固定坐标系的旋转矩阵；

α、β和γ分别表示移动坐标系相对于固定坐标系X_P、Y_P和Z_P轴的旋转角度；

P_i在固定坐标系中的坐标与B_i在固定坐标系中坐标的差值等于l_i：

l_i＝[P_i]_B-B_i＝(T_BP+R_BP·[P_i]_P)-B_i 公式二；

P_i在固定坐标系中的坐标：x_Pi、y_Pi和z_Pi；B_i在固定坐标系中的坐标：x_Bi、y_Bi和z_Bi；

由于支撑球(6)与球窝接触时，球受力始终通过球心，因此各支撑球(6)的l_i始终为球的直径2R：

F_i的方向向量n_i：

上层可动平台(2)保持稳定，需满足：

三个下球窝的球心B_oi在固定坐标系中为定值，分别为：B_oix、B_oiy,和B_oiz，B_i的支撑方向向量n_ix、n_iy和n_iz始终通过球心B_oi，则得到方程：

R_B表示下球窝的半径；

同理，3个上球窝的球心P_oi在移动坐标系中为定值，分为：P_oix,、P_oiy,和P_oiz，P_i的支撑方向向量n_ix、n_iy和n_iz始终通过球心P_oi，得到方程：

R_P表示上球窝的半径；

表示P_i的支撑方向向量在移动坐标系中的表示。