[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

说明书

一种基于力矩平衡原理的二维质心测量装置及方法，包括二维主刀，二维主刀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，工装定位销与产品定位销分别用于产品工装与被测产品的定位；顶升机构将测量平台顶升，从而脱离二维主刀；二维副刀为配重砝码提供准确的力点位置，其中电磁力矩器、二维副刀、配重砝码均在水平面内的两个正交方向上各有一个。

技术领域

本发明属于质心测量领域，具体涉及一种基于力矩平衡原理的二维质心测量装置及方法。

背景技术

质心是飞行器的重要静态参数之一，将直接影响到飞行器的飞行姿态，及至影响到系统的命中概率，目前国内外质量质心测试主要采用多点支承称重法。多支点称重法的基本测试原理是用三个或更多的称重传感器共同支承被测物体，使得各传感器受力，再结合各传感器相对基准中心点的位置求矩计算得到。该测试方法较为为简单，并且可以同时测量出质量和质心参数，但采用这种方法由于受制于传感器的精度及安装误差，一般其准确度也难以达到较高的水平。

发明内容

本发明的目的在于：通过采用力矩平衡的原理实现被测产品二维质心的高准确度测量。

本发明的技术方案如下：一种基于力矩平衡原理的二维质心测量装置，包括二维主刀，二维主刀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，工装定位销与产品定位销分别用于产品工装与被测产品的定位；顶升机构将测量平台顶升，从而脱离二维主刀；二维副刀为配重砝码提供准确的力点位置，其中电磁力矩器、二维副刀、配重砝码均在水平面内的两个正交方向上各有一个。

一种基于力矩平衡原理的二维质心测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：在顶升机构顶起的状态下安装产品工装，刀子坐标系定义为以二维主刀的中心点为原点，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，对产品工装进行配平，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：启动顶升机构再次顶起测量平台，安装被测产品；

S4：被测产品安装完成后降下顶升机构，假设两个二维副刀的刀点距二维主刀的刀点水平距离在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的质心位置为Y_G和Z_G，被测产品的质量为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)中的的m_Y和m_Z；

S5：采用配重砝码进行加载；

S6：启动电磁力矩器使测量平台处于平衡状态，设由两个电磁力矩器加载的载荷量折算至二维副刀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，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，mm；

S7：将刀子坐标系内的坐标值转化至产品坐标系内的坐标，得以下两式；