[发明专利]一种重心位置测定装置及方法

权利要求书

1.一种重心位置测定装置，其特征在于，包括支架、固定安装在所述支架上的摆架组件以及平衡砣，所述摆架组件包括转轴、与所述转轴的一端固定连接的导轨组件以及与所述转轴的另一端固定安装的工件连接盘，所述导轨组件包括呈“T”型相互垂直设置的水平丝杠导轨和垂直丝杠导轨；

所述平衡砣包括分别能够沿所述水平丝杠导轨和所述垂直丝杠导轨运动的水平平衡砣和垂直平衡砣。

2.根据权利要求1所述的重心位置测定装置，其特征在于，所述摆架组件还包括水平仪，所述水平仪固定安装在所述水平丝杠导轨上。

3.根据权利要求1所述的重心位置测定装置，其特征在于，所述水平平衡砣和所述垂直平衡砣均为组合式结构。

4.根据权利要求1所述的重心位置测定装置，其特征在于，所述摆架组件还包括限位块，所述限位块在所述转轴的靠近所述导轨组件的一端固定设置，以使得能够在所述转轴发生旋转时对所述转轴进行限位。

5.根据权利要求4所述的重心位置测定装置，其特征在于，所述限位块的底部与所述支架的表面设定一间距，以限定所述转轴旋转的角度。

6.根据权利要求1所述的重心位置测定装置，其特征在于，所述转轴由轴承以及轴承座固定安装在所述支架上，所述转轴轴长大于所述支架沿所述转轴轴向方向上的长度。

7.根据权利要求1所述的重心位置测定装置，其特征在于，所述水平平衡砣的运动和所述垂直平衡砣的运动分别由安装在所述水平丝杠导轨上的电机和所述垂直丝杠导轨上的电机驱动。

8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的重心位置测定装置测定工件重心的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、调节水平丝杠导轨上的水平平衡砣和垂直丝杠导轨上的垂直平衡砣，使得摆架组件处于平衡状态；

步骤2、读取水平平衡砣和垂直平衡砣的位置；

步骤3、将待测工件安装在工件连接盘上；

步骤4、调整水平平衡砣以及垂直平衡砣的位置，同时测定水平仪信号，使得水平丝杠导轨处于水平状态；

步骤5、再次读取水平平衡砣和垂直平衡砣的位置，计算所述水平平衡砣的位移和所述垂直平衡砣的位移；

步骤6、根据所述水平平衡砣的位移和所述垂直平衡砣的位移计算所述待测工件的二维重心坐标。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤6中，根据以下公式求解所述二维重心坐标：

上式中：

其中，设定水平丝杠导轨的方向为x轴，垂直丝杠导轨的方向为y轴，转轴轴线与x轴和y轴组成的平面的交点为原点；M₀、m_h、m_v、m分别是摆架组件、水平平衡砣、垂直平衡砣、待测工件的质量；x_h0和x_h分别是初始状态未安装待测工件时水平平衡砣的位移和安装待测工件后整个摆架组件处于平衡状态时水平平衡砣的位移；y_h0是原点到水平平衡坨质心运动轨迹的垂直距离；θ、θ₀、α、θ分别是待测工件的重心方向角、未安装待测工件时摆架组件的重心方向角、摆架组件不平衡时的极限倾斜角、水平平衡砣的重心极限倾斜角；ρ₀、ρ_h、ρ_v分别是未安装待测工件时摆架组件的重心偏心距、水平平衡砣重心到原点的距离、垂直平衡砣重心到原点的距离。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

步骤7、将所述待测工件在所述转轴轴线所在的竖直平面内旋转90°重新安装，之后重复步骤4-6，以测定所述待测工件在垂直于所述水平丝杠导轨和所述垂直丝杠导轨构成的二维平面上的第三个方向上的重心坐标。