本發(fā)明涉及測控技術(shù)，具體地，涉及一種盤形零件質(zhì)心測量裝置及測量方法。
背景技術(shù)：
：在工程實(shí)踐中，為了保證機(jī)械零件的加工質(zhì)量以及在使用過程中滿足規(guī)定的要求，有時需要測量零件的質(zhì)心位置。例如對于各種車輪、齒輪等盤形機(jī)械零件，為了保證其在旋轉(zhuǎn)過程中可靠地工作，并避免其在工作過程中產(chǎn)生有害的振動，要求它們的質(zhì)心應(yīng)盡可能地位于旋轉(zhuǎn)軸線上。測量機(jī)械零件的中心可采用諸如質(zhì)量定心機(jī)等測量裝置來完成。質(zhì)量定心機(jī)是一種專門用來測量機(jī)械零件質(zhì)量、質(zhì)心位置的機(jī)器，其成本高、測量過程復(fù)雜、測量時間長。也可采用測量重力來確定質(zhì)心。圖1所示為一種測量方法，如果測量被測零件在點(diǎn)a、b、c所受的重力分別為N1、N2、N3，按照圖1中標(biāo)示的各點(diǎn)在坐標(biāo)系中的位置，則可得到被測零件的質(zhì)心坐標(biāo)為xC=r1cosα1×N1+r2cosα2×N2+r3cosα3×N3N1+N2+N3yC=r1sinα1×N1+r2sinα2×N2+r3sinα3×N3N1+N2+N3---(1)]]>上述測量方法存在一個嚴(yán)重的問題，即要求測力的分辨率非常高，從而使得測量成本也很高。可以通過一個例子加以說明：某盤形零件的零件的直徑為400mm，質(zhì)量為90kg，假定三個測力傳感器的位置取α1＝0°，α2＝120°，α3＝240°，r1＝r2＝r3＝180mm?，F(xiàn)要求質(zhì)心位置的測量誤差達(dá)到μm級別，亦即質(zhì)心位置變動1μm時，測量裝置應(yīng)能予以識別。假設(shè)該零件的質(zhì)心坐標(biāo)為(0,0)時，可知N1＝N2＝N3＝30kg×9.8m/s2＝294N；而當(dāng)該零件的質(zhì)心坐標(biāo)為(1μm,0)時，則可算得N1＝294.0033N，N2＝N3＝293.9984N。這意味著要分辨出1μm的質(zhì)心變動時要求傳感器能夠分辨出約3mN的力值。而傳感器的測力范圍至少要達(dá)到294N以上，因此傳感器以及后續(xù)的電路的分辨率必須達(dá)到17位。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種盤形零件質(zhì)心的測量裝置。根據(jù)本發(fā)明提供的盤形零件質(zhì)心測量裝置，包括測量平臺、機(jī)械定位裝置及質(zhì)心測量裝置，其中，測量平臺上設(shè)有定位孔；所述測量平臺用于安裝所述質(zhì)心測量裝置的輔測力傳感器、放置被測零件并提供工作水平面；所述機(jī)械定位裝置用于確被測零件在測量平臺上的位置，所述機(jī)械定位裝置上設(shè)置有所述質(zhì)心測量裝置的主測力傳感器；所述質(zhì)心測量裝置用于控制機(jī)械定位裝置的運(yùn)動以及完成質(zhì)心測量及顯示測量結(jié)果。優(yōu)選地，三個輔測力傳感器的測力點(diǎn)在同一水平面上；主測力傳感器安裝在機(jī)械定位裝置上，能夠隨機(jī)械定位裝置上下運(yùn)動，當(dāng)主測力傳感器處于測力狀態(tài)時，主測力傳感器的測力點(diǎn)略高于三個輔測力傳感器的測力點(diǎn)所在的水平面。優(yōu)選地，所述定位孔的中心點(diǎn)O與主測力傳感器的測力點(diǎn)在同一重垂線上。優(yōu)選地，所述定位孔的中心與被測零件的中心孔的中心重合，所述定位孔允許機(jī)械定位裝置的頂部穿過。優(yōu)選地，所述質(zhì)心測量裝置還包括信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、顯示器、鍵盤及機(jī)械定位裝置控制單元；其中，主測力傳感器、三個輔測力傳感器分別通過信號調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換器相連接，A/D轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)相連接，顯示器、鍵盤及機(jī)械定位裝置控制單元均連接在計(jì)算機(jī)上；所述機(jī)械定位裝置控制單元連接所述機(jī)械定位裝置。優(yōu)選地，還包括打印機(jī)；所述打印機(jī)連接所述計(jì)算機(jī)。本發(fā)明提供的所述的盤形零件質(zhì)心測量裝置的測量方法，包括以下步驟：步驟S1：將盤形機(jī)械零件放置于測量平臺上，使盤形機(jī)械零件的中心孔和測量平臺的定位孔對齊；步驟S2：通過計(jì)算機(jī)控制機(jī)械定位裝置控制單元，驅(qū)動機(jī)械定位裝置向上直線運(yùn)動，當(dāng)機(jī)械定位裝置向上運(yùn)動時，主測力傳感器將被測零件頂起，并感應(yīng)被測盤形機(jī)械零件的重力；步驟S3：當(dāng)盤形機(jī)械零件產(chǎn)生傾斜時，與至少兩個輔測力傳感器中接觸而達(dá)到穩(wěn)定；步驟S4：通過主測力傳感器和兩個輔測力傳感器所測到的力值確定被測盤形機(jī)械零件的質(zhì)心。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：1、本發(fā)明的測量系統(tǒng)采用靜態(tài)測量的方式，相比于質(zhì)量定心機(jī)的動態(tài)測量方式，測量過程更穩(wěn)定、可靠，測量結(jié)果的準(zhǔn)確度更高；2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，布局合理，實(shí)現(xiàn)成本較低，易于推廣。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：圖1為現(xiàn)有技術(shù)中測量重力確定質(zhì)心方法的示意圖；圖2為本發(fā)明中盤形零件質(zhì)心測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中測量平臺的俯視圖；圖4為本發(fā)明中盤形零件質(zhì)心測量裝置的測量方法的原理示意圖。圖中：1為第一輔測力傳感器；2為第二輔測力傳感器；3為第三輔測力傳感器；4為主測力傳感器；5為被測的盤形零件；6為機(jī)械定位裝置；7為測量平臺；8為定位孔。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。在本實(shí)施例中，本發(fā)明提供的盤形零件質(zhì)心測量裝置，包括測量平臺、機(jī)械定位裝置及質(zhì)心測量裝置，其中，測量平臺上設(shè)有定位孔；所述測量平臺用于安裝所述質(zhì)心測量裝置的輔測力傳感器、放置被測零件并提供工作水平面；所述機(jī)械定位裝置用于確被測零件在測量平臺上的位置，所述機(jī)械定位裝置上設(shè)置有所述質(zhì)心測量裝置的主測力傳感器；所述質(zhì)心測量裝置用于控制機(jī)械定位裝置的運(yùn)動以及完成質(zhì)心測量及顯示測量結(jié)果。三個輔測力傳感器的測力點(diǎn)在同一水平面上；主測力傳感器安裝在機(jī)械定位裝置上，能夠隨機(jī)械定位裝置上下運(yùn)動，當(dāng)主測力傳感器處于測力狀態(tài)時，主測力傳感器的測力點(diǎn)略高于三個輔測力傳感器的測力點(diǎn)所在的水平面。輔測力傳感器在測量平臺上的位置應(yīng)保證被測盤形機(jī)械零件通過機(jī)械定位裝置放置于測量平臺上時，輔測力傳感器能夠敏感被測零件由于自身質(zhì)量而產(chǎn)生的重力。OR為基準(zhǔn)線，被測零件放置于測量平臺時應(yīng)保證零件上的基準(zhǔn)線與OR重合。注意，輔測力傳感器1、點(diǎn)O、點(diǎn)R不必在一條直線上。所述定位孔的中心點(diǎn)O與主測力傳感器的測力點(diǎn)在同一重垂線上。所述定位孔的中心與被測零件的中心孔的中心重合，所述定位孔允許機(jī)械定位裝置的頂部穿過。所述質(zhì)心測量裝置還包括信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、顯示器、鍵盤及機(jī)械定位裝置控制單元；其中，主測力傳感器、三個輔測力傳感器分別通過信號調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換器相連接，A/D轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)相連接，顯示器、鍵盤及機(jī)械定位裝置控制單元均連接在計(jì)算機(jī)上；所述機(jī)械定位裝置控制單元連接所述機(jī)械定位裝置。機(jī)械定位裝置采用氣動單元、液壓單元或者電動單元進(jìn)行驅(qū)動。優(yōu)選地，還包括打印機(jī)；所述打印機(jī)連接所述計(jì)算機(jī)。本發(fā)明提供的所述的盤形零件質(zhì)心測量裝置的測量方法，包括以下步驟：步驟S1：將盤形機(jī)械零件放置于測量平臺上，使盤形機(jī)械零件的中心孔和測量平臺的定位孔對齊；步驟S2：通過計(jì)算機(jī)控制機(jī)械定位裝置控制單元，驅(qū)動機(jī)械定位裝置向上直線運(yùn)動，當(dāng)機(jī)械定位裝置向上運(yùn)動時，主測力傳感器將被測零件頂起，并感應(yīng)被測盤形機(jī)械零件的重力；步驟S3：當(dāng)盤形機(jī)械零件產(chǎn)生傾斜時，與至少兩個輔測力傳感器中接觸而達(dá)到穩(wěn)定；步驟S4：通過主測力傳感器和兩個輔測力傳感器所測到的力值確定被測盤形機(jī)械零件的質(zhì)心。本發(fā)明提供的所述的盤形零件質(zhì)心測量裝置的測量方法的原理，如圖4所示，以測量平臺定位孔中心點(diǎn)O為原點(diǎn)，OR為x軸建立直角坐標(biāo)系xOy。三個輔測力傳感器在直角坐標(biāo)系xOy中位置可以用輔測力傳感器到原點(diǎn)O的極徑以及極徑相對于x軸的夾角來表示，三個輔測力傳感器到原點(diǎn)O的極徑分別為r1、r2、r3，極徑與x軸的夾角分別為α1、α2、α3。假設(shè)盤形零件放置于測量平面上，通過三個輔測力傳感器測得的力分別為N1、N2、N3(這三個力值中必有一個等于零)，主測力傳感器測得的力為N，則盤形零件在直角坐標(biāo)系xOy中質(zhì)心位置坐標(biāo)為：xC=r1cosα1×N1+r2cosα2×N2+r3cosα3×N3N1+N2+N3+NyC=r1sinα1×N1+r2sinα2×N2+r3sinα3×N3N1+N2+N3+N---(2)]]>盡管三個輔測力傳感器在測量平臺上的位置是任意的，但在實(shí)施本專利時可采特殊的位置。如可取α1＝0°，α2＝120°，α3＝240°，r1＝r2＝r3＝r。此時盤形零件在直角坐標(biāo)系xOy中質(zhì)心位置坐標(biāo)為xC=2N1-N2-N32(N1+N2+N3+N)ryC=3(N2-N3)2(N1+N2+N3+N)r---(3)]]>對本發(fā)明提供的所述的盤形零件質(zhì)心測量裝置的測量方法，通過舉例對測量精度分析加以說明。某盤形零件的直徑為400mm，質(zhì)量為90kg，假定三個測力傳感器的位置取α1＝0°，α2＝120°，α3＝240°，r1＝r2＝r3＝180mm?，F(xiàn)要求質(zhì)心位置的測量誤差達(dá)到μm級別。假設(shè)該零件的質(zhì)心坐標(biāo)為(0,0)時，可知N1＝N2＝N3＝0，N＝30kg×9.8m/s2＝882N；而當(dāng)該零件的質(zhì)心坐標(biāo)為(-1μm,0)時，則可求得N＝882.0098N，N2＝N3＝4.9mN。盡管要分辨出1μm的質(zhì)心變動時要求輔測力傳感器能夠分辨出4.9mN的力值，但由于N承受了零件絕大部分的重力，而N1、N2、N3承受的重力及其有限，因此輔測力傳感器的測力范圍可以大大降低。假設(shè)該零件的質(zhì)心變化范圍高達(dá)1mm，則可推算出輔測力傳感器的測力范圍約為4.9N，此時輔測力傳感器的力測量分辨率只有10位。而主測力傳感器的力測量分辨率取10位就可達(dá)到要求。因此本發(fā)明的測量方法大大降低了對傳感器和后續(xù)電路的性能指標(biāo)要求。更為具體地，本發(fā)明可采用圖2所示的形式加以實(shí)施，在具體實(shí)施時，為保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，傳感器的性能指標(biāo)應(yīng)滿足規(guī)定的要求，可選用的輔測力傳感器和主測力傳感器包括電容式、電感式、壓電式、壓阻式、電阻應(yīng)變式等測力傳感器。信號調(diào)理電路可采用與測力傳感器匹配的通用模擬電路。A/D轉(zhuǎn)換器采用高分辨率的AD集成芯片，分辨率一般可取12位。計(jì)算機(jī)可采用嵌入式微處理器或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。機(jī)械定位裝置可以采用氣動、液壓或者電動的單元進(jìn)行驅(qū)動。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。當(dāng)前第1頁1 2 3