質(zhì)心測量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置制造方法
【專利摘要】質(zhì)心測量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置，它涉及一種支撐結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有質(zhì)心測量的球-球窩支撐法存在傳感器很難達(dá)到自動調(diào)整到與承重點對中，對中位置精度差以及球平面支撐法存在導(dǎo)向摩擦力大的問題，它包括球窩支撐結(jié)構(gòu)、球平面支撐結(jié)構(gòu)和測量臺座；所述支撐裝置還包括柱窩支撐結(jié)構(gòu)；所述柱窩支撐結(jié)構(gòu)包括柱窩板、鋼球、球座、承重傳感器、承重傳感器托盤和底座，承重傳感器托盤上安裝有承重傳感器，承重傳感器托盤轉(zhuǎn)動安裝在底座上，底座安裝在測量臺座上，球座可拆卸安裝在承重傳感器上，球座的上表面的中部放置有鋼球，鋼球上部放置有水平布置的柱窩板。本發(fā)明用于大尺寸飛行器質(zhì)心測量。
【專利說明】質(zhì)心測量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種支撐結(jié)構(gòu)，具體涉及一種大尺寸飛行器質(zhì)心測量設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]大尺寸飛行器質(zhì)心測量設(shè)備的支撐方式，側(cè)向力的問題一直存在，影響測量精度。由多點法的基本原理可知傳感器的輸出值和傳感器受力點位置的測量值直接影響了質(zhì)量質(zhì)心的測量結(jié)果，所以如何保證傳感器輸出值和傳感器中心受力點位置測量值的準(zhǔn)確性成為提高質(zhì)量質(zhì)心測量臺測量精度的關(guān)鍵因素。傳感器的支撐結(jié)構(gòu)是影響傳感器輸出特性及傳感器受力點位置的關(guān)鍵因素。
[0003]目前，傳感器支撐方式對質(zhì)心測量結(jié)果的影響，
[0004]對于質(zhì)量質(zhì)心測量臺來說影響傳感器輸出值精度的主要因素有:
[0005]①傳感器數(shù)據(jù)采集模塊受到電氣干擾，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)不穩(wěn)定；
[0006]②軟件數(shù)據(jù)處理不合理，影響測量精度；
[0007]③測量支架承重點與傳感器中心受力點未對中，存在側(cè)向力，導(dǎo)致測量結(jié)果有偏差。
[0008]影響傳感器受力點位置測量精度的主要原因有:
[0009]①坐標(biāo)測量設(shè)備精度限制；
[0010]②測量過程存在人員操作誤差；
[0011]③測量支架承重點與傳感器中心受力點未在同一垂線上，測得的承重點位置的橫軸X、縱軸Y方向的坐標(biāo)不是傳感器中心受力點的橫軸X、縱軸Y方向的坐標(biāo)。
[0012]從上述分析中可以看出，影響精度的因素主要有測量儀器、軟件、電磁干擾、傳感器支撐機(jī)構(gòu)等。儀器的精度問題可以通過更換高精度的儀器解決，軟件處理問題可以通過修改程序提高精度，電磁干擾可以通過屏蔽裝置解決，這些問題出現(xiàn)時都比較容易解決，但是如果承重點與傳感器中心受力點存在未對中問題，則難于解決。因為質(zhì)量質(zhì)心測量臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)體積大，造價高，加工周期長，組裝完成后很難再進(jìn)行修改，所以在機(jī)械加工之前必須根據(jù)測量要求嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣撟C傳感器支撐結(jié)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，精確計算的傳感器支撐結(jié)構(gòu)分布位置和機(jī)械加工尺寸，盡可能保證其與傳感器中心點在一條垂線上，減少測量誤差。
[0013]目前，基于多點法的質(zhì)心測量臺上應(yīng)用較多的測量支架與傳感器的支撐方式是球-球窩支撐法和球-平面支撐法。
[0014]球-球窩支撐法:球-球窩支撐結(jié)構(gòu)如圖1-圖2所示，一般由傳感器支撐結(jié)構(gòu)(底座、推力球軸承、軸承座)、傳感器、壓力鋼球座、鋼球和球窩組成，球窩與球的尺寸必須滿足一定的關(guān)系，能自由運動，又可以靈敏歸位對心，傳感器底部放置推力球軸承減少傳感器運動時與底座的摩擦。當(dāng)鋼球發(fā)生側(cè)向力時，球可以帶動傳感器做水平游動，從而消除側(cè)向力，使承重點和傳感器中心受力點對中。[0015]球-球窩支撐結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)較簡單，容易實現(xiàn)，傳感器對中較靈活，能滿足一般的測量要求，應(yīng)用比較廣泛。但是在實際測量過程中，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)形變、機(jī)械加工精度、安裝調(diào)平精度等一些因素的影響，三個傳感器同時水平游動并不靈活，傳感器很難到達(dá)自動調(diào)整到與承重點對中的理想狀態(tài)，對于精度要求較高質(zhì)量質(zhì)心測量裝置還是達(dá)不到測量要求，并且改進(jìn)之后精度提高不是很明顯。
[0016]球-平面支撐法:球-平面支撐法的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由傳感器支撐結(jié)構(gòu)、傳感器、鋼球座和鋼球組成，使用這種支撐方法必須配合導(dǎo)向柱，如圖所示。球-平面支撐法的傳感器直接放置在托盤和底座上，一起固定在測量臺底座上，在測量過程中不能自由水平游動，由于鋼球與測量支架接觸部分為平面，鋼球無約束，為防止測量支架和待測產(chǎn)品側(cè)偏，在升降機(jī)構(gòu)的升降桿上安裝導(dǎo)向柱，固定測量支架的位置。
[0017]球-平面支撐法中鋼球沒有上球窩的側(cè)向力影響，鋼球側(cè)滑力小，更容易實現(xiàn)承重點和傳感器中心受力點的對中，機(jī)械設(shè)計業(yè)簡單，容易實現(xiàn)；但是當(dāng)測量支架發(fā)生側(cè)偏時，導(dǎo)向柱雖然起到了定位作用，但是也產(chǎn)生了很大的摩擦力，嚴(yán)重的影響了傳感器的測量值精度。這種方法在目前的測量中使用的并不多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有質(zhì)心測量的球-球窩支撐法存在傳感器很難達(dá)到自動調(diào)整到與承重點對中，對中位置精度差以及球平面支撐法存在導(dǎo)向摩擦力大的問題，進(jìn)而提供一種質(zhì)心測量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置。
[0019]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明的質(zhì)心測量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置包括球窩支撐結(jié)構(gòu)、球平面支撐結(jié)構(gòu)和測量臺座；所述支撐裝置還包括柱窩支撐結(jié)構(gòu)，球窩支撐結(jié)構(gòu)、柱窩支撐結(jié)構(gòu)和球平面支撐結(jié)構(gòu)呈等腰三角形布置在測量臺座上；所述柱窩支撐結(jié)構(gòu)包括柱窩板、鋼球、球座、承重傳感器、承重傳感器托盤和底座，承重傳感器托盤上安裝有承重傳感器，承重傳感器托盤轉(zhuǎn)動安裝在底座上，底座安裝在測量臺座上，球座可拆卸安裝在承重傳感器上，球座的上表面的中部放置有鋼球，鋼球上部放置有水平布置的柱窩板，柱窩板的下表面沿長度方向加工有截面為半圓弧形的凹槽，鋼球頂靠在凹槽上。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:球-球窩、柱窩-平面支撐法采用三點支撐法，將三個傳感器按等腰三角形安裝在底座上，每個傳感器與測量支架的接觸方式都不同，分別采用了平面、球窩和柱窩三種靈活程度不同的結(jié)構(gòu)。平面支撐結(jié)構(gòu)的傳感器位置不需要調(diào)整，可以利用鋼球在平面上的自由運動實現(xiàn)支撐點和傳感器中心自動對中，對中過程較快；球窩支撐結(jié)構(gòu)改進(jìn)了傳感器的水平游動特性的靈活性，對于測量支架和待測產(chǎn)品引起的側(cè)向力可以通過傳感器的水平游動克服；為了解決球-平面結(jié)構(gòu)引起的測量支架側(cè)滑問題，又不增加系統(tǒng)摩擦力，設(shè)計了柱窩結(jié)構(gòu)，減小了測量臺的側(cè)偏力；并且使用激光跟蹤儀測量三個傳感器的承重點坐標(biāo)，大大提高了測量的精度。三種不同結(jié)構(gòu)的點同時進(jìn)行自動過程相互約束條件減少，對中過程時間縮短，對中的精度極大提高。
[0021]測量的理想狀態(tài)為當(dāng)測量臺落在鋼球上時，如果三種球窩與鋼球的接觸點和傳感器中心受力點在同一條垂線上，則傳感器的測量值和承重點的位置測量精度最高。
[0022]球-球窩-柱窩-平面支撐法結(jié)構(gòu)三維圖如圖6所示。傳感器測量值可以通過稱重儀等采集模塊輸出顯示，測量傳感器中心受力點位置坐標(biāo)時，先利用激光跟蹤儀測量測量臺上預(yù)先設(shè)計的可見定位點，然后利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計算出傳感器中心位置坐標(biāo)，上述均為現(xiàn)有技術(shù)的測量。本發(fā)明采用球窩、柱窩和平面的自由無側(cè)向力的三點支撐方式，保證了作用點的唯一性和重復(fù)性，實現(xiàn)自由無側(cè)向力的自動對中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為【背景技術(shù)】中球-球窩支撐結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1的分解圖，圖3為【背景技術(shù)】中球-平面支撐結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為球-柱窩支撐結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為能安裝導(dǎo)向柱的柱窩、球窩和平面三點支撐的測量支架示意圖，圖6為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]【具體實施方式】一:結(jié)合圖4-圖6說明，本實施方式的質(zhì)心測量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置包括球窩支撐結(jié)構(gòu)1、球平面支撐結(jié)構(gòu)2和測量臺座3 ;所述支撐裝置還包括柱窩支撐結(jié)構(gòu)4，球窩支撐結(jié)構(gòu)1、柱窩支撐結(jié)構(gòu)4和球平面支撐結(jié)構(gòu)2呈等腰三角形布置在測量臺座3上；所述柱窩支撐結(jié)構(gòu)4包括柱窩板4-1、鋼球4-2、球座4-3、承重傳感器4-4、承重傳感器托盤4-5和底座4-7，承重傳感器托盤4-5上安裝有承重傳感器4_4，承重傳感器托盤4-5轉(zhuǎn)動安裝在底座4-7上，底座4-7安裝在測量臺座3上，球座4_3可拆卸安裝在承重傳感器4-4上，球座4-3的上表面的中部放置有鋼球4-2，鋼球4-2上部放置有水平布置的柱窩板4-1，柱窩板4-1的下表面沿長度方向加工有截面為半圓弧形的凹槽4-6，鋼球4-2頂靠在凹槽4-6上。
[0025]本實施方式中球窩支撐結(jié)構(gòu)I優(yōu)先作為等腰三角形的頂點，本實施方式的球座的上表面的中部加工有放置鋼球的半球形凹槽。
[0026]【具體實施方式】二:本實施方式所述測量臺座3為圓形臺座。如此設(shè)置，滿足設(shè)計要求和實際質(zhì)心測量需要。其它與【具體實施方式】一相同。
[0027]【具體實施方式】三:結(jié)合圖6說明，本實施方式所述測量臺座3為長方形臺座。如此設(shè)置，滿足設(shè)計要求和實際質(zhì)心測量需要。其它與【具體實施方式】一相同。
[0028]【具體實施方式】四:結(jié)合圖5說明，本實施方式所述支撐裝置還包括測量支架5，球窩支撐結(jié)構(gòu)I的球窩板1-1的上表面、球平面支撐結(jié)構(gòu)2的平板2-1的上表面和柱窩支撐結(jié)構(gòu)4的柱窩板4-1的上表面均與測量支架5連接。如此設(shè)置，能滿足質(zhì)量質(zhì)心測量的需要。其它與【具體實施方式】一、二或三相同。
[0029]【具體實施方式】五:結(jié)合圖4和圖6說明，本實施方式的承重傳感器托盤4-5通過軸承轉(zhuǎn)動安裝在底座4-7上。如此設(shè)置，本實施方式軸承優(yōu)先選用推力球軸承，傳感器托盤底部放置推力球軸承，大大減少承重傳感器運動時與承重傳感器托盤的磨擦。其它與【具體實施方式】四相同。
【權(quán)利要求】
1.質(zhì)心測量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置，它包括球窩支撐結(jié)構(gòu)(I)、球平面支撐結(jié)構(gòu)(2)和測量臺座(3);其特征在于:所述支撐裝置還包括柱窩支撐結(jié)構(gòu)(4)，球窩支撐結(jié)構(gòu)(I)、柱窩支撐結(jié)構(gòu)(4)和球平面支撐結(jié)構(gòu)(2)呈等腰三角形布置在測量臺座(3)上；所述柱窩支撐結(jié)構(gòu)(4)包括柱窩板(4-1)、鋼球(4-2)、球座(4-3)、承重傳感器(4-4)、承重傳感器托盤(4-5)和底座(4-7)，承重傳感器托盤(4-5)上安裝有承重傳感器(4-4)，承重傳感器托盤(4-5)轉(zhuǎn)動安裝在底座(4-7)上，底座(4-7)安裝在測量臺座(3)上，球座(4-3)可拆卸安裝在承重傳感器(4-4)上，球座(4-3)的上表面的中部放置有鋼球(4-2)，鋼球(4-2)上部放置有水平布置的柱窩板(4-1)，柱窩板(4-1)的下表面沿長度方向加工有截面為半圓弧形的凹槽(4-6)，鋼球(4-2)頂靠在凹槽(4-6)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)心測量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置，其特征在于:所述測量臺座(3)為圓形臺座。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)心測量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置，其特征在于:所述測量臺座(3)為長方形臺座。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的質(zhì)心測量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置，其特征在于:所述支撐裝置還包括測量支架(5)，球窩支撐結(jié)構(gòu)(I)的球窩板(1-1)、球平面支撐結(jié)構(gòu)(2)的平板(2-1)和柱窩支撐結(jié)構(gòu)(4)的柱窩板(4-1)的上表面均與測量支架(5)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的質(zhì)心測量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置，其特征在于:承重傳感器托盤(4-5)通過軸承轉(zhuǎn)動安裝在底座(4-7)上。
【文檔編號】G01M1/02GK104034478SQ201410305090
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】張曉琳, 唐文彥, 梁秀杰, 王軍, 張烈山, 劉萬村 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)