本發(fā)明涉及一種用于測定物體質量質心測試儀，特別是一種回轉式質量質心測試儀。

二

背景技術：

現(xiàn)有質量質心測試儀一般是托架式質量質心測試儀，它是由托架、舉升機構、機架等組成，機架上設有傳感器，定位尺設在托架上，托架上升下降由舉升機構實現(xiàn)。其測試方法是：首先將被測體放置在托架上，通過舉升機構再將托架與被測體一同落在測試機架上的三個或四個傳感器上，將三個或四個傳感器受力量值求和得到質量，由定位尺得到被測體距測量基準的距離，知曉傳感器、被測體等之間的相對位置，通過力矩平衡公式計算質心位置。影響其測試精度和重復性的主要因素由質量測量誤差、結構誤差和位置誤差等。

多點測量時，由于托架結構的變形、托架底部腳不在同一個測試平面內，多點與傳感器同時接觸，造成結構內力不能釋放，產(chǎn)生傳感器四角受力誤差，從而產(chǎn)生結構誤差和測量誤差。另外，測量時托架需上下運動，被測體相對測量基準的位置是動態(tài)的，因而隨位置變化產(chǎn)生系統(tǒng)的位置誤差；托架底部的腳放置在機架傳感器上，是一種懸浮結構，托架始終處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，受外部一些因素的影響，也會造成托架位移，導致力矩發(fā)生變化，這些因素都會造成位置誤差。目前，采用托架式方式測量小型物體(如20g-500g，500g-50kg)的測試精度和重復性都不理想，目前還沒有一種測試方式滿足小被測體高精度測量的需要。

雙立面質量、質心、偏心測試儀成功解決了長徑比較大的軸類型物體的測量，尤其是對超大型物體(如：200Kg-10000Kg，長3m-20m)效果十分明顯。由于受到結構和方法的限制，雙立面質量、質心、偏心測試儀很難適合于小型物體的精確測量。

綜上所述，現(xiàn)有的測試儀不能滿足小物體高精度的質心測量，測試的重復性也低。

三

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的測試方法，回轉托架相對測試基準位置和傳感器固定，使系統(tǒng)始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，消除位置變化帶來的系統(tǒng)誤差，采用回轉托架結構，消除結構內力，符合多傳感器多點受力條件下的傳感器受力原理和技術要求，滿足小型物體高精度測量的實際需要，同時提高系統(tǒng)測試的重復性。

本發(fā)明的技術方案是一種用于回轉式質量質心測試儀，包括控制箱、標準樣棒、測試臺，控制箱包括數(shù)據(jù)采集儀、工控機和專用軟件，控制箱通過數(shù)據(jù)傳輸線與測試臺連接，標準樣 棒用來標定傳感器和效驗測試儀的測試精度，測試臺包括回轉托架、基座、傳感器、光柵定位機構、升降機構，回轉托架由回轉架、托架、支腳組成，回轉架、支腳分別設在托架下面的兩端，回轉架由上回轉架、下回轉架、軸承、轉軸、固定螺母組成，托架由托板、V型滑動架、導軌組成，支腳由滾輪和滾輪架組成，上回轉架通過軸承與轉軸連接，轉軸再與下回轉架連接，上回轉架、下回轉架、軸承和轉軸形成可以旋轉的一維機構，導軌固定在托板上，V型滑動架安裝在導軌上，根據(jù)需要調節(jié)V型滑動架之間的距離，回轉架通過上回轉架與托架的托板連接，支腳通過滾輪架與托架的托板連接，回轉架與支腳分別在回轉托架的兩端，形成兩處受力點，基座由測試平臺、機架和水平調節(jié)座組成，測試平臺放置在機架上，水平調節(jié)座安裝在機架底部，傳感器安裝在測試平臺上，傳感器分別通過下回轉架、滾輪與回轉托架連接，使回轉托架與傳感器的連接整體是硬性連接、局部是柔性連接，光柵定位機構由光柵尺、導軌、導軌滑塊、定位塊和靠柵組成，光柵尺以定位塊為基準，光柵尺的移動尺標與導軌滑塊連接，導軌滑塊安裝在導軌上，靠柵固定在導軌滑塊上，光柵尺、導軌和定位塊分別固定在測試平臺上，被測體落到回轉托架上，通過靠柵接觸被測體軸向基準知道被測體相對測量基準的位置，根據(jù)力矩平衡原理，進行計算得到質心精確位置，升降機構由上固定板、下固定板、導柱、升降臺、升降機和電機組成，上固定板通過導柱與下固定板連接，形成一個框架，升降臺由升降柱、預托架、小V型架和升降底座組成，升降臺與導柱連接，升降臺通過升降底座與升降機和電機連接，升降臺沿導柱上下移動，小V型架通過預托架與升降柱連接，升降柱固定在升降底座上，升降機構通過上固定板固定在測試平臺的底部，升降機構起到預托被測體的功能，測量時，首先，將被測物體放置在預托架的小V型架上，再通過升降機構將被物體落到回轉托架的V型滑動架上，小V型架的間距可調，適應不同物體測量的需要。

測試原理如下：

回轉托架處于一種平衡狀態(tài)，根據(jù)力矩平衡原理，可得到平衡方程，如圖1所示：

根據(jù)力矩原理有：

M＝F1+F2+F3

x＝(L1×F1+L2×(F2+F3))/M-C

其中：

F1——傳感器1的支撐力；

F2、F3——傳感器2、傳感器3的支撐力；

L1——傳感器1到光柵傳感器基面的距離；

L2——傳感器2、傳感器3到光柵傳感器基面的距離；

C——光柵傳感器基準面到待測物體端面的距離；

x——待測物體端面到質心的距離；

M——待測物提質量。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1.回轉托架相對測試平臺的測試基準和傳感器相對位置固定，回轉架托始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，消除了位置變化而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，使測試儀空載的重復性和載物的重復性都十分好；

2.回轉托架通過回轉結構和滾輪結構分別與傳感器固定連接和浮動連接，使回轉托架與傳感器的連接整體是硬性連接和局部是柔性連接，能夠有效的解決結構變形、加工制造、安裝帶來的誤差，自動釋放由結構引起的內力，對傳感器進行四角補償，消除系統(tǒng)的結構誤差和測量誤差，保證和提高系統(tǒng)的測試精度；

3.采用一維回轉關節(jié)機械結構符合應變式壓力傳感器受力原理和受力條件，保證多點測量與單點測量傳感器受力物理狀態(tài)的一致性，有效解決多個傳感器多點同時受力的測量難題，提高了系統(tǒng)測試的準確性和測試精度；

4.采用預托與回轉托架分離結構，保證被測體初始狀態(tài)的一致性，同時避免上下被測體時對傳感器的直接沖擊，保證測試系統(tǒng)的重復性。

在Φ12.7mm、長30mm、重量37g標準彈測試實驗中，外部條件：傳感器(100g、C3級、三只)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、量程范圍、托架與回轉托架重量、標定軟件、測試軟件等完全相同的條件下，選用托架式質量質心測試儀和回轉式質量質心測試儀兩種測試儀，進行測試比對：

在Φ300mm、長2000mm、重量50kg標準體測試實驗中，外部條件：20kg傳感器(C3級、2只)、30kg傳感器(C3級、1只)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、托架與回轉托架重量、標定軟件、測試軟件等完全相同的條件下，選用兩種測試方法、結構進行測試比對：

四附圖說明

圖1是本發(fā)明實施方式的測試原理示意圖

圖2是本發(fā)明實施方式的主視圖

圖3所示實施方式的俯視圖

圖4所示實施方式的左視圖

圖5所示實施方式的回轉托架局部視圖的主視圖

圖6所示實施方式的回轉托架局部視圖的左視圖

圖7所示實施方式的升降機構局部視圖

五具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

從圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7中可知，一種用于測試質量質心的回轉式質量質心測試儀，包括控制箱1、標準樣棒2、測試臺3，控制箱1包括數(shù)據(jù)采集儀11(V3-2型)、研華工控機12和NJLGDX專用軟件13，控制箱1通過數(shù)據(jù)傳輸線與測試臺3連接，標準樣棒2用來標定傳感器33和效驗測試儀的測試精度，測試臺3包括回轉托架31、基座32、傳感器33、光柵定位機構34、升降機構35，回轉托架31由回轉架311、托架312、支腳313組成，回轉架311、支腳313分別設在托架312下面的兩端，回轉架321由上回轉架3111、下回轉架3112、軸承3113、轉軸3114、固定螺母3115組成，托架312由托板3121、V型滑動架3122、導軌3132組成，支腳313由滾輪3131和滾輪架3132組成，上回轉架3111通過軸承3113與轉軸3114連接，轉軸3114再與下回轉架3112連接，固定螺母3115在轉軸3114上用于固定軸承3113和上回轉架3111，上回轉架3111、下回轉架3112、軸承3113、轉軸3114和固定螺母3115形成可以回轉的一維回轉機構，導軌3123固定在托板3121上，兩個V型滑動架3122安裝在導軌3123上，根據(jù)需要調節(jié)V型滑動架3122之間的距離，保證其間距 與彈帶間距一致，回轉架311通過上回轉架3111與托架312托板3121連接，支腳313通過滾輪架3131與托架312托板3121連接，回轉架311與支腳313分別在回轉托架31的兩邊，形成兩處受力點，回轉架311的數(shù)量通常為一個，支腳313的數(shù)量與安裝在同一邊的傳感器33數(shù)量一致，測小被測體(如重量：500g＜)采用一個支腳313，測大被測體通常采用兩個支腳313，基座32由測試平臺321、機架322和水平調節(jié)座323組成，測試平臺321放置在機架322上，水平調節(jié)座323安裝在機架322底部，測試平臺321作為基準有平面度加工要求，材料可為鑄鐵件，傳感器33安裝在測試平臺321上，傳感器33數(shù)量可2個或3個，大被測體采用3個，小被測體采用2個，傳感器33通過下回轉架3111與回轉托架311固定連接，另一端的傳感器33通過滾輪3131與回轉托架311浮動連接，使回轉托架31與傳感器33的連接整體是硬性連接、局部是柔性連接，傳感器33可選擇HBM-PW1C3-MR單點稱重傳感器，光柵定位機構34由光柵尺341、導軌342、導軌滑塊343、定位塊344和靠柵345組成，光柵尺341以定位塊344為基準，光柵尺341的移動尺標與導軌滑塊343連接，導軌滑塊343安裝在導軌342上，靠柵345固定在導軌滑塊343上，光柵尺341、導軌342和定位塊344分別固定在測試平臺321上，光柵尺可選擇SGC-2型號，升降機構35由上固定板351、下固定板352、導柱353、升降臺354、升降機355和電機356組成，上固定板351通過導柱353與下固定板352連接，形成一個框架，升降臺354由升降柱3541、預托架3542、小V型架3543和升降底座3544組成，升降臺354與導柱353連接，升降臺354通過升降底座3544與升降機355、電機356連接，升降臺354沿導柱353上下移動，小V型架3543通過預托架3542與升降柱3541連接，升降柱3541固定在升降底座3544上，升降機構35起到預托被測體的功能，測量時，首先將被測體放置在預托架3542的小V型架3543上，再通過升降機構35將被測體落到回轉托架31的V型滑動架3122上，兩個小V型架3543的間距可調，適應不同被測體測的需要，通過靠柵345接觸被測體軸向基準知道被測體相對測量基準的位置，通過控制箱1采集傳感器33的數(shù)據(jù)，根據(jù)力矩平衡原理，進行計算得到質心精確位置。

本發(fā)明的工作過程如下：

以測量Φ12.7mm、長30mm、重量37g標準彈為例，根據(jù)彈定心距調節(jié)升降臺354兩個小V型架3543和回轉托架31兩個V型滑動架3122的間距，將被測彈放在預托架3542上，通過升降機構35將被測彈落到回轉托架31上，將光柵定位機構34靠柵345接觸被測彈基準點(頭部端面)再移開，在工控機上用專用軟件進行操作，讀取傳感器的數(shù)值，通過計算可得到彈的質量和質心。