CN202994369U - 质量特性测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种质量特性测量仪，包括支撑平台（1）、底座（4）和调整机构（9），所述的调整机构（9）在支撑平台（1）和底座（4）之间，调整机构（9）顶部设置有圆形底座，所述的支撑平台（1）固定在圆形底座上，所述的调整机构（9）两侧分别设置竖直支架与底座（4）连接，还包括位于调整机构（9）中间的回转伺服电机（2）、绕调整机构（9）***一圈的侧倾支架（8）、固定在侧倾支架（8）侧面上的直线伺服电机（3）和分布在侧倾支架（8）与立柱之间的重力传感器（5）。本实用新型采用上述结构可以测量任意不规则物体绕任意给定轴的转动惯量，而且精度较高，具有很高的使用价值。

Description

质量特性测量仪

技术领域

本实用新型涉及测量仪，具体涉及质量特性测量仪。

背景技术

目前，质量测量与质心定位的方法多种多样。根据测量原理不同，通常可分为：悬挂法、质量反应法、不平衡力矩法、配平法、多点称量法、旋转平衡法、惯量法和复摆测量法等。本方案将采用多点称重法。多点称重法亦基于静态称重技术，用多个称重传感器共同组成支承平台，质心通过支反力与重力之间力和力矩的平衡关系，由各传感器相对于基准中心的位置求矩计算。我们知道转动惯量是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。定义为：I=∑(Δm_ir_i ²)，根据定义可以得到其决定因素是：刚体的质量、转轴的位置、质量的分布。由于一般测量地方的重力加速度g为常值，所以重心和质心在位置上是重合的，只需找到重心即可确定质心。寻找重心可根据所用传感器个数及布置形式的不同，多点称重法通常可分为三点测量和四点测量方式。测量装置以等边三角形或者其它图形布置，通过测量读数，利用简单的几何关系及受力分析，可得出质心与几何图形中心的距离。

该方法结构简单，一次可以获得轴向和径向两个质心坐标，并能同时测量质量。由于测量结构是基于称重传感器和力臂特征点测量后，通过位置计算得到，该方法对传感器以及几何位置的测量精度要求很高。理论上任何形状物体的转动惯量都可以通过计算得到，实际上在生产应用过程中遇到的基本上都是不规则物体居多，对于复杂不规则体通过计算会产生相当的误差，一般都采用实验方法确定。最常见的方法有动力法、三线摆法、复摆法、扭摆法等。可是现有的测量仪都无法直接、迅速且方便的测量任意不规则物体绕任意给定转轴转动的惯量，给生产带来不便。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供了质量特性测量仪，解决现有技术中测量仪无法测量任意不规则物体绕任意给定轴的转动惯量且精度低的缺陷。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种质量特性测量仪，包括支撑平台、底座和调整机构，所述的调整机构在支撑平台和底座之间，调整机构顶部设置有圆形底座，所述的支撑平台固定在圆形底座上，所述的调整机构两侧分别设置竖直支架与底座连接，还包括位于调整机构中间的回转伺服电机、绕调整机构***一圈的侧倾支架、固定在侧倾支架侧面上的直线伺服电机和分布在侧倾支架上的重力传感器。直线伺服电机和回转伺服电机组合起来可以实现侧倾运动、俯仰运动和横摆运动。可同时测量质量、质心的位置和转动惯量，操作方便简单。

上述的调整机构分为上下两层，两层相互平行，回转伺服电机位于两层之间，靠近支撑平台的一层分布有交叉垂直的侧向调整机构和纵向调整机构，把调整机构平面平均分为四等分。

上述的调整机构上还分布有位移传感器和力矩传感器，力矩传感器固定在支撑平台的下面。该力矩传感器能用于测量支撑平台三方向的力矩，然后通过信号处理得到相应的转动惯量。这些操作还设置有对应的控制模块，操作迅速。

上述的立柱有四根，每根立柱一端固定在调整机构对应的一个角上，另一端固定在侧倾支架上，每根立柱与侧倾支架之间均分布有一个重力传感器。通过四个均匀分布的重力传感器，就可测量被测物体的质量和质心位置，测量精度高。

上述的直线伺服电机上端和侧倾支架之间通过回转轴承相连，下端和底座通过十字万向节连接。伺服电机可根据实际需要进行相应的运动，使用更灵活。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型能够直接、迅速而且方便地测量物体绕任意给定转轴转动的惯量，测量物体可以是任意不规则物体，测量精度高，操作简单方便，实用性强。还具有良好的用户界面，操作、测试简单直观，测试结果准确、可靠。测量精度高，具有很高的实用价值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的A-A视图。

图中附图标记分别表示为：1、支撑平台；2、回转伺服电机；3、直线伺服电机；4、底座；5、重力传感器；6、侧向调整机构；7、纵向调整机构；8、侧倾支架；9、调整机构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步阐述，该实用新型的实施例不限于此。

实施例1：

如图1和2所示，本实用新型包括支撑平台1、底座4和调整机构9，还包括位于调整机构9中间的回转伺服电机2、绕调整机构9***一圈的侧倾支架8、固定在侧倾支架8侧面上的直线伺服电机3和分布在侧倾支架8与立柱之间的重力传感器5。其中的调整机构9在支撑平台1和底座4之间，调整机构9顶部设置有圆形底座，所述的支撑平台1固定在圆形底座上，所述的调整机构9两侧分别设置竖直支架与底座4连接。其中的直线伺服电机3上端和侧倾支架8之间通过回转轴承相连，下端和底座4通过十字万向节连接。该实施例的立柱有四根，每根立柱一端固定在调整机构9对应的一个角上，另一端固定在侧倾支架8上，每根立柱与侧倾支架8之间均分布有一个重力传感器5。通过重力传感器测量质量，结合直线伺服电机测量质心位置。其中的直线伺服电机3让承载平台产生固定的侧倾角度。在此位置下采集传感器信号，通过数据处理得到质心高度。广泛应用于航空、航天、机械、电机等科研、生产领域，具有很大的实用价值。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上，优选调整机构9的具体结构如下：分为上下两层，两层相互平行，回转伺服电机2位于两层之间，靠近支撑平台1的一层分布有交叉垂直的侧向调整机构6和纵向调整机构7，把调整机构9平面平均分为四等分。直线伺服电机可实现支撑平台的侧倾和俯仰运动，回转伺服电机实现回转运动，通过传感器将三种运动的力矩信号采集出来，通过计算机处理得到转动惯量数值。

该实施例的纵向调整机构和侧向调整机构的原理一样，只是因为调整量不同导致尺寸不同。下面只对纵向调整机构进行说明。纵向调整机构包括两根导轨、一套丝母丝杠机构、一个伺服电机、一个光栅尺。通过伺服电机施加驱动使丝杠回转，从而带动丝母移动，丝母和平台固联在一起，丝母的移动带动平台移动。结合光栅尺的信号，控制伺服电机从而达到控制平台精确移动。

实施例3：

在以上任意一个实施例的基础上增加如下技术特征：调整机构9上还分布有位移传感器和力矩传感器，力矩传感器固定在支撑平台1的下面。测量精度高，具有很高的实用价值。

测量时，将被测物体放置在支撑平台上，采集重力传感器的信号计算得到重心位置，通过调整机构将所需要测量的回转轴调整至测试仪中心位置，利用光栅尺来控制调整时的位移变化量以控制精度。调整完成后，先让直线伺服电机驱动产生侧倾运动，利用传感器得到侧倾力矩信号，通过信号处理得到侧倾转动惯量。然后利用回转伺服电机将支撑平台在水平面上回转90°，同样直线伺服电机驱动，此时处理得到的信号为俯仰转动惯量。最后利用回转伺服电机产生回转运动，采集扭矩传感器处理得到回转转动惯量。

以上所述，仅是本实用新型的部分实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型所作的任何形式上的简单修改和同等变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种质量特性测量仪，包括支撑平台（1）、底座（4）和调整机构（9），所述的调整机构（9）在支撑平台（1）和底座（4）之间，调整机构（9）顶部设置有圆形底座，所述的支撑平台（1）固定在圆形底座上，所述的调整机构（9）两侧分别设置竖直支架与底座（4）连接，其特征在于：还包括位于调整机构（9）中间的回转伺服电机（2）、绕调整机构（9）***一圈的侧倾支架（8）、固定在侧倾支架（8）侧面上的直线伺服电机（3）和分布在侧倾支架（8）与立柱之间的重力传感器（5）。

2.根据权利要求1所述的质量特性测量仪，其特征在于：所述的调整机构（9）分为上下两层，两层相互平行，回转伺服电机（2）位于两层之间，靠近支撑平台（1）的一层分布有交叉垂直的侧向调整机构（6）和纵向调整机构（7），把调整机构（9）平面平均分为四等分。

3.根据权利要求1所述的质量特性测量仪，其特征在于：所述的调整机构（9）上还分布有位移传感器和力矩传感器，力矩传感器固定在支撑平台（1）的下面。

4.根据权利要求1所述的质量特性测量仪，其特征在于：所述的立柱有四根，每根立柱一端固定在调整机构（9）对应的一个角上，另一端固定在侧倾支架（8）上，每根立柱与侧倾支架（8）之间均分布有一个重力传感器（5）。

5.根据权利要求1所述的质量特性测量仪，其特征在于：所述的直线伺服电机（3）上端和侧倾支架（8）之间通过回转轴承相连，下端和底座（4）通过十字万向节连接。

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