[发明专利]多点法质心测量设备的称重传感器受力点位置标定方法

说明书

本发明涉及一种多点法质心测量设备的称重传感器受力点位置标定方法，所述方法包括：采用坐标测量设备建立质心测量设备的测量基准坐标系；将标准件分别设置于多个位置处，分别采用坐标测量设备测量标准件位于不同位置处时标准件的质心位置，并记录标准件位于不同位置处时每个称重传感器的输出值；基于标准件位于不同位置处时标准件的质心位置和每个称重传感器的输出值，建立包括每个称重传感器的受力点坐标的静力矩平衡方程；求解静力矩平衡方程，得到质心测量设备的每个称重传感器的受力点坐标。本发明能够修正质心测量设备因加载产品时称重传感器受力点相对于未加载前实测位置发生偏移所引起的测量误差，显著提高多点法质心测量设备的测量精度。

技术领域

本发明涉及大尺寸物体质量特性测试技术领域，具体为一种用于多点法质心测量的称重传感器受力点位置精确标定的方法，特别适用于飞行器质心的高精度测试中。

背景技术

质心对航天飞行器、舰艇、汽车、电机这类产品的运动分析，姿态控制及验证内部载荷结构布局是否合理具有重要意义，因此需要进行精确的测试。常用的质心测量方法有多点称重法、不平衡力矩法、悬线扭摆法等，其中不平衡力矩法测量精度较高，但测量产品的三维质心时，须要将被测件变换3次姿态，且需要单独测量质量，操作相对繁琐。悬线扭摆法将被测件吊起使其在空中自由扭摆，通过测量扭摆周期计算质心，若待测件偏离扭摆轴，除了发生绕轴扭摆外还会产生复摆，一定程度上限制了测量精度，并且同样需要单独测量质量。

多点称重法根据3个(或4个)称重传感器间的相对位置关系，及这几个称重传感器测量得到的质量，由静力矩平衡原理计算得到质心。该方法结构简单，测量精度较高，可以同时测量质量，在质心测量领域应用广泛。

由多点称重法测量原理可知，测量之前需要精确的确定称重传感器的位置，建立测量基准坐标系。采用此方法测量质心时，影响测量结果的主要因素有：称重传感器受力点的坐标；称重传感器的精度等级；3个称重传感器组成的受力平面是否为水平面。其中称重传感器的精度等级由选用的称重传感器决定，3个称重传感器组成的平面是否为水平面需要精确的机械加工保证，且在测量前需要进行调平。而称重传感器上受力点的坐标通常取传感器承压头的几何中心。

现有的多点称重法中传感器的承压头的坐标通常由机械加工和装配确定一般采用坐标测量设备(例如激光跟踪仪)来测量称重传感器的位置坐标，以该坐标作为坐标测量设备负载时称重传感器的受力点坐标。在使用过程中，特别是负载质量较大时，由于上层平台的形变，承压部分的结构、加工、装配等误差的影响，受力点与承压头几何中心会存在偏移。这种偏移使得质心测量误差显著增大，无法满足飞行器等装备的质心测量要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多点法质心测量设备的称重传感器受力点位置标定方法，直接对负载后用于质心测量的称重传感器的受力点位置进行标定，解决了上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明具有如下构成：

该多点法质心测量设备的称重传感器受力点位置标定方法，所述方法采用坐标测量设备和标准件测量一质心测量设备的称重传感器的受力点坐标，所述质心测量设备的测量台下设置有多个称重传感器，且多个称重传感器的受力点位于同一平面内；所述方法包括如下步骤：

(1)采用所述坐标测量设备建立质心测量设备的测量基准坐标系；

(2)将标准件分别设置于多个位置处，分别采用所述坐标测量设备测量所述标准件位于不同位置处时标准件的质心位置，并记录所述标准件位于不同位置处时每个称重传感器的输出值；

(3)基于所述标准件位于不同位置处时标准件的质心位置和每个称重传感器的输出值，建立包括每个称重传感器的受力点坐标的静力矩平衡方程；

(4)求解所述静力矩平衡方程，得到所述质心测量设备的每个称重传感器的受力点坐标。

可选地，所述步骤(1)，包括如下步骤：