一种圆柱形物体的重心测量装置的制作方法

1.本发明属于测量技术领域，具体地说，涉及一种圆柱形物体的重心测量装置。


背景技术：

2.重心位置，对水下航行器来说，是一个非常重要的技术指标，不仅关系到航行器在水中的姿态，而且对水下航行器的航行性能有非常重要的影响。以前会水下航行器进行重心测量，一般操作较为复杂，耗时较长，人为因素对测量结果的影响较大。
3.长度方向的重心测量，简单一点，采用钢丝绳悬挂法来测量。精准一点，采用地秤来测量产品的重量，在平台上使用卷尺来测量产品的长度，然后把航行器吊装到两个固定位置的支撑上，其中一个支撑是刀口和地秤的组合，用来测量刀口位置处的重量，根据上述测量结果，通过向器材尾部求力矩平衡来计算长度方向重心。
4.对于截面yz方向的偏心测量，一般采用需要把航行器放到水箱中进行测量，首先，航行器在水中基本水平，在航行器的侧面悬挂砝码，使器材处于找正的位置(0
°
)，然后再增减砝码，使器材在水中旋转90
°
，通过向器材截面形心处折算力矩平衡，就可以算出y或z向的偏心位置。
5.上述测量方法存在以下问题，首先，测量使用的工具精度较低，测量过程中需要多次的吊装操作，而且，在测量过程中，需要人来读取数据，判断器材的旋转度数，人的主观影响因素较大。同时，整个测量过程耗时较长，效率较低。上述的这些种种因素都导致测量结果误差较大，无法满足越来越高的指标要求。


技术实现要素：

6.为了克服背景技术中存在的问题，本发明提出了一种圆柱形物体的重心测量装置，在一台装置上实现了圆柱形物体的重量、长度的测量和三个方向重心的计算，同时，其在测量过程中大幅度减少了人工干预的操作，在读数和判断过程中，全部采用系统读取，避免了认为判断和读数带来的误差，而且，本发明的结构具有良好的扩展性，可以根据需要把装置改为全自动的测量设备，也可以根据需要，采用本发明相同的结果，实现更大尺寸的圆柱形物体放入重心测量。
7.为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
8.一种圆柱形物体的重心测量装置包括测量平台1、升降回转机构2、称重机构3、位置测量机构4、控制台5、倾角仪7，所述的测量平台1的中部安装有升降回转机构2，升降回转机构2的左右两侧分别安装有一个称重机构3，测量平台1上还设置有与称重机构3匹配的位置测量机构4，倾角仪7、升降回转机构2、称重机构3、位置测量机构4分别与控制台5连接。
9.进一步，所述的升降回转机构2包括安装座2-1、剪叉式升降机2-2、被动支撑轮2-3、主动支撑轮2-4、双输出轴减速机2-5，所述的剪叉式升降机2-2 安装在测量平台1的顶部，剪叉式升降机2-2的顶部平台上安装有一对被动支撑轮2-3与一对主动支撑轮2-4，两个被动支撑轮2-3分别与两个主动支撑轮 2-4一一正对，两个被动支撑轮2-3分别与双输出轴
减速机2-5的输出轴连接。
10.进一步，所述的双输出轴减速机2-5可采用手轮2-6驱动，或采用电机驱动。
11.进一步，所述的称重机构3包括支架3-1、悬臂式称重传感器3-2、支撑结构3-3，升降回转机构2的左右两侧的测量平台1顶部分别安装有一个支架3-1，支架3-1的前后两侧顶部分别安装有一个悬臂式称重传感器3-2，两个悬臂式称重传感器3-2的顶部分别安装有一个支撑结构3-3。
12.进一步，所述的支撑结构3-3包括安装块3-4、支撑柱3-5、保护套3-6，所述的安装块3-4固定安装在悬臂式称重传感器3-2上，支撑柱3-5固定安装在安装块3-4上，支撑柱3-5的上端通过螺纹连接的方式安装有一个防止被测圆柱形物体表面损伤的保护套3-6。
13.进一步，所述的位置测量机构4包括导轨4-1、磁栅尺4-2、滑块4-3、靠尺支架4-4、磁栅尺读头4-5、安装板4-6，测量平台1的前后两侧顶部分别安装有一根导轨4-1，两根导轨4-1平行设置，每根导轨4-1的外侧壁上分别安装有一个磁栅尺4-2，两根导轨4-1上安装有两对滑块4-3，每对滑块4-3上安装有一块安装板4-6，安装板4-6的顶部中部安装有一个靠尺支架4-4，每个滑块 4-3的外壁上安装有一个与磁栅尺4-2匹配的磁栅尺读头4-5。
14.进一步，所述的控制台5包括显示器、工控机、pic转rs322通信卡、plc，所述的显示器连接在工控机上，倾角仪7通过pic转rs322通信卡与工控机连接，剪叉式升降机2-2与双输出轴减速机2-5的电机分别依次通过plc与pic、 rs322通信卡与工控机连接，两个磁栅尺读头4-5通过pic转rs322通信卡与工控机连接，四个悬臂式称重传感器3-2通过pic转rs322通信卡与工控机连接。
15.进一步，所述的测量平台1的底部安装有调整垫铁6。
16.本发明的有益效果：
17.本发明在一台装置上即可实现圆柱形物体的重量、长度的测量和三个方向重心的计算，其在测量过程中大幅度减少了人工干预的操作，减少了吊装的次数，在读数和判断过程中，全部采用系统读取，避免了认为判断和读数带来的误差，同时，避免了测量耗时长的问题。同时，本发明的结构具有良好的扩展性，可以根据需要把装置改为全自动的测量设备，也可以根据需要，采用本发明相同的结果，实现更大尺寸的圆柱形物体放入重心测量。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图；
19.图2为本发明升降回转机构的结构示意图；
20.图3为本发明称重机构的结构示意图；
21.图4为本发明称重机构的结构示意图；
22.图5为本发明位置测量机构的结构示意图；
23.图6为被测圆柱形物体轴线方向重心位置x的测量原理图；
24.图7为被测圆柱形物体截面重心位置y、z的测量原理图。图8为本发明的控制流程图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整
地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.如图1所示，一种圆柱形物体的重心测量装置包括测量平台1、升降回转机构2、称重机构3、位置测量机构4、操控台5、倾角仪7，所述的测量平台1的中部安装有升降回转机构2，如图2所示，所述的升降回转机构2包括安装座2-1、剪叉式升降机2-2、被动支撑轮2-3、主动支撑轮2-4、双输出轴减速机 2-5，所述的剪叉式升降机2-2安装在测量平台1的顶部，剪叉式升降机2-2的顶部平台上安装有一对被动支撑轮2-3与一对主动支撑轮2-4，两个被动支撑轮2-3分别与两个主动支撑轮2-4一一正对，两个被动支撑轮2-3分别与双输出轴减速机2-5的输出轴连接，所述的双输出轴减速机2-5可采用手轮2-6驱动，或采用电机驱动，在本实施例中采用电机。升降回转机构2的左右两侧分别安装有一个称重机构3，测量平台1上还设置有与称重机构3匹配的位置测量机构 4，倾角仪7、升降回转机构2、称重机构3、位置测量机构4分别与控制台5连接，所述的控制台5包括显示器、工控机、pic转rs322通信卡、plc，所述的显示器连接在工控机上，倾角仪7通过pic转rs322通信卡与工控机连接，剪叉式升降机2-2与双输出轴减速机2-5的电机分别依次通过plc与pic、rs322 通信卡与工控机连接。对圆柱形物体进行重心测量时，通过工控机控制启动剪叉式升降机2-2，使剪叉式升降机2-2升高，吊装被测圆柱形物体放置到剪叉式升降机2-2的被动支撑轮2-3与主动支撑轮2-4上，然后在被测物体的指定位置安装倾角仪7，然后再通过旋转手轮2-6带动双输出轴减速机2-5工作，由工控机控制控制电机驱动双输出轴减速机2-5工作，从而带动两个主动支撑轮2-4 转动，在两个被动支撑轮2-3的辅助作用下，转动的两个主动支撑轮2-4能够使被测圆柱形物在转动，直至使被测物体处于找正(0
°
)状态，通过倾角仪7 来读取找正角度和旋转角度，倾角仪7通过pic转rs322通信卡将信号传递给工控机，由工控机控制剪叉式升降机2-2下降，将被测圆柱形物体缓慢的放置到两个称重机构3上。如图3所示，所述的称重机构3包括支架3-1、悬臂式称重传感器3-2、支撑结构3-3，升降回转机构2的左右两侧的测量平台1顶部分别安装有一个支架3-1，支架3-1的前后两侧顶部分别安装有一个悬臂式称重传感器3-2，两个悬臂式称重传感器3-2的顶部分别安装有一个支撑结构3-3，四个悬臂式称重传感器3-2通过pic转rs322通信卡与工控机连接。两个称重机构3的四个悬臂式称重传感器3-2将所称到的重量信息传递给工控机，由工控机读出四个悬臂式称重传感器3-2的数值f1、f2、f3、f4，四个悬臂式称重传感器3-2的数值之和即为被测圆柱形物体的总重量g，即g＝f1+f2+f3+f4显示器显示，然后由工作人员，推动位于称重机构3两侧的位置测量机构4，使两个位置测量机构4分别接触被测圆柱形物体的端面，利用两个位置测量机构4测量被测圆柱形物体的长度，并将测量后的信息信号传递给工控机，由工控机读出两个位置测量机构4测出的数据，由于两个位置测量机构4的零点间距已知，即可通过工控机计算出被测圆柱形物体的长度l，l＝l
总-l1-l2；然后向被测圆柱形物体尾端进行力矩计算，算出轴线方向的重心位置 x,测圆柱形物体的截面圆心处计算力矩平衡，可以计算出截面水平向的偏心z,然后控制升降回转机构 2，升高被测检测圆柱形物体离开称重机构3后，然后再通过plc控制电机驱动双输出轴
减速机2-5工作，由双输出轴减速机2-5带动两个主动支撑轮2-4转动，在两个被动支撑轮2-3的辅助作用下，转动的两个主动支撑轮2-4能够使被测圆柱形物旋转90
°
，然后再控制升降回转机构2将被测检测圆柱形物体缓慢放置到称重机构3的上，重新读取四个悬臂式称重传感器3-2上被测检测圆柱形物体的数值f1’、f2’、f3’、f4’，通过向截面圆形计算力矩平衡，可以计算出截面垂直向的偏心y,图6、7为中心测量原理图。
27.在本发明中，升降回转机构2还作为被测圆柱形物体的预托支撑，能够缓慢的将被测圆柱形物体缓慢的放置到称重机构3上，避免被测圆柱形物体冲击悬臂式称重传感器3-2造成其被损坏。
28.在本发明中，如图4所示，所述的支撑结构3-3包括安装块3-4、支撑柱 3-5、保护套3-6，所述的安装块3-4固定安装在悬臂式称重传感器3-2上，支撑柱3-5固定安装在安装块3-4上，支撑柱3-5的上端通过螺纹连接的方式安装有一个防止被测圆柱形物体表面损伤的保护套3-6，所述的安装块3-4上设置了卡口，能够确保安装块3-4的精确定位安装位置，保护套3-6采用螺纹连接的方式与支撑柱3-5连接，能够采用螺纹实现其高度的微调，保证悬臂式称重传感器3-2只受到被测圆柱形物体的重力，不受其它部件的安装、连接等因素的影响，而且，保护套3-6为塑料保护套，能够避免其损伤被测圆柱形物体外表面。
29.在本发明中，如图5所示，所述的位置测量机构4包括导轨4-1、磁栅尺 4-2、滑块4-3、靠尺支架4-4、磁栅尺读头4-5、安装板4-6，测量平台1的前后两侧顶部分别安装有一根导轨4-1，两根导轨4-1平行设置，每根导轨4-1的外侧壁上分别安装有一个磁栅尺4-2，两根导轨4-1上安装有两对滑块4-3，每对滑块4-3上安装有一块安装板4-6，安装板4-6的顶部中部安装有一个靠尺支架4-4，每个滑块4-3的外壁上安装有一个与磁栅尺4-2匹配的磁栅尺读头4-5，两个磁栅尺读头4-5通过pic转rs322通信卡与工控机连接。本发明通过采用磁栅尺4-2与磁栅尺读头4-5配合，能够通过磁栅尺读头4-5直接读取被测圆柱形物体的数据，并将读取的数据通过pic转rs322通信卡传递给工控机，工控机读出的数据通过显示器显示，避免了认为判断和读数带来的误差，同时，避免了测量耗时长的问题。同时，使靠尺支架4-4能够在导轨4-1上移动，这样保证本装置能够测量不同长度的圆柱形物体。导轨4-1的两端端部还安装有防撞块4-7，可防止滑块4-3及靠尺支架4-4从导轨4-1上滑落。
30.在本发明中，所述的测量平台1的底部安装有调整垫铁6，通过设置调整垫铁6能够调整测量平台1的台面水平，保证重心测量更加准确。
31.本发明在一台装置上即可实现圆柱形物体的重量、长度的测量和三个方向重心的计算，其在测量过程中大幅度减少了人工干预的操作，减少了吊装的次数，在读数和判断过程中，全部采用系统读取，避免了认为判断和读数带来的误差，同时，避免了测量耗时长的问题。同时，本发明的结构具有良好的扩展性，可以根据需要把装置改为全自动的测量设备，也可以根据需要，采用本发明相同的结果，实现更大尺寸的圆柱形物体放入重心测量。
32.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。