CN114235280A - 一种水下无人潜航器的质心测量平台、测量***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水下无人潜航器的质心测量技术领域，具体地涉及一种水下无人潜航器的质心测量平台、测量***及方法。本发明的质心测量平台包括底座、调平机构、两组升降机构、三组传感机构、支撑平台、支撑旋转部、水平固定座、翻转平台及翻转驱动部。控制器的添加，构成了质心测量***。本发明构件少、结构简单、加工容易、工序少。利用本发明不仅可以对不同形状产品的质心进行测量，而且质心测量的精度在0.1±0.05㎜以内。本发明选用标准型材、焊接方式进行加工，生产成本可以降低30％。利用本发明进行测量，一次安装，即可实现三个方向质心的测量。本发明还具有大量程的特点，可对质量从100㎏到3000㎏的产品进行测量。

Description

一种水下无人潜航器的质心测量平台、测量***及方法

技术领域

本发明属于水下无人潜航器的质心测量技术领域，具体地涉及一种水下无人潜航器的质心测量平台、测量***及方法。

背景技术

目前的现有技术中有两种质心测量平台，一是采用水平方向质心距离测量原理：在下部基座上合理分布3个称重传感器安装位置，并记录安装位置与2个方向基准点的相对位置尺寸(2个方向相互垂直)；升降***开启，将质心测量平台上部球头与下部称重传感器自由接触。根据测量出力与距离的关系，对被测物体进行水平方向的质心计算。二是采用高度方向质心距离测量原理：利用电动缸产生的推力，使工作台面绕旋转主轴进行旋转，在限位装置作用下，停止转动。按水平方向质心测量尺寸原理进行一个水平方向的质心距离测量。通过距离、角度形成的三角函数关系进行计算，将倾斜状态下的水平距离换算为高度方向质心距离。

上述质心测量平台技术存在的缺陷有以下几点：

A.结构复杂，不能同时进行三个方向的质心测量。

B.测量精度低，不能为水下无人潜航器提供准确质心。

C.总体结构稳定性差，随时间延长，测量精度下降。

D.测量产品单一，适用范围小。

E.测量过程中被测产品需多次装夹。

F.加工成本高。

基于上述原因，导致水下无人潜航器的质心测量平台无法获得大批量的加工生产。

发明内容

本发明提供了一种水下无人潜航器的质心测量平台、测量***及方法，目的之一在于提供一种结构简单、加工容易、工序少、测量精度高的质心测量平台；目的之二在于提供一种生产成本低、测量方便、一次装夹即可实现三个方向质心距离测量和大量程的水下无人潜航器的质心测量平台。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种水下无人潜航器的质心测量平台，包括

底座；

调平机构，调平机构设置在底座的下表面；

升降机构，升降机构设置两组，两组升降机构连接在底座上；

传感机构，传感机构设置三组，三组传感机构可拆卸地连接在底座上；

支撑平台，支撑平台与两组升降机构及三组传感机构的上表面连接；

支撑旋转部，支撑旋转部垂直连接在支撑平台的中部；

水平固定座，水平固定座设置两个，两个水平固定座的底部固定连接在支撑平台上，且位于的支撑旋转部同一侧；

翻转平台，翻转平台下表面的中心位置可拆卸地连接在支撑旋转部上，翻转平台的一侧下部搭在两个水平固定座上，翻转平台的上表面连接有过渡板，过渡板上设置有用于与待测件连接的转接件；翻转平台上水平设置有X向基准组件及设置Y向基准组件，X向基准组件及设置Y向基准组件垂直；

翻转驱动部，翻转驱动部设置两组，两组翻转驱动部的底端均固定在支撑平台设置水平固定座的同侧，每组翻转驱动部的顶端分别与翻转平台的侧壁可转动且可拆卸地连接。

所述的底座为钢制的长方形框架结构；底座上对称的开有四个用于连接升降机构的升降机连接孔和三个用于连接传感机构的传感器连接孔。

所述的调平机构包括多个调平座和多个调平垫块；每个调平座上连接一个调平垫块；多个调平座均匀布设在底座的四周；所述的X向基准组件包括X向基准件和X向顶紧板，所述Y向基准组件包括Y向基准件和Y向顶紧板；所述的翻转平台为矩形板，在矩形板的两相邻侧边上分别设置有X向基准件和Y向基准件，与设置X向基准件的相对边上设置有X向顶紧板，与设置Y向基准件的相对边上设置有Y向顶紧板；X向顶紧板和Y向顶紧板的两端均设置有旋紧螺钉；X向顶紧板通过旋紧螺钉将X向基准件顶紧在过渡板上，Y向顶紧板通过旋紧螺钉将Y向基准件顶紧在过渡板上。

所述的升降机构包括减速电机、两个升降机座、两个升降机、行程开关和传动机构；所述的传动机构包括转向器和两根传动杆，两根传动杆对称连接在转向器的两侧，两根传动杆分别连接有一个升降机；每个升降机的顶部均与支撑平台连接，每个升降机的底部通过升降机座固定在底座；所述的行程开关包括上限位开关、下限位开关、从动拨片和连接杆，上限位开关和下限位开关从上至下的连接在连接杆上，从动拨片的一端固定在升降机的顶端，从动拨片的另一端置于上限位开关和下限位开关之间；连接杆的下端固定在升降机座上。

还包括防脱出机构和顶块座；所述的升降机的顶端与防脱出机构连接，防脱出机构通过顶块座与支撑平台连接；所述的防脱出机构包括防出帽和锥形座，防出帽是中间具有圆台形通孔的板状结构，锥形座是与防出帽上的圆台形通孔匹配的圆台体；防出帽固定在支撑平台的下表面，锥形座固定连接在升降机的上端面。

所述的传感机构包括传感器垫块、传感器座、称重传感器和球头组件；所述称重传感器通过传感器座垂直且可拆卸地连接在底座上；所述称重传感器上端设置有传感器垫块；所述的球头组件固定连接在支撑平台下表面，且位于称重传感器的正上方；所述的球头组件包括球头座、球头盖、钢球、连接螺钉和触头，连接螺钉连接在触头的上端，触头的下端通过球头座连接有钢球，球头盖设置在球头座与钢球之间，连接螺钉的上端与支撑平台连接。

所述的支撑旋转部包括上支撑旋转座、下支撑旋转座、旋转轴、旋转垫高座和轴承；所述的上支撑旋转座和下支撑旋转座上下设置，上支撑旋转座与下支撑旋转座通过旋转轴可转动连接；所述旋转垫高座的上部与下支撑旋转座可拆卸连接，旋转垫高座的下部通过轴承连接在支撑平台上；所述上支撑旋转座通过轴承可拆卸地连接在翻转平台上。

所述的翻转驱动部包括电动推杆、电动推杆底部连接座、电动推杆顶部连接座、角度限位开关和触碰杆；所述的电动推杆的下端通过电动推杆底部连接座可转动的连接在支撑平台设置水平固定座的一侧；所述的电动推杆的上部通过电动推杆顶部连接座可转动且可拆卸的连接在翻转平台上；所述的角度限位开关固定在支撑平台上，且位于水平固定座所在侧的相对侧；触碰杆的一端连接在角度限位开关上，触碰杆的另一端与电动推杆的顶端连接。

一种水下无人潜航器的质心测量***，至少包括水下无人潜航器的质心测量平台，还包括控制器；所述的控制器与水下无人潜航器的质心测量平台中的升降机构、传感机构及翻转驱动部电信号连接；所述的控制器至少包括数据采集模块、数据计算模块和控制信号发送模块，用于获取传感机构中的数据并计算，实现对升降机构及翻转驱动部的控制。

一种水下无人潜航器的质心测量***的测量方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：在控制器中输入待测件的重量、传感机构设定的位置与翻转平台上设置的X向基准组件及设置Y向基准组件的距离；

步骤二：将待测件通过转接件固定在翻转平台上的过渡板上；

步骤三：控制器控制升降机构启动，升降机构下降，使传感机构与支撑平台接触，支撑平台到达预设位置下限时，升降机构停止工作；

步骤四：传感机构获取重力值，并发送给控制器，控制器根据获取的重力值数据，计算得到X向和Y向力矩；

步骤五：升降机构启动，升降机构上升，使传感机构与支撑平台分离，待支撑平台复位后，升降机构停止工作；

步骤六：控制器控制翻转驱动部启动，带动翻转平台围绕支撑旋转部旋转，当旋转至预设15°时，翻转驱动部停止工作；

步骤七：控制器控制升降机构启动，升降机构下降，使传感机构与支撑平台接触，支撑平台到达预设位置下限时，升降机构停止工作；

步骤八：传感机构获取此时的重力值，并发送给控制器，控制器根据获取的重力值数据，计算得到Z向力矩；

步骤九：控制器控制翻转驱动部启动，带动翻转平台围绕支撑旋转部旋转复位，当翻转平台旋转至水平时，翻转驱动部停止工作；

步骤十：升降机构启动，升降机构上升，使传感机构与支撑平台分离，待支撑平台复位后，升降机构停止工作，质心测量结束。

有益效果：

(1)本发明的质心测量平台包括底座、调平机构、两组升降机构、三组传感机构、支撑平台、支撑旋转部、水平固定座、翻转平台及翻转驱动部。控制器的添加，构成了质心测量***。本发明构件少、结构简单、加工容易、工序少。

(2)本发明不仅可以对不同形状产品的质心进行测量，而且质心测量的精度在0.1±0.05㎜以内。

(3)本发明选用标准型材、焊接方式进行加工，生产成本能够降低30％。

(4)本发明进行测量时，只需一次装夹即可实现三个方向质心距离的测量。

(5)本发明具有大量程的特点，可对质量从100㎏到3000㎏的产品进行测量。

(6)本发明通过更换翻转平台及称重传感器，即可实现对不同产品的质心测量，达到一台多用的目的。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例进行详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构正视图；

图2是本发明的结构俯视图；

图3是本发明称重传感器安装与接触平面示意图；

图4是本发明升降机构中的防脱出结构示意图；

图5是本发明传动机构示意图；

图6是本发明限位装置示意图；

图7是本发明翻转机构示意图；

图8是本发明底座结构示意图；

图9是本发明传感机构中球头组件结构示意图；

图10是本发明中支撑旋转部结构正视图；

图11是本发明中支撑旋转部结构侧视图；

图12是本发明的结构侧视图。

图中：1-调平机构；2-底座；3-支撑平台；4-电动推杆底部连接座；5-电动推杆顶部连接座；6-翻转平台；7-X向基准件；8-行程开关；9-球头组件；10-支撑旋转部；11-过渡板；12-X向顶紧板；13-传感器垫块；14-角度限位开关；15-传感器座；16-顶块座；17-防脱出机构；18-升降机座；19-Y向基准件；20-推杆顶部连接轴；21-推杆底部连接轴；22-水平固定座；23-Y向顶紧板；24-电动推杆；25-称重传感器；26-减速电机；27-升降机；28-传动机构；29-传感器连接孔；30-升降机连接孔；31-球头座；32-球头盖；33-钢球；34-连接螺钉；35-上支撑旋转座；36-下支撑旋转座；37-旋转轴；38-隔圈；39-旋转垫高座；40-轴承；41-防出帽；42-锥形座；43-触头；44-传动杆；45-转向器；46-上限位开关；47-下限位开关；48-从动拨片；49-连接杆；50-触碰杆；51-转接件。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下通过本发明的较佳实施例进行详细说明。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明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的一部分实施例，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。

实施例一：

参照图1-图12所示的一种水下无人潜航器的质心测量平台，包括

底座2；

调平机构1，调平机构1设置在底座2的下表面；

升降机构，升降机构设置两组，两组升降机构连接在底座2上；

传感机构，传感机构设置三组，三组传感机构可拆卸地连接在底座2上；

支撑平台3，支撑平台3与两组升降机构及三组传感机构的上表面连接；

支撑旋转部10，支撑旋转部10垂直连接在支撑平台3的中部；

水平固定座22，水平固定座22设置两个，两个水平固定座22的底部固定连接在支撑平台3上，且位于的支撑旋转部10同一侧；

翻转平台6，翻转平台6下表面的中心位置可拆卸地连接在支撑旋转部10上，翻转平台6的一侧下部搭在两个水平固定座22上，所述的翻转平台6的上表面连接有过渡板11，过渡板11上设置有用于与待测件连接的转接件51；翻转平台6上水平设置有X向基准组件及设置Y向基准组件，X向基准组件及设置Y向基准组件垂直；

翻转驱动部，翻转驱动部设置两组，两组翻转驱动部的底端均固定在支撑平台3设置水平固定座22的同侧，每组翻转驱动部的顶端分别与翻转平台6的侧壁可转动且可拆卸地连接。

在实际使用时，为了保证测量的精度，在测试前，首先通过调平机构1对水下无人潜航器的质心测量平台进行调平。

需要进行待测件的质心测量时，首先将待测件通过转接件51固定在翻转平台6上的过渡板11上。之后启动升降机构使之下降，使传感机构与支撑平台3接触，支撑平台3到达预设位置下限时，升降机构停止工作；传感机构获取此时的重力值，并发送给外设的用于控制水下无人潜航器的质心测量平台的控制器，进行X向和Y向的力矩值计算；之后升降机构启动并上升，使传感机构与支撑平台3分离，待支撑平台3到达预设位置上限时，升降机构停止工作；翻转驱动部启动，带动翻转平台6围绕支撑旋转部10旋转，当旋转至预设15°时，驱动部启动停止工作，同时传感机构获取此时的重力值，并发送给控制器，控制器根据获取的重力值数据，计算得到Z向力矩；之后，翻转驱动部启动，带动翻转平台6围绕支撑旋转部10旋转复位，当旋转至翻转平台6水平时，翻转驱动部停止工作；随后，升降机构启动并上升，使传感机构与支撑平台3分离，待支撑平台3复位后，升降机构停止工作。

本实施例中的底座、调平机构、两组升降机构、支撑平台、支撑旋转部、水平固定座、翻转平台及翻转驱动部为了具有满足的强度及刚度，确保安全的测量。在部件连接时，在需要焊接固定的部件焊接后，要增加人工时效对焊接件残余应力进行彻底释放。为了确保安全，还可以通过现有技术的有限元分析的方法对质心测量平台结构稳定性进行分析，优化设计参数，提高质心测量平台的整体刚度、强度。

本实施例中的将翻转平台6和传感机构进行更换，实现对不同产品的质心测量，达到一台多用的目的。

本发明通过翻转平台6和支撑平台3两级平台的搭建，方便的实现了对置于翻转平台6上的待测试件上下位移及角度的旋转，实现了待测试件的质心X、Y、Z三个方向质心距离的精确测量。

实施例二：

参照图1、图2和图8所示的一种水下无人潜航器的质心测量平台，在实施例一的基础上，所述的底座2为钢制的长方形框架结构；底座2上对称的开有四个用于连接升降机构的升降机连接孔30和三个用于连接传感机构的传感器连接孔29。

在实际使用时，底座2采用Q235低碳钢槽钢进行切割、二氧化碳气体保护焊而成；支撑平台3和底座2要在称重传感器25安装后平面待焊接结束后经过人工时效，将残余应力释放后，统一加工，确保本发明的强度满足要求。

在底座2上开设升降机连接孔30和传感器连接孔29，使得升降机及称重传感器25的连接更加便利、定位准确，从而确保质心测量的精度。

实施例三：

参照图1和图12所示的一种水下无人潜航器的质心测量平台，在实施例一的基础上，所述的调平机构1包括多个调平座和多个调平垫块；每个调平座上连接一个调平垫块；多个调平座均匀布设在底座2的四周；所述的X向基准组件包括X向基准件7和X向顶紧板12，所述Y向基准组件包括Y向基准件19和Y向顶紧板23；所述的翻转平台6为矩形板，在矩形板的两相邻侧边上分别设置有X向基准件7和Y向基准件19，与设置X向基准件7的相对边上设置有X向顶紧板12，与设置Y向基准件19的相对边上设置有Y向顶紧板23；X向顶紧板12和Y向顶紧板23的两端均设置有旋紧螺钉；X向顶紧板12通过旋紧螺钉将X向基准件7顶紧在过渡板11上，Y向顶紧板23通过旋紧螺钉将Y向基准件19顶紧在过渡板11上。

在实际使用时，调平机构1采用本技术方案，确保质心测量平台的整体水平，从而保证了测量的精度。

在具体应用时，当把待测件通过转接件51固定在翻转平台6上的过渡板11上后，需要旋拧旋紧螺钉，使X向顶紧板12、X向基准件7、Y向顶紧板23和Y向基准件19顶紧在过渡板11上，使得后续的测量结果更加精确。

实施例四：

参照图1、图2、图5和图6所示的一种水下无人潜航器的质心测量平台，在实施例一的基础上，所述的升降机构包括减速电机26、两个升降机座18、两个升降机27、行程开关8和传动机构28；所述的传动机构28包括转向器45和两根传动杆44，两根传动杆44对称连接在转向器45的两侧，两根传动杆44分别连接有一个升降机27；每个升降机27的顶部均与支撑平台3连接，每个升降机27的底部通过升降机座18固定在底座2；所述的行程开关8包括上限位开关46、下限位开关47、从动拨片48和连接杆49，上限位开关46和下限位开关47从上至下的连接在连接杆49上，从动拨片48的一端固定在升降机27的顶端，从动拨片48的另一端置于上限位开关46和下限位开关47之间；连接杆49的下端固定在升降机座18上。

在实际使用时，当测量需要将翻转平台6进行上下位移时，减速电机26启动，带动转向器45工作，带动传动杆44转动，从而带动升降机27升降，在升降机27的作用下，实现支撑平台3的升降，从而使连接在支撑平台3上的翻转平台6实现升降，满足置于翻转平台6上的待测试件的质心测量需要。

本实施例中设置的行程开关8，是在升降机27上下位移达到预设值时，使减速电机26停止工作，确保安全、准确的得到测量结果。在进行位移值预设时，要确保称重传感器25在受压状态下，且短暂有效的情况下采集到有利数据，避免称重传感器25长期受力导致测量精度的下降。

实施例五：

参照图1和图4所示的一种水下无人潜航器的质心测量平台，在实施例四的基础上，还包括防脱出机构17和顶块座16；所述的升降机27的顶端与防脱出机构17连接，防脱出机构17通过顶块座16与支撑平台3连接；所述的防脱出机构17包括防出帽41和锥形座42，防出帽41是中间具有圆台形通孔的板状结构，锥形座42是与防出帽41上的圆台形通孔匹配的圆台体；防出帽41固定在支撑平台3的下表面，锥形座42固定连接在升降机27的上端面。

在实际使用时，当升降机27发生位移时，锥型座42沿防出帽41中的圆台形通孔中上下移动，有效控制了支撑平台3顶出位置，同时防止由于重心失稳导致脱出，避免了因支撑力不均导致的上部倾翻，确保质心测量平台使用的安全性。

实施例六：

参照图1、图3和图9所示的一种水下无人潜航器的质心测量平台，在实施例一的基础上，所述的传感机构包括传感器垫块13、传感器座15、称重传感器25和球头组件9；所述称重传感器25通过传感器座15垂直且可拆卸地连接在底座2上；所述称重传感器25上端设置有传感器垫块13；所述的球头组件9固定连接在支撑平台3下表面，且位于称重传感器25的正上方；所述的球头组件9包括球头座31、球头盖32、钢球33、连接螺钉34和触头43，连接螺钉34连接在触头43的上端，触头43的下端通过球头座31连接有钢球33，球头盖32设置在球头座31与钢球33之间，连接螺钉34的上端与支撑平台3连接。

在实际使用时，要确保连接在支撑平台3上的三个称重传感器25同时受力。

当升降机构启动，升降机27向下发生位移，设置在支撑平台3下表面的钢球33与称重传感器25接触后，升降机构停止，三个称重传感器25开始获取重力数据。

本实施例中与称重传感器25的接触零件采用球头设计，并选取高硬度材料进行加工，形成点接触，提高了距离尺寸的精度；减小了因接触零件材质太软，受压变形而导致的测量误差。

实施例七：

参照图1、图10和图11所示的一种水下无人潜航器的质心测量平台，在实施例一的基础上，所述的支撑旋转部10包括上支撑旋转座35、下支撑旋转座36、旋转轴37、旋转垫高座39和轴承40；所述的上支撑旋转座35和下支撑旋转座36上下设置，上支撑旋转座35与下支撑旋转座36通过旋转轴37可转动连接；所述旋转垫高座39的上部与下支撑旋转座36可拆卸连接，旋转垫高座39的下部通过轴承40连接在支撑平台3上；所述上支撑旋转座35通过轴承40可拆卸地连接在翻转平台6上。

在实际使用时，当翻转驱动部中的电动推杆24工作时，推动翻转平台6，翻转平台6则围绕旋转轴37转动，支撑旋转部10及两组翻转驱动部形成三角支撑，为倾斜的翻转平台6提供刚度、强度支撑，确保反复测量的一致性。

在具体应用时，轴承40与上支撑旋转座35、轴承40与下支撑旋转座36之间设置有隔圈38，隔圈38的设置有效防止了轴承40沿旋转轴37的轴向方向串动。

实施例八：

参照图1、图7和图12所示的一种水下无人潜航器的质心测量平台，在实施例一的基础上，所述的翻转驱动部包括电动推杆24、电动推杆底部连接座4、电动推杆顶部连接座5、角度限位开关14和触碰杆50；所述的电动推杆24的下端通过电动推杆底部连接座4可转动的连接在支撑平台3设置水平固定座22的一侧；所述的电动推杆24的上部通过电动推杆顶部连接座5可转动且可拆卸地连接在翻转平台6上；所述的角度限位开关14固定在支撑平台3上，且位于水平固定座22所在侧的相对侧；触碰杆50的一端连接在角度限位开关14上，触碰杆50的另一端与电动推杆24的顶端可转动连接。

在实际使用时，电动推杆顶部连接座5上设置有推杆顶部连接轴20，通过推杆顶部连接轴20，电动推杆24上部与翻转平台6可转动连接；电动推杆底部连接座4上设置有推杆底部连接轴21，通过推杆底部连接轴21，电动推杆24下部与支撑平台3可转动连接。

当质心测量需要翻转平台6进行翻转时，电动推杆24启动，电动推杆24将其推杆推出，带动翻转平台6围绕支撑旋转部10中的旋转轴37转动，当转动的角度达到预设值时，电动推杆24停止工作，传感机构获取相关数据后，电动推杆24启动将其推杆回收，当触碰杆50与翻转平台6所成的锐角达到15°时，电动推杆24停止工作。

角度限位开关14的设置，确保了翻转驱动部安全的能够顺利、安全的工作。

实施例九：

参照图1-图12所示的一种水下无人潜航器的质心测量平台，在实施例一的基础上，所述的底座2为钢制的长方形框架结构；底座2上对称的开有四个用于连接升降机构的升降机连接孔30和三个用于连接传感机构的传感器连接孔29；所述的调平机构1包括多个调平座和多个调平垫块；每个调平座上连接一个调平垫块；多个调平座均匀布设在底座2的四周；所述的X向基准组件包括X向基准件7和X向顶紧板12，所述Y向基准组件包括Y向基准件19和Y向顶紧板23；所述的翻转平台6为矩形板，在矩形板的两相邻侧边上分别设置有X向基准件7和Y向基准件19，与设置X向基准件7的相对边上设置有X向顶紧板12，与设置Y向基准件19的相对边上设置有Y向顶紧板23；X向顶紧板12和Y向顶紧板23的两端均设置有旋紧螺钉；X向顶紧板12通过旋紧螺钉将X向基准件7顶紧在过渡板11上，Y向顶紧板23通过旋紧螺钉将Y向基准件19顶紧在过渡板11上；所述的升降机构包括减速电机26、两个升降机座18、两个升降机27、行程开关8、传动机构28、防脱出机构17和顶块座16，所述的传动机构28包括转向器45和两根传动杆44，两根传动杆44对称连接在转向器45的两侧，两根传动杆44分别连接有一个升降机27；每个升降机27的顶部均与支撑平台3连接，每个升降机27的底部通过升降机座18固定在底座2；所述的行程开关8包括上限位开关46、下限位开关47、从动拨片48和连接杆49，上限位开关46和下限位开关47从上至下的连接在连接杆49上，从动拨片48的一端固定在升降机27的顶端，从动拨片48的另一端置于上限位开关46和下限位开关47之间；连接杆49的下端固定在升降机座18上；所述的升降机27的顶端与防脱出机构17连接，防脱出机构17通过顶块座16与支撑平台3连接；所述的防脱出机构17包括防出帽41和锥形座42，防出帽41是中间具有圆台形通孔的板状结构，锥形座42是与防出帽41上的圆台形通孔匹配的圆台体；防出帽41固定在支撑平台3的下表面，锥形座42固定连接在升降机27的上端面；所述的传感机构设置三组，三组传感机构呈等边三角形设置在底座2上，每套传感机构包括传感器垫块13、传感器座15、称重传感器25和球头组件9；所述称重传感器25通过传感器座15垂直且可拆卸地连接在底座2上；所述称重传感器25上端设置有传感器垫块13；所述的球头组件9固定连接在支撑平台3下表面，且位于称重传感器25的正上方；所述的球头组件9包括球头座31、球头盖32、钢球33、螺钉34和触头43，螺钉34连接在触头43的上端，触头43的下端通过球头座31连接有钢球33，球头盖32设置在球头座31与钢球33之间，螺钉34的上端与支撑平台3连接；所述的支撑旋转部10包括上支撑旋转座35、下支撑旋转座36、旋转轴37、旋转垫高座39和轴承40；所述的上支撑旋转座35和下支撑旋转座36上下设置，上支撑旋转座35与下支撑旋转座36通过旋转轴37可转动连接；所述旋转垫高座39的上部与下支撑旋转座36可拆卸连接，旋转垫高座39的下部通过轴承40连接在支撑平台3上；所述上支撑旋转座35通过轴承40可拆卸地连接在翻转平台6上；所述的翻转驱动部包括电动推杆24、电动推杆底部连接座4、电动推杆顶部连接座5、角度限位开关14和触碰杆50；所述的电动推杆24的下端通过电动推杆底部连接座4可转动的连接在支撑平台3设置水平固定座22的一侧；所述的电动推杆24的上部通过电动推杆顶部连接座5可转动且可拆卸地连接在翻转平台6上；所述的角度限位开关14固定在支撑平台3上，且位于水平固定座22所在侧的相对侧；触碰杆50的一端连接在角度限位开关14上，触碰杆50的另一端与电动推杆24的顶端连接。

本实施例中采用了2台0.37KW的减速电机26、2台12000N的电动推杆24，2台减速电机26将电能转换成动能，通过传动机构、升降机为质心测量平台提供上下动能，2台电动推杆24将电能转换成动能，通过旋转轴承为翻转平台6提供翻转动力。

本实施例中的减速电机26采用的是博能减速防爆电机。

在具体应用时，称重传感器25设置的数量越多越好，但从经济的角度，设置三个称重传感器25，即经济，又能够满足测试的需要。

实施例十：

参照图1-图12所示的一种水下无人潜航器的质心测量***，包括水下无人潜航器的质心测量平台，还包括控制器；所述的控制器与水下无人潜航器的质心测量平台中的升降机构、传感机构及翻转驱动部电信号连接；所述的控制器至少包括数据采集模块、数据计算模块和控制信号发送模块，用于获取传感机构中的数据并计算，实现对升降机构及翻转驱动部的控制。

在实际使用时，控制器实时收取传感机构所获取的数据，经过计算对水下无人潜航器的质心测量平台中的升降机构及翻转驱动部进行精确控制，从而实现对待测试件质心的精确测量。

控制器中的数据获取发送模块和计算模块均可采用现有技术，只要能实现数据的获取、获取数据的计算，并能够进行控制信号发送的模块均可使用。

实施例十一：

参照图1-图12所示，一种水下无人潜航器的质心测量***的测量方法，包括如下步骤，

步骤一：在控制器中输入待测件的重量、传感机构设定的位置与翻转平台6上设置的X向基准组件及设置Y向基准组件的距离；

步骤二：将待测件通过转接件51固定在翻转平台6上的过渡板11上；

步骤三：控制器控制升降机构启动，升降机构下降，使传感机构与支撑平台3接触，支撑平台3到达预设位置下限时，升降机构停止工作；

步骤四：传感机构获取重力值，并发送给控制器，控制器根据获取的重力值数据，计算得到X向和Y向力矩；

步骤五：升降机构启动，升降机构上升，使传感机构与支撑平台3分离，待支撑平台3复位后，升降机构停止工作；

步骤六：控制器控制翻转驱动部启动，带动翻转平台6围绕支撑旋转部10旋转，当旋转至预设15°时，翻转驱动部停止工作；

步骤七：控制器控制升降机构启动，升降机构下降，使传感机构与支撑平台3接触，支撑平台3到达预设位置下限时，升降机构停止工作；

步骤八：传感机构获取此时的重力值，并发送给控制器，控制器根据获取的重力值数据，计算得到Z向力矩；

步骤九：控制器控制翻转驱动部启动，带动翻转平台6围绕支撑旋转部10旋转复位，当翻转平台6旋转至水平时，翻转驱动部停止工作；

步骤十：升降机构启动，升降机构上升，使传感机构与支撑平台3分离，待支撑平台3复位后，升降机构停止工作，质心测量结束。

在具体应用时，首先在控制器中输入待测件的重量、传感机构中的称重传感器25与X向基准件7及Y向基准件19的距离值；之后，将待测件通过转接件51固定在翻转平台6上的过渡板11上；随后，旋拧旋紧螺钉，使X向顶紧板12、X向基准件7、Y向顶紧板23和Y向基准件19顶紧在过渡板11上；控制器控制升降机构中的减速电机26启动，减速电机26以0.35-0.39KN的扭矩带动升降机27下降，使传感机构与支撑平台3接触，支撑平台3到达预设位置下限时，升降机构中的行程开关8启动，升降机构中的升降机27停止工作，同时，传感机构中的称重传感器25获取重力值，并发送给控制器，控制器根据获取的重力值数据，计算得到X向和Y向力矩，完成了X向和Y向质心的测量；之后，控制器控制翻转驱动部中的电动推杆24伸出，带动翻转平台6围绕支撑旋转部10旋转，当旋转至预设15°时，触碰杆50触碰角度限位开关14，电动推杆24停止工作；之后，控制器控制升降机构中的减速电机26启动，减速电机26以0.35-0.39KN的扭矩带动升降机27下降，使传感机构与支撑平台3接触，支撑平台3到达预设位置下限时，升降机构中的行程开关8启动，升降机构中的升降机27停止工作，同时，传感机构中的称重传感器25获取此时的重力值，并发送给控制器，控制器根据获取的重力值数据，计算得到Z向力矩；随后，控制器控制翻转驱动部中的电动推杆24回缩，带动翻转平台6围绕支撑旋转部10旋转复位，当翻转平台6旋转至水平时，触碰杆50触碰角度限位开关14，翻转驱动部中的电动推杆24停止工作；之后，升降机构中的减速电机26启动，减速电机26以0.35-0.39KN的扭矩带动升降机27上升，使传感机构与支撑平台3分离，待支撑平台3复位后，升降机构中的升降机27停止工作，完成了待测件的质心测量全过程。

本实施例中，控制器在进行力矩计算时，均采用的是现有技术中力矩的计算方法进行的。

质心计算的原理如下：

水下无人潜航器的质心测量平台中，称重传感器25设定的位置是确定的，因此三个称重传感器25到X向基准件7及到Y向基准件19的距离就确定，待测件重量已知。

为了描述方便，将三个称重传感器上部所承载的翻转平台6、支撑平台3、支撑旋转部10、水平固定座22、翻转平台6及翻转驱动部，统称为质心获取部。

设定三个称重传感器到X向基准件7的距离分别为L_1X、L_2X、L_3X，三个称重传感器到Y向基准件19的距离分别为L_1Y、L_2Y、L_3Y；当三个称重传感器获取质心获取部在水平状态下的重力分别为F_1P、F_2P、F_3P；质心获取部上连接待测件后在水平状态下的重力分别为F₁、F₂、F₃，待测件重量为G，待测件与X向基准件7的距离L_X，待测件与Y向基准件7的距离L_Y

则质心获取部的重量G_P的计算公式：G_p＝F_1P+F_2P+F_3P，

质心获取部的X向力矩＝F_1P×L_1X+F_2P×L_2X+F_3P×L_3X

质心获取部的Y向力矩＝F_1P×L_1Y+F_2P×L_2Y+F_3P×L_3Y

在翻转平台6上连接待测件后，

待测件X向力矩＝G×L_X＝(F₁×L_1X+F₂×L_2X+F₃×L_3X)-(F_1P×L_1X+F_2P×L_2X+F_3P×L_3X)

待测件Y向力矩＝G×L_Y＝(F₁×L_1Y+F₂×L_1Y+F₃×L_1Y)-(F_1P×L_1Y+F_2P×L_2Y+F_3P×L_3Y)

从而得到待测件质心X向及Y向质心位置。

当翻转平台6上连接待测件且处于倾斜较为α状态时，三个称重传感器重新获取倾斜状态下的重力，利用三角形的边角关系即可得到待测件质心Z向质心位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种水下无人潜航器的质心测量平台，其特征在于：包括

底座(2)；

调平机构(1)，调平机构(1)设置在底座(2)的下表面；

升降机构，升降机构设置两组，两组升降机构连接在底座(2)上；

传感机构，传感机构设置三组，三组传感机构可拆卸地连接在底座(2)上；

支撑平台(3)，支撑平台(3)与两组升降机构及三组传感机构的上表面连接；

支撑旋转部(10)，支撑旋转部(10)垂直连接在支撑平台(3)的中部；

水平固定座(22)，水平固定座(22)设置两个，两个水平固定座(22)的底部固定连接在支撑平台(3)上，且位于的支撑旋转部(10)同一侧；

翻转平台(6)，翻转平台(6)下表面的中心位置可拆卸的连接在支撑旋转部(10)上，翻转平台(6)的一侧下部搭在两个水平固定座(22)上；所述的翻转平台(6)的上表面连接有过渡板(11)，过渡板(11)上设置有用于与待测件连接的转接件(51)；翻转平台(6)上水平设置有X向基准组件及设置Y向基准组件，X向基准组件及设置Y向基准组件垂直；

翻转驱动部，翻转驱动部设置两组，两组翻转驱动部的底端均固定在支撑平台(3)设置水平固定座(22)的同侧，每组翻转驱动部的顶端分别与翻转平台(6)的侧壁可转动且可拆卸地连接。

2.如权利要求1所述的一种水下无人潜航器的质心测量平台，其特征在于：所述的底座(2)为钢制的长方形框架结构；底座(2)上对称的开有四个用于连接升降机构的升降机连接孔(30)和三个用于连接传感机构的传感器连接孔(29)。

3.如权利要求1所述的一种水下无人潜航器的质心测量平台，其特征在于：所述的调平机构(1)包括多个调平座和多个调平垫块；每个调平座上连接一个调平垫块；多个调平座均匀布设在底座(2)的四周；所述的X向基准组件包括X向基准件(7)和X向顶紧板(12)，所述Y向基准组件包括Y向基准件(19)和Y向顶紧板(23)；所述的翻转平台(6)为矩形板，在矩形板的两相邻侧边上分别设置有X向基准件(7)和Y向基准件(19)，与设置X向基准件(7)的相对边上设置有X向顶紧板(12)，与设置Y向基准件(19)的相对边上设置有Y向顶紧板(23)；X向顶紧板(12)和Y向顶紧板(23)的两端均设置有旋紧螺钉；X向顶紧板(12)通过旋紧螺钉将X向基准件(7)顶紧在过渡板(11)上，Y向顶紧板(23)通过旋紧螺钉将Y向基准件(19)顶紧在过渡板(11)上。

4.如权利要求1所述的一种水下无人潜航器的质心测量平台，其特征在于：所述的升降机构包括减速电机(26)、两个升降机座(18)、两个升降机(27)、行程开关(8)和传动机构(28)；所述的传动机构(28)包括转向器(45)和两根传动杆(44)，两根传动杆(44)对称连接在转向器(45)的两侧，两根传动杆(44)分别连接有一个升降机(27)；每个升降机(27)的顶部均与支撑平台(3)连接，每个升降机(27)的底部通过升降机座(18)固定在底座(2)；所述的行程开关(8)包括上限位开关(46)、下限位开关(47)、从动拨片(48)和连接杆(49)，上限位开关(46)和下限位开关(47)从上至下的连接在连接杆(49)上，从动拨片(48)的一端固定在升降机(27)的顶端，从动拨片(48)的另一端置于上限位开关(46)和下限位开关(47)之间；连接杆(49)的下端固定在升降机座(18)上。

5.如权利要求4所述的一种水下无人潜航器的质心测量平台，其特征在于：还包括防脱出机构(17)和顶块座(16)；所述的升降机(27)的顶端与防脱出机构(17)连接，防脱出机构(17)通过顶块座(16)与支撑平台(3)连接；所述的防脱出机构(17)包括防出帽(41)和锥形座(42)，防出帽(41)是中间具有圆台形通孔的板状结构，锥形座(42)是与防出帽(41)上的圆台形通孔匹配的圆台体；防出帽(41)固定在支撑平台(3)的下表面，锥形座(42)固定连接在升降机(27)的上端面。

6.如权利要求1所述的一种水下无人潜航器的质心测量平台，其特征在于：所述的传感机构包括传感器垫块(13)、传感器座(15)、称重传感器(25)和球头组件(9)；所述称重传感器(25)通过传感器座(15)垂直且可拆卸地连接在底座(2)上；所述称重传感器(25)上端设置有传感器垫块(13)；所述的球头组件(9)固定连接在支撑平台(3)下表面，且位于称重传感器(25)的正上方；所述的球头组件(9)包括球头座(31)、球头盖(32)、钢球(33)、连接螺钉(34)和触头(43)，连接螺钉(34)连接在触头(43)的上端，触头(43)的下端通过球头座(31)连接有钢球(33)，球头盖(32)设置在球头座(31)与钢球(33)之间，连接螺钉(34)的上端与支撑平台(3)连接。

7.如权利要求1所述的一种水下无人潜航器的质心测量平台，其特征在于：所述的支撑旋转部(10)包括上支撑旋转座(35)、下支撑旋转座(36)、旋转轴(37)、旋转垫高座(39)和轴承(40)；所述的上支撑旋转座(35)和下支撑旋转座(36)上下设置，上支撑旋转座(35)与下支撑旋转座(36)通过旋转轴(37)可转动连接；所述旋转垫高座(39)的上部与下支撑旋转座(36)可拆卸连接，旋转垫高座(39)的下部通过轴承(40)连接在支撑平台(3)上；所述上支撑旋转座(35)通过轴承(40)可拆卸的连接在翻转平台(6)上。

8.如权利要求1所述的一种水下无人潜航器的质心测量平台，其特征在于：所述的翻转驱动部包括电动推杆(24)、电动推杆底部连接座(4)、电动推杆顶部连接座(5)、角度限位开关(14)和触碰杆(50)；所述的电动推杆(24)的下端通过电动推杆底部连接座(4)可转动的连接在支撑平台(3)设置水平固定座(22)的一侧；所述的电动推杆(24)的上部通过电动推杆顶部连接座(5)可转动且可拆卸的连接在翻转平台(6)上；所述的角度限位开关(14)固定在支撑平台(3)上，且位于水平固定座(22)所在侧的相对侧；触碰杆(50)的一端连接在角度限位开关(14)上，触碰杆(50)的另一端与电动推杆(24)的顶端连接。

9.一种水下无人潜航器的质心测量***，其特征在于：至少包括如权利要求1-8任意一项所述的水下无人潜航器的质心测量平台，还包括控制器；所述的控制器与水下无人潜航器的质心测量平台中的升降机构、传感机构及翻转驱动部电信号连接；所述的控制器至少包括数据采集模块、数据计算模块和控制信号发送模块，用于获取传感机构中的数据并计算，实现对升降机构及翻转驱动部的控制。

10.如权利要求9所述的一种水下无人潜航器的质心测量***的测量方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：在控制器中输入待测件的重量、传感机构设定的位置与翻转平台(6)上设置的X向基准组件及设置Y向基准组件的距离；

步骤二：将待测件通过转接件(51)固定在翻转平台(6)上的过渡板(11)上；

步骤三：控制器控制升降机构启动，升降机构下降，使传感机构与支撑平台(3)接触，支撑平台(3)到达预设位置下限时，升降机构停止工作；

步骤四：传感机构获取重力值，并发送给控制器，控制器根据获取的重力值数据，计算得到X向和Y向力矩；

步骤五：升降机构启动，升降机构上升，使传感机构与支撑平台(3)分离，待支撑平台(3)复位后，升降机构停止工作；

步骤六：控制器控制翻转驱动部启动，带动翻转平台(6)围绕支撑旋转部(10)旋转，当旋转至预设15°时，翻转驱动部停止工作；

步骤七：控制器控制升降机构启动，升降机构下降，使传感机构与支撑平台(3)接触，支撑平台(3)到达预设位置下限时，升降机构停止工作；

步骤八：传感机构获取此时的重力值，并发送给控制器，控制器根据获取的重力值数据，计算得到Z向力矩；

步骤九：控制器控制翻转驱动部启动，带动翻转平台(6)围绕支撑旋转部(10)旋转复位，当翻转平台(6)旋转至水平时，翻转驱动部停止工作；

步骤十：升降机构启动，升降机构上升，使传感机构与支撑平台(3)分离，待支撑平台(3)复位后，升降机构停止工作，质心测量结束。

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