專利名稱：物體重心高度的測定方法及測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物體的重心高度的測定方法，具體地，涉及一種物體的重心高度的非接觸的測定方法。本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用上述測定方法的測定裝置。
背景技術(shù)：
物體的重心位置對于物體的運(yùn)輸和使用都有著重要的影響。特別地，對于例如集裝箱等具有平底結(jié)構(gòu)的大型物體，由于其本身的體積和質(zhì)量都很大，而且又不能主動運(yùn)動， 因此更加不易對其重心進(jìn)行測定。目前，用來測定物體的重心高度的方法主要有稱重法、懸掛法、復(fù)擺法和平臺稱重法等。上述方法為本領(lǐng)域公知方法，為了簡便起見，此處并不對上述方法進(jìn)行贅述，只以最常用的懸掛法和地面反力法為例進(jìn)行詳細(xì)介紹。圖1和圖2中以平底結(jié)構(gòu)的物體為例對傳統(tǒng)方法進(jìn)行介紹，但是該方法并不僅限于平底結(jié)構(gòu)的物體，對于多種形狀的物體均適用。如圖1和圖2所示，首先在物體的一側(cè)附裝剛性劃線板；然后利用地磅測量出物體的質(zhì)量M ；將物體的第一端放在地磅上，第二端用吊索吊起來，并且該吊索垂直于水平面， 物體的接地點(diǎn)均在BB’線上；測量此時地磅上接地點(diǎn)的反作用力R ；測定吊索與物體接地點(diǎn)之間的水平距離d ；即通過力矩公式計算出吊索與物體重心之間的水平距離C = Rd/M ；在固定于物體一側(cè)的劃線板上劃出與吊索水平距離為的C豎直線I1，該豎直線I1即為通過物體重心的一條直線；再將物體的第二端放在地磅上，第一端用吊索吊起來，并且該吊索垂直于水平面，物體接地端的接地點(diǎn)均在BB’線上；測量此時地磅上接地點(diǎn)的反作用力R’;測定吊索與物體接地點(diǎn)之間的水平距離d’ ；即通過力矩公式計算出吊索與物體重心之間的水平距離C’ = R’ d’ /M ；在固定于物體一側(cè)的劃線板上劃出與吊索水平距離為的C’豎直線12， 該豎直線I2即為通過物體重心的另一條直線；上述兩條豎直線I1和I2的交點(diǎn)即為物體重心，在物體位于地面時測量重心距離地面的高度即為物體的重心高度h。需要說明的是，上述劃線板應(yīng)該足夠大，從而使兩條豎直線I1和I2能夠在該劃線板上延長并相交于一點(diǎn)。另外，可以在地磅上安置輔助裝置從而限制物體懸掛時的接地點(diǎn)，并且防止在懸掛時，物體接地的一端發(fā)生滑動，導(dǎo)致測定結(jié)果出現(xiàn)誤差。利用上述方法測定物體重心的高度存在很多問題。首先，上述測定方法具有一定的危險性。由于上述測定過程需要用吊索將物體的一端吊起，因此容易造成物體側(cè)向傾翻。其次，上述方法的測定效率低。測定過程中需要的設(shè)備較多，過程復(fù)雜，其中包括地磅和起重機(jī)等大型設(shè)備，測定過程持續(xù)時間長。另外，最重要的是，測定結(jié)果的精度較難控制。由于測定過程中吊索必需垂直于水平面，物體兩端的接地點(diǎn)必須在一條直線上(如圖中的BB’線)，所以需要反復(fù)調(diào)試，很難滿足精度要求。而且確定重心的兩條豎直線I1和I2的都是人工繪制，因此存在人工誤差。上述這些誤差都將會直接影響測量結(jié)果。
并且，不僅是以上詳細(xì)介紹的測定方法，現(xiàn)有技術(shù)中的各種方法大多適用于質(zhì)量較輕的物體，而例如集裝箱或大型工件等大型的平底結(jié)構(gòu)的物體的重量通常要重得多，因此，某些傳統(tǒng)的測定物體重心的高度的方法甚至無法使用。而且，雖然利用上文所述的測定方法可以測定大型的平底結(jié)構(gòu)的物體的重心高度，但是其存在問題會更加突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種物體的重心高度的測定方法，該測定方法通過簡單易行的非接觸地操作就可以較為精確地找到物體的重心。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種物體的重心高度的測定方法，其中，所述測定方法包括以下步驟(a)用傳送帶形成第一平面和第二平面，所述第一平面和第二平面在所述拐點(diǎn)相 、-
父；(b)所述物體的底面與所述傳送帶接觸并隨著所述傳送帶運(yùn)動，在所述物體從所述第一平面向所述第二平面運(yùn)動經(jīng)過所述拐點(diǎn)的第一翻轉(zhuǎn)時刻確定經(jīng)過所述拐點(diǎn)的第一垂線，和在所述物體從所述第二平面向所述第一平面運(yùn)動經(jīng)過第二翻轉(zhuǎn)時刻確定經(jīng)過所述拐點(diǎn)的第二垂線；(c)得到所述第一垂線和所述第二垂線的交點(diǎn)即為重心。優(yōu)選地，所述第一平面與水平面夾角為Q1，所述第二平面與水平面夾角為θ2，其中，θ i < 45°，θ 2 < 45°。優(yōu)選地，所述第一翻轉(zhuǎn)時刻和第二翻轉(zhuǎn)時刻為所述物體翻轉(zhuǎn)過程的開始時刻。優(yōu)選地，在步驟(b)中，作所述物體在沿所述傳送帶方向的垂直截面的底邊，該底邊位于所述傳送帶上，并且該底邊的長為L ；確定所述物體在所述第一翻轉(zhuǎn)時刻的所述底邊上的第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)和在所述第二翻轉(zhuǎn)時刻的所述底邊上的第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)；作過所述第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)并與豎直方向夾角為Q1的第一直線，和過所述第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)并與豎直方向夾角為θ2的第二直線，所述第一直線和第二直線分別與所述第一垂線和第二垂線相對應(yīng)。優(yōu)選地，所述第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)和所述第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)分別為在所述第一翻轉(zhuǎn)時刻和所述第二翻轉(zhuǎn)時刻所述物體底邊上與所述拐點(diǎn)重合的點(diǎn)。優(yōu)選地，在第一起始時刻，所述物體位于第一起始位置，在第二起始時刻，所述物體位于第二起始位置；記錄所述物體以第一速度V1從所述第一起始位置運(yùn)動到所述拐點(diǎn)并發(fā)生翻轉(zhuǎn)的第一時間^，和所述物體以第二速度V2從所述第二起始位置運(yùn)動到所述拐點(diǎn)并發(fā)生翻轉(zhuǎn)的第二時間t2。優(yōu)選地，在所述第一起始時刻，所述物體隨所述傳送帶從所述第一平面朝向所述第二平面運(yùn)動；在所述第二起始時刻，所述物體隨所述傳送帶從所述第二平面朝向所述第
一平面運(yùn)動。優(yōu)選地，在所述第一起始位置，所述底邊的遠(yuǎn)離所述拐點(diǎn)的第一端點(diǎn)與所述拐點(diǎn)的距離為L1 ；在所述第二起始位置，所述底邊的遠(yuǎn)離所述拐點(diǎn)的第二端點(diǎn)與所述拐點(diǎn)的距
尚為L20優(yōu)選地，所述物體的底邊的所述第一端點(diǎn)與所述第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)之間的距離D1 = L-V1Xt1 ；所述物體的底邊的所述第二端點(diǎn)與所述第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)之間的距離D2 = L-v2Xt3。
優(yōu)選地，所述重心高度H = (L-D1-D2) / (tan θ 1+tan θ 2)。優(yōu)選地，所述第一速度V1等于所述第二速度ν2。優(yōu)選地，在所述拐點(diǎn)處的傳送帶下方設(shè)置壓力傳感器，根據(jù)該壓力傳感器的檢測值發(fā)生突變來確定所述第一翻轉(zhuǎn)時刻和第二翻轉(zhuǎn)時刻。優(yōu)選地，所述壓力傳感器與計時器相連以控制該計時器記錄所述第一時間、和第二時間t2。優(yōu)選地，利用圖像拍攝裝置獲得所述物體的垂直截面，再測量該垂直截面的底邊的長度。優(yōu)選地，所述圖像拍攝裝置包括攝像機(jī)和照相機(jī)。另外，本發(fā)明提供一種物體的重心高度的測定裝置，其中，所述測定裝置包括傳送帶，該傳送帶形成第一平面和第二平面，所述第一平面和第二平面在所述拐點(diǎn)相交。優(yōu)選地，所述第一平面與水平面夾角為Q1，所述第二平面與水平面夾角為θ2，其中，θ i < 45°，θ 2 < 45°。優(yōu)選地，所述測定裝置還包括圖像拍攝裝置，該圖像拍攝裝置用于獲得所述物體在沿所述傳送帶方向的截面。優(yōu)選地，所述測定裝置還包括壓力傳感器，該壓力傳感器設(shè)置在所述拐點(diǎn)處的傳送帶下方。通過上述技術(shù)方案，利用簡單的物理原理，兩條過物體的重心的垂線的交點(diǎn)即可確定重心，通過結(jié)構(gòu)簡單的測定裝置和操作簡單的測定方法實(shí)現(xiàn)非接觸式測量，不但提高了作業(yè)效率，而且大大提高了精度。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說明。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的測量物體重心高度方法的示意圖；圖2是根據(jù)圖1所述的測量物體重心高度方法的俯視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的物體的第一翻轉(zhuǎn)時刻的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的物體的第二翻轉(zhuǎn)時刻的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖。附圖標(biāo)記說明11第一平面12第二平面2壓力傳感器I1第一垂線I2第二垂線A拐點(diǎn)O1第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)&第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)H1第一直線η2第二直線θ工第一平面與水平面夾角 θ 2第二平面與水平面夾角
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。在本發(fā)明的附圖中，箭頭所示的方向?yàn)閭魉蛶У倪\(yùn)動方向，也就是物體的運(yùn)動方向。在本發(fā)明中，為了用盡量簡潔的語言進(jìn)行描述，同時便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解， 因此需要對本文中的一些術(shù)語進(jìn)行簡要說明，但是此處的解釋和說明與該術(shù)語本身在本技術(shù)領(lǐng)域中的通常的含義相比并不會產(chǎn)生矛盾和歧義。在本文中的坡面的“拐點(diǎn)”指兩個由傳送帶形成的平面的相交的邊，由于本發(fā)明的技術(shù)方案是對圖像進(jìn)行處理，因此“拐點(diǎn)”即指在從坡面的一側(cè)所拍攝的圖像中該邊簡化成一點(diǎn)；“翻轉(zhuǎn)”指物體的重心從坡面的一個面移動到另一個面，物體的底面從與一個面接觸到與另一個面接觸的過程，也就是物體的重心越過“拐點(diǎn)”，“翻轉(zhuǎn)時亥Γ即指物體的重心越過“拐點(diǎn)”的時刻。在對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹之前，首先介紹本發(fā)明所依據(jù)的物理學(xué)原理。根據(jù)靜力學(xué)的原理可知，當(dāng)物體在沿坡面2運(yùn)動時，坡面2對物體的作用力(包括垂直于坡面2的壓力的支撐力和沿坡面2的摩擦力)的大小和方向與物體的重力方向相反，從而使物體受力平衡，也就是說坡面2的作用力應(yīng)當(dāng)在過坡面2對物體的支撐點(diǎn)的豎直直線上，當(dāng)物體的底面與一個面接觸時，接觸的部分都對物體產(chǎn)生支撐，因此并沒有唯一的支撐點(diǎn)，但是無論如何，該作用力的作用方向都應(yīng)當(dāng)過物體的重心。當(dāng)我們知道物體只受到重力和作用力的作用并處于平衡狀態(tài)時，如果知道重心的位置，我們就可以知道作用力的作用方向和大小，本發(fā)明正是逆向應(yīng)用這一原理，當(dāng)物體只受到重力和作用力的作用并處于平衡狀態(tài)，并且作用力作用點(diǎn)和作用方向已知，那么重心就應(yīng)該在過該支撐點(diǎn)的豎直直線上， 那么只需要找到兩個符合上述條件的過支撐點(diǎn)的豎直直線就可以通過它們的交點(diǎn)確定重心位置。本發(fā)明提供一種物體的重心高度的測定方法，其中，所述測定方法包括以下步驟(a)用傳送帶形成第一平面11和第二平面12，所述第一平面11和第二平面12在所述拐點(diǎn)A相交；(b)所述物體的底面與所述傳送帶接觸并隨著所述傳送帶運(yùn)動，在所述物體從所述第一平面11向所述第二平面12運(yùn)動經(jīng)過所述拐點(diǎn)A的第一翻轉(zhuǎn)時刻確定經(jīng)過所述拐點(diǎn) A的第一垂線I1，和在所述物體從所述第二平面12向所述第一平面11運(yùn)動經(jīng)過第二翻轉(zhuǎn)時刻確定經(jīng)過所述拐點(diǎn)A的第二垂線I2 ；(c)得到所述第一垂線I1和所述第二垂線I2的交點(diǎn)G即為重心。根據(jù)圖3至圖5，上述技術(shù)方案利用傳送帶形成第一平面11和第二平面12，這樣通過傳送帶的運(yùn)行，就能帶動傳送帶上的物體沿著第一平面11和第二平面12運(yùn)動，首先確定物體兩次經(jīng)過拐點(diǎn)A的翻轉(zhuǎn)時刻的過重心的垂線，兩垂線的交點(diǎn)即為物體的重心。上述測定方法操作簡單，不但降低了測定方法和所使用裝置的復(fù)雜性，而且大大提高了精確度。通過上述技術(shù)方案，利用簡單的物理原理，兩條過物體的重心的垂線的交點(diǎn)即可確定重心，通過結(jié)構(gòu)簡單的測定裝置和操作簡單的測定方法實(shí)現(xiàn)非接觸式測量，不但提高了作業(yè)效率，而且大大提高了精度。優(yōu)選地，所述第一平面11與水平面夾角為θ ”所述第二平面12與水平面夾角為θ 2，其中，θ i < 45°，θ 2 < 45°。上述給出了第一平面11和第二平面12與水平面夾角的優(yōu)選范圍。從理論上來說， 第一平面11和第二平面12之間的夾角越大，測量精度越高，但是如果平面的坡度過大就會使物體沿傳送帶方向的摩擦力減小，而物體沿傳送帶方向的重力分量增大，從而給物體隨傳送帶在坡面上運(yùn)動帶來困難.而且兩個平面在拐點(diǎn)A處的夾角過大會造成物體的劇烈翻轉(zhuǎn)動作，很可能由于翻轉(zhuǎn)動作過于劇烈而影響測量結(jié)果的精度。因此需要合理地選擇第一平面11和/或第二平面12的傾斜角度因此兩個平面與水平面的夾角優(yōu)選地都小于45°， 更優(yōu)選地，如圖3至圖5所示Q1 = 15°，θ2 = 5°。優(yōu)選地，所述第一翻轉(zhuǎn)時刻和第二翻轉(zhuǎn)時刻為所述物體翻轉(zhuǎn)過程的開始時刻。當(dāng)物體隨傳送帶運(yùn)動到拐點(diǎn)A并開始繞拐點(diǎn)A旋轉(zhuǎn)時，看起來只有拐點(diǎn)A支撐物體，但是此時重心并不在過拐點(diǎn)A的豎直直線上，這種情況屬于運(yùn)動力學(xué)的研究范疇，并不符合上述物理原理，我們在這里不討論。而且，當(dāng)物體翻轉(zhuǎn)之前，雖然由坡面2支撐，但無法找到唯一支撐點(diǎn)，在物體開始翻轉(zhuǎn)的過程中，重心又不在過支撐點(diǎn)的豎直直線上。在物體剛開始翻轉(zhuǎn)時，只有拐點(diǎn)A作為坡面2對物體的支撐點(diǎn)，而且物體還沒有開始旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，此時重心還在過支撐點(diǎn)的豎直直線上，與上述物理原理的條件相符；在物體越過拐點(diǎn)A從而使翻轉(zhuǎn)結(jié)束的時刻，此時物體的底面越過拐點(diǎn)A的部分全都壓在另一個平面上，因此此時物體并不是由一個支撐點(diǎn)來支撐。因此，本發(fā)明的技術(shù)方案中所指的翻轉(zhuǎn)時刻包括翻轉(zhuǎn)過程的開始時刻。優(yōu)選地，在步驟(b)中，作所述物體在沿所述傳送帶方向的垂直截面的底邊，該底邊位于所述傳送帶上，并且該底邊的長為L ；確定所述物體在所述第一翻轉(zhuǎn)時刻的所述底邊上的第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1和在所述第二翻轉(zhuǎn)時刻的所述底邊上的第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)A ；作過所述第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1并與豎直方向夾角為θ i的第一直線ηι，和過所述第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)A并與豎直方向夾角為θ 2的第二直線η2，所述第一直線Ii1和第二直線η2分別與所述第一垂線I1和第二垂線 I2相對應(yīng)。如圖5所示，在上述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，為了便于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，首先需要作物體的一個垂直截面，并測量該垂直截面的底邊的長度，下文所述的作圖都是基于該底邊的基礎(chǔ)上進(jìn)行。但是需要說明的一點(diǎn)就是，只要該垂直截面的底邊的選取是任意的，只需符合該垂直截面的底邊在傳送帶上即可，這是因?yàn)樗璧牡谝环D(zhuǎn)點(diǎn)O1和第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)A都是物體上與拐點(diǎn)相交的。而且，該垂直截面的形狀等并不重要，本發(fā)明的測量方法所需要的只是該垂直截面的底邊的長度。在相應(yīng)的第一翻轉(zhuǎn)時刻和第二翻轉(zhuǎn)時刻，重心位于過第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1和第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn) O2的所述第一垂線I1和第二垂線I2上。具體地，例如在第一翻轉(zhuǎn)時刻，第一垂線I1應(yīng)當(dāng)過第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1,并且與物體的底面之間的夾角與第一平面11與水平面的夾角相關(guān)，在第二翻轉(zhuǎn)時刻與上述情況和原理相同，此處不再贅述。由于第一垂線I1和第二垂線I2相對于物體的位置關(guān)系可以通過第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1和第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)02，以及第一平面11和第二平面12與水平面夾角來確定。因此，為了將上述第一垂線I1和第二垂線I2投映到同一個平面上，相對于上述所做的物體的垂直截面的底邊做出與第一垂線I1和第二垂線I2相對應(yīng)的第一直線H1和第二直線η2，該第一直線H1和第二直線η2相交所得的交點(diǎn)即為重心。
優(yōu)選地，所述第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1和所述第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)&分別為在所述第一翻轉(zhuǎn)時刻和所述第二翻轉(zhuǎn)時刻所述物體底邊上與所述拐點(diǎn)A重合的點(diǎn)。對第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1和所述第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O2進(jìn)行進(jìn)一步明確的定義。但是在實(shí)際測量中，由于第一平面11和第二平面12并不一定在拐點(diǎn)A處形成突出的棱角，或者由于測量誤差等，第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1和所述第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)A可能并不是一個單獨(dú)的點(diǎn)，而是一小段線段范圍上的點(diǎn)，但是細(xì)小的誤差并不會對最終測量值有太大影響。優(yōu)選地，在第一起始時刻，所述物體位于第一起始位置，在第二起始時刻，所述物體位于第二起始位置；記錄所述物體以第一速度V1從所述第一起始位置運(yùn)動到所述拐點(diǎn)A并發(fā)生翻轉(zhuǎn)的第一時間^，和所述物體以第二速度V2從所述第二起始位置運(yùn)動到所述拐點(diǎn)A并發(fā)生翻轉(zhuǎn)的第二時間t2。優(yōu)選地，所述物體隨所述傳送帶從所述第一平面11朝向所述第二平面12運(yùn)動，在所述第二起始時刻，所述物體隨所述傳送帶從所述第二平面12朝向所述第一平面11運(yùn)動。優(yōu)選地，在所述第一起始位置，所述底邊的遠(yuǎn)離所述拐點(diǎn)A的第一端點(diǎn)與所述拐點(diǎn)A的距離為L1,在所述第二起始位置，所述底邊的遠(yuǎn)離所述拐點(diǎn)A的第二端點(diǎn)與所述拐點(diǎn)A的距
尚為L20在本優(yōu)選實(shí)施方式中，定義了第一起始時刻和第二起始時刻，分別為物體從第一平面11和第二平面12上開始朝向拐點(diǎn)A運(yùn)動的時刻，也就是第一時間、和第二時間、開始計算的起點(diǎn)時刻。另外還定義了第一起始位置和第二起始位置，指在第一起始時刻和第二起始時刻物體的第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)距離拐點(diǎn)A的距離。也就是說，以某一時刻為計時起始時刻，計算物體從這一時刻開始運(yùn)動到發(fā)生翻轉(zhuǎn)的時間，物體的運(yùn)動速度，以及物體起始時刻遠(yuǎn)離拐點(diǎn)A的端點(diǎn)距離拐點(diǎn)A的距離。優(yōu)選地，所述物體的底邊的所述第一端點(diǎn)與所述第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1之間的距離D1 = L-V1Xt1,所述物體的底邊的所述第二端點(diǎn)與所述第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)&之間的距離D2 = L-V2Xt20 T2 ？在圖5中，以第一端點(diǎn)與第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1之間的距離D1為例，通過V1Xt1可以計算出第一端點(diǎn)在第一時間、內(nèi)運(yùn)動的距離，到第一時間的、終止時刻發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，而此時第一端點(diǎn)仍然位于第一平面11上，因此L-V1Xt1即可求出第一端點(diǎn)與第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1之間的距離。第二端點(diǎn)與所述第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)(O2)之間的距離D2的計算同理，不再贅述。優(yōu)選地，所述重心高度H = (L-D1-D2) / (tan θ ^tan θ 2)。根據(jù)圖5所示，根據(jù)幾何原理可知，第一直線Ii1與豎直方向的夾角為θ ”第二直線 與豎直方向的夾角為θ 2，因此重心高度HX (tan θ 1+tan θ 2)就可以得到第一直線Ii1 和第二直線η2在物體底邊上所截線段的長度，也就是第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1和第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)化之間的距離L-D1-D2，通過等式變形即可得出上述計算公式。優(yōu)選地，所述第一速度V1等于所述第二速度ν2。上述第一速度V1和第二速度V2只需通過控制傳送帶的運(yùn)行速度即可設(shè)置，這樣不
9但能夠使物體的第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)O1和第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)A的測量的條件相同，提高測量的準(zhǔn)確性和精度，而且便于計算。優(yōu)選地，在所述拐點(diǎn)A處的傳送帶下方設(shè)置壓力傳感器2，根據(jù)該壓力傳感器2的檢測值發(fā)生突變來確定所述第一翻轉(zhuǎn)時刻和第二翻轉(zhuǎn)時刻。在第一翻轉(zhuǎn)時刻和第二翻轉(zhuǎn)時刻，物體只受重力和拐點(diǎn)A的作用力，因此拐點(diǎn)A處的受力在此時發(fā)生了突變。為了更好地確定翻轉(zhuǎn)時刻，本實(shí)施方式在拐點(diǎn)A處的傳感器2 下方設(shè)置壓力傳感器2，當(dāng)物體在拐點(diǎn)A發(fā)生翻轉(zhuǎn)時該壓力傳感器2能夠檢測到壓力值的突變。優(yōu)選地，所述壓力傳感器2與計時器相連以控制該計時器記錄所述第一時間、和第二時間t2。本實(shí)施方式中壓力傳感器2的設(shè)置的目的就是為了更好地檢測翻轉(zhuǎn)時刻，因此可以將該壓力傳感器2與計時器連接直接控制時間的測定，或者與控制器連接，再通過該控制器與計時器連接測定時間。優(yōu)選地，利用圖像拍攝裝置獲得所述物體的垂直截面，再測量該垂直截面的底邊的長度。對于截面形狀規(guī)則或者一致的物體，例如矩形體或者立方體等，其側(cè)面形狀即為截面形狀，而對于截面形狀不規(guī)則的物體，尤其是體積和重量較大的物體，常常難以確定其截面的形狀和尺寸。在本實(shí)施方式中，利用圖像拍攝裝置來獲取截面，其原理就如同投影一樣，從側(cè)面正對著被測物體進(jìn)行拍攝，這樣所拍攝的物體邊緣輪廓即為該物體的最大的截面，再在圖像上測量該截面的底邊的長度。還可以在拍攝的圖像上直接進(jìn)行上文所述的作圖處理過程求出重心，最后再利用圖像尺寸和實(shí)際尺寸的比例關(guān)系確定實(shí)際尺寸。利用這種方法不但較為簡單易操作，而且精確度較高。優(yōu)選地，所述圖像拍攝裝置包括攝像機(jī)和照相機(jī)。上述圖像拍攝裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。另外，也可以將上述各優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行任意的組合應(yīng)用。例如，利用壓力傳感器 2控制圖像拍攝裝置的開啟，這樣就能直接在翻轉(zhuǎn)時刻拍攝到物體的截面和翻轉(zhuǎn)點(diǎn)，這樣直接在圖像上測量翻轉(zhuǎn)點(diǎn)距離相應(yīng)端點(diǎn)的距離即可，而不需要測量物體從第一 /第二起始位置運(yùn)動到翻轉(zhuǎn)時刻的時間和運(yùn)動速度再進(jìn)行計算。需要說明的是，在本發(fā)明的上述方法中，其關(guān)鍵在于獲得垂直截面的底邊的長度， 該垂直截面的形狀等并不重要。對于該垂直截面不規(guī)則的物體，可以通過上述的優(yōu)選實(shí)施方式獲得垂直截面，既可以測量出該垂直截面的底邊的長度從而利用本發(fā)明的測定方法， 也可以直接在該垂直截面的圖像上利用本發(fā)明的測定方法獲得重心高度。另外，本發(fā)明還提供一種物體的重心高度的測定裝置，其中，所述測定裝置包括傳送帶，該傳送帶形成第一平面11和第二平面12，所述第一平面11和第二平面12在所述拐點(diǎn)A相交。如圖3至圖5所示，本發(fā)明的測定裝置能夠用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的測定方法，利用傳送帶簡單地形成第一平面11和第二平面12，在測定時將物體置于傳送帶上，物體具有與傳送帶接觸的底面并隨傳送帶運(yùn)動，利用物理原理(上文中已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，此處不再贅述)來對平底結(jié)構(gòu)的物體的重心高度進(jìn)行測量，通過簡單的結(jié)構(gòu)和操作即可獲得精度較高的測量結(jié)果。并且，本測量裝置通過上述測量方法進(jìn)行測量，此處不再贅述。優(yōu)選地，所述第一平面11與水平面夾角為θ ”所述第二平面12與水平面夾角為θ 2，其中，θ i < 45°，θ 2 < 45°。上述給出了第一平面11和第二平面12與水平面夾角的優(yōu)選范圍。根據(jù)本發(fā)明的測量裝置所應(yīng)用的測量方法的原理，從理論上來說，第一平面11和第二平面12之間的夾角越大，測量精度越高，但是如果平面的坡度過大就會使物體沿傳送帶方向的摩擦力減小， 而物體沿傳送帶方向的重力分量增大，從而給物體隨傳送帶在坡面上運(yùn)動帶來困難.而且兩個平面在拐點(diǎn)A處的夾角過大會造成物體的劇烈翻轉(zhuǎn)動作，很可能由于翻轉(zhuǎn)動作過于劇烈而影響測量結(jié)果的精度。因此需要合理地選擇第一平面11和/或第二平面12的傾斜角度因此兩個平面與水平面的夾角優(yōu)選地都小于45°，更優(yōu)選地，如圖3至圖5所示Q1 = 15°，θ 2 = 5°。優(yōu)選地，所述測定裝置還包括圖像拍攝裝置，該圖像拍攝裝置用于獲得所述物體在沿所述傳送帶方向的垂直截面，再測量該垂直截面的底邊的長度。對于截面形狀規(guī)則或者一致的物體，例如矩形體或者立方體等，其側(cè)面形狀即為截面形狀，而對于截面形狀不規(guī)則的物體，尤其是體積和重量較大的物體，常常難以確定其截面的形狀和尺寸。在本實(shí)施方式中，利用圖像拍攝裝置來獲取截面，其原理就如同投影一樣，從側(cè)面正對著被測物體進(jìn)行拍攝，這樣所拍攝的物體邊緣輪廓即為該物體的最大的截面，測量該截面的底邊長度即為所需的底邊長度。還可以在拍攝的圖像上直接進(jìn)行上文所述的作圖處理過程求出重心，最后再利用圖像尺寸和實(shí)際尺寸的比例關(guān)系確定實(shí)際尺寸。 利用這種方法不但較為簡單易操作，而且精確度較高。優(yōu)選地，所述測定裝置還包括壓力傳感器2，該壓力傳感器2設(shè)置在所述拐點(diǎn)A處的傳送帶下方。根據(jù)本發(fā)明的測量裝置所應(yīng)用的測量原理，在第一翻轉(zhuǎn)時刻和第二翻轉(zhuǎn)時刻，物體只受重力和拐點(diǎn)A的作用力，因此拐點(diǎn)A處的受力在此時發(fā)生了突變。為了更好地確定翻轉(zhuǎn)時刻，本實(shí)施方式在拐點(diǎn)A處的傳感器2下方設(shè)置壓力傳感器2，當(dāng)物體在拐點(diǎn)A發(fā)生翻轉(zhuǎn)時該壓力傳感器2能夠檢測到壓力值的突變。根據(jù)本發(fā)明所述的測定方法，對于所述物體的垂直截面的形狀不規(guī)則導(dǎo)致底邊長度難以測量的情況，通常需要首先獲得該垂直截面。該垂直截面既可以繪制在紙等媒介上， 也可以處理為數(shù)字式的圖片文件，因此本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式既適用人工處理又便于計算機(jī)圖像處理。在獲取該適當(dāng)?shù)拇怪苯孛嬷螅凑毡景l(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行作圖和計算即可。以上僅結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行示例性的介紹，而并不對本發(fā)明進(jìn)行限制。通過上述測定裝置和測定方法，可以簡單地實(shí)現(xiàn)對物體的重心高度的非接觸式測量，作業(yè)效率高，測定結(jié)果精度較高。下面對以圖像拍攝裝置來獲取該垂直截面的底邊時， 測定結(jié)果的誤差范圍進(jìn)行分析，以下的誤差分析僅為了說明。傳送帶以一定的速度ν運(yùn)轉(zhuǎn)，圖像拍攝裝置1的拍攝時間間隔或者幀間隔為At，第一垂線I1與第二垂線I2之間的夾角θ = θ 1+θ 2，第一垂線I1或第二垂線I2的最大偏移為 νΧ At，根據(jù)幾何關(guān)系可知，重心高度在第一垂線I1上的最大偏移量Ah1 = vX At/tg θ = νΧ Δ t/tg ( θ廣θ 2)，重心高度在第二垂線I2的最大偏移量Δ ti2 = ν X Δ t/sin θ = vX At/ sin( θ 1+θ 2)，因此，最終測定結(jié)果的重心高度的最大偏移量Ah= Ah^Ah2 = VX AtX (1/tgO^ej+i/sinp^e》)。當(dāng)物體隨著傳送帶以ν = 15m/s的速度在與水平面夾角為θ工=15°的第一平面11和與水平面夾角為θ2 = 5°的第二平面12上運(yùn)動進(jìn)行試驗(yàn)時，使用1420萬像素，每秒可拍15張照片(即快門速度l/15s)的照相機(jī)拍攝試驗(yàn)過程，測得重心高度最大偏移為 6. 076mmo當(dāng)物體隨著傳送帶以ν = 15m/s的速度在與水平面夾角為θ i = 15°的第一平面 11和與水平面夾角為θ2 = 5°的第二平面12上運(yùn)動進(jìn)行試驗(yàn)時，使用分辨率1920X 1080， 每秒20幀的攝像機(jī)拍攝試驗(yàn)過程，測得重心高度最大偏移為4. 477mm。當(dāng)物體隨著傳送帶以ν = 15m/s的速度在與水平面夾角為θ i = 15°的第一平面 11和與水平面夾角為θ2 = 5°的第二平面12上運(yùn)動進(jìn)行試驗(yàn)時，使用分辨率16ΜΧ11Μ， 每秒30幀的攝像機(jī)拍攝試驗(yàn)過程，測得重心高度最大偏移為2. 933mm。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式
中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種物體的重心高度的測定方法，其特征在于，所述測定方法包括以下步驟(a)用傳送帶形成第一平面(11)和第二平面(12)，所述第一平面(11)和第二平面 (12)在所述拐點(diǎn)(A)相交；(b)所述物體的底面與所述傳送帶接觸并隨著所述傳送帶運(yùn)動，在所述物體從所述第一平面(11)向所述第二平面(1 運(yùn)動經(jīng)過所述拐點(diǎn)(A)的第一翻轉(zhuǎn)時刻確定經(jīng)過所述拐點(diǎn)(A)的第一垂線(I1),和在所述物體從所述第二平面(1 向所述第一平面(11)運(yùn)動經(jīng)過第二翻轉(zhuǎn)時刻確定經(jīng)過所述拐點(diǎn)(A)的第二垂線(I2)；(c)得到所述第一垂線(I1)和所述第二垂線(I2)的交點(diǎn)(G)即為重心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征在于，所述第一平面(11)與水平面夾角為 θ 所述第二平面(12)與水平面夾角為θ2，其中，QiSAS。，θ2<45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征在于，所述第一翻轉(zhuǎn)時刻和第二翻轉(zhuǎn)時刻為所述物體翻轉(zhuǎn)過程的開始時刻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征在于，在步驟(b)中，作所述物體在沿所述傳送帶方向的垂直截面的底邊，該底邊位于所述傳送帶上，并且該底邊的長為L，確定所述物體在所述第一翻轉(zhuǎn)時刻的所述底邊上的第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)(O1)和在所述第二翻轉(zhuǎn)時刻的所述底邊上的第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)(O2)，作過所述第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)(O1)并與豎直方向夾角為Q1的第一直線(Ii1)，和過所述第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)(O2)并與豎直方向夾角為θ 2的第二直線( )，所述第一直線(Ii1)和第二直線(Ii2)分別與所述第一垂線(I1)和第二垂線(I2)相對應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測定方法，其特征在于，所述第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)(O1)和所述第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)(O2)分別為在所述第一翻轉(zhuǎn)時刻和所述第二翻轉(zhuǎn)時刻所述物體底邊上與所述拐點(diǎn)(A) 重合的點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測定方法，其特征在于，在第一起始時刻，所述物體位于第一起始位置，在第二起始時刻，所述物體位于第二起始位置；記錄所述物體以第一速度V1從所述第一起始位置運(yùn)動到所述拐點(diǎn)(A)并發(fā)生翻轉(zhuǎn)的第一時間^，和所述物體以第二速度V2從所述第二起始位置運(yùn)動到所述拐點(diǎn)(A)并發(fā)生翻轉(zhuǎn)的第二時間t2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測定方法，其特征在于，在所述第一起始時刻，所述物體隨所述傳送帶從所述第一平面(11)朝向所述第二平面(12)運(yùn)動，在所述第二起始時刻，所述物體隨所述傳送帶從所述第二平面(1 朝向所述第一平面(11)運(yùn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測定方法，其特征在于，在所述第一起始位置，所述底邊的遠(yuǎn)離所述拐點(diǎn)(A)的第一端點(diǎn)與所述拐點(diǎn)(A)的距尚為Li，在所述第二起始位置，所述底邊的遠(yuǎn)離所述拐點(diǎn)(A)的第二端點(diǎn)與所述拐點(diǎn)(A)的距尚為L20
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測定方法，其特征在于，所述物體的底邊的所述第一端點(diǎn)與所述第一翻轉(zhuǎn)點(diǎn)(O1)之間的距離D1 = L-V1Xt1, 所述物體的底邊的所述第二端點(diǎn)與所述第二翻轉(zhuǎn)點(diǎn)(O2)之間的距離D2 = L-v2Xt3。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測定方法，其特征在于， 所述重心高度 H = (L-D1-D2) / (tan θ 1+tan θ 2)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測定方法，其特征在于，所述第一速度V1等于所述第二速度V2。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測定方法，其特征在于，在所述拐點(diǎn)(A)處的傳送帶下方設(shè)置壓力傳感器O)，根據(jù)該壓力傳感器O)的檢測值發(fā)生突變來確定所述第一翻轉(zhuǎn)時刻和第二翻轉(zhuǎn)時刻。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的測定方法，其特征在于，所述壓力傳感器( 與計時器相連以控制該計時器記錄所述第一時間、和第二時間t2。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測定方法，其特征在于，利用圖像拍攝裝置獲得所述物體的垂直截面，再測量該垂直截面的底邊的長度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的測定方法，其特征在于，所述圖像拍攝裝置包括攝像機(jī)和照相機(jī)。
16.一種物體的重心高度的測定裝置，其特征在于，所述測定裝置包括傳送帶，該傳送帶形成第一平面(11)和第二平面(12)，所述第一平面(11)和第二平面(1 在所述拐點(diǎn) (A)相交。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的測定裝置，其特征在于，所述第一平面(11)與水平面夾角為θ π所述第二平面(12)與水平面夾角為θ2，其中，QiSAS。，θ2<45°。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的測定裝置，其特征在于，所述測定裝置還包括圖像拍攝裝置，該圖像拍攝裝置用于獲得所述物體在沿所述傳送帶方向的垂直截面。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的測定裝置，其特征在于，所述測定裝置還包括壓力傳感器 O)，該壓力傳感器( 設(shè)置在所述拐點(diǎn)(A)處的傳送帶下方。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種物體的重心高度的測定方法，包括以下步驟(a)用傳送帶形成在拐點(diǎn)(A)相交的第一平面(11)和第二平面(12)；(b)物體的底面與傳送帶接觸并隨之運(yùn)動，在第一翻轉(zhuǎn)時刻確定經(jīng)過拐點(diǎn)的第一垂線(l1)，和在第二翻轉(zhuǎn)時刻確定經(jīng)過拐點(diǎn)的第二垂線(l2)；(c)得到第一垂線和所述第二垂線的交點(diǎn)(G)即為重心。本發(fā)明還提供了利用該測定方法的測定裝置。通過上述技術(shù)方案，利用簡單的物理原理，兩條過物體的重心的垂線的交點(diǎn)即可確定重心，通過結(jié)構(gòu)簡單的測定裝置和操作簡單的測定方法實(shí)現(xiàn)非接觸式測量，不但提高了作業(yè)效率，而且大大提高了精度。
文檔編號G01M1/12GK102359847SQ20111025694
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者付玲, 曾光, 涂宏斌, 王維金 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司