[发明专利]一种基于力矩平衡原理的二维质心测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于力矩平衡原理的二维质心测量装置，其特征在于：包括二维主刀(6)，二维主刀(6)包括上下两个相互正交的刀子以及处于两个刀子之间的刀承，测量装置包含两个电磁力矩器(1)，用于测量时砝码粗配后的测量装置平衡，工装定位销(3)与产品定位销(4)分别用于产品工装(5)与被测产品(7)的定位；顶升机构(8)将测量平台(2)顶升，从而脱离二维主刀(6)；二维副刀(9)为砝码(10)提供准确的力点位置，其中电磁力矩器(1)、二维副刀(9)、砝码(10)均在水平面内的两个正交方向上各有一个。

2.一种应用如权利要求1所述的基于力矩平衡原理的二维质心测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：在顶升机构(8)顶起的状态下安装产品工装(5)，刀子坐标系定义为以二维主刀(6)的中心点为原点，在水平方向内的其中一个刀线方向定义为Y向，另一个刀线方向为Z向；

S2：安装完成后降下顶升机构(8)，对产品工装(5)进行配平，假设此时在YZ两个方向上的配平载荷分别为d_Y1和d_Z1；

S3：启动顶升机构(8)再次顶起测量平台(2)，安装被测产品(7)；

S4：被测产品(7)安装完成后降下顶升机构(8)，假设两个二维副刀(9)的刀点距二维主刀(6)的刀点水平距离在Y向和Z向分别为L_Y和L_Z，由三点称重法测量得到被测产品(7)的质心位置为Y_G和Z_G，被测产品(7)的质量为M，那么测量时在YZ两个方向上的配平质量为如式(1)和式(2)中的m_Y和m_Z；

S5：采用砝码(10)进行加载；

S6：启动电磁力矩器(1)使测量平台(2)处于平衡状态，设由两个电磁力矩器(1)加载的载荷量折算至二维副刀(9)的刀点位置的载荷量分别为m_Y'和m_Z'，则实际总的配平载荷分别为及因其中包含了用于配平产品工装(5)的配平载荷d_Y1和d_Z1，所以实际用于平衡被测产品(7)的载荷为因此被测产品(7)的质心坐标如以下两式所示；

式中：

Y₁—在刀子坐标系内，被测产品在竖直状态下横向质心的Y向坐标，单位为mm；

Z₁—在刀子坐标系内，被测产品在竖直状态下横向质心的Z向坐标，单位为mm；

S7：将刀子坐标系内的坐标值转化至被测产品坐标系内的坐标，得以下两式；

式中：

Y₁'—在被测产品坐标系内，被测产品在竖直状态下横向质心的Y向坐标；

Z₁'—在被测产品坐标系内，被测产品在竖直状态下横向质心的Z向坐标；

Yr—被测产品坐标系原点在以刀子所确定的坐标系内的Y向坐标；

Zr—被测产品坐标系原点在以刀子所确定的坐标系内的Z向坐标；

S8：该次测量完成后，启动顶升机构(8)再次顶起测量平台(2)，将被测产品(7)绕垂直轴线旋转180度后，再次定位并紧固；

S9：重复上述第S4至S7步骤，得到被测产品坐标系内的第2组质心坐标值Z₂’和Y₂’；

S10：由以上2组质心坐标值计算被测产品的质心位置坐标Z＝(Z₁’+Z₂’)/2，Y＝(Y₁’+Y₂’)/2；

所述S5中，若加载后所述测量装置的偏载超出了电磁力矩器(1)的调节能力，则根据偏载方向改变加载载荷，直至所述测量系统处于电磁力矩器(1)可控范围内，设此时实际加载的砝码分别设为和即m_Y和m_Z的取整。

3.根据权利要求2所述测量方法，其特征在于：所述S2中，使用砝码(10)以及电磁力矩器(1)对产品工装(5)进行配平。