質(zhì)心測(cè)量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置制造方法
【專利摘要】質(zhì)心測(cè)量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置，它涉及一種支撐結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有質(zhì)心測(cè)量的球-球窩支撐法存在傳感器很難達(dá)到自動(dòng)調(diào)整到與承重點(diǎn)對(duì)中，對(duì)中位置精度差以及球平面支撐法存在導(dǎo)向摩擦力大的問題，它包括球窩支撐結(jié)構(gòu)、球平面支撐結(jié)構(gòu)和測(cè)量臺(tái)座；所述支撐裝置還包括柱窩支撐結(jié)構(gòu)；所述柱窩支撐結(jié)構(gòu)包括柱窩板、鋼球、球座、承重傳感器、承重傳感器托盤和底座，承重傳感器托盤上安裝有承重傳感器，承重傳感器托盤轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在底座上，底座安裝在測(cè)量臺(tái)座上，球座可拆卸安裝在承重傳感器上，球座的上表面的中部放置有鋼球，鋼球上部放置有水平布置的柱窩板。本發(fā)明用于大尺寸飛行器質(zhì)心測(cè)量。
【專利說明】質(zhì)心測(cè)量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種支撐結(jié)構(gòu)，具體涉及一種大尺寸飛行器質(zhì)心測(cè)量設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]大尺寸飛行器質(zhì)心測(cè)量設(shè)備的支撐方式，側(cè)向力的問題一直存在，影響測(cè)量精度。由多點(diǎn)法的基本原理可知傳感器的輸出值和傳感器受力點(diǎn)位置的測(cè)量值直接影響了質(zhì)量質(zhì)心的測(cè)量結(jié)果，所以如何保證傳感器輸出值和傳感器中心受力點(diǎn)位置測(cè)量值的準(zhǔn)確性成為提高質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量臺(tái)測(cè)量精度的關(guān)鍵因素。傳感器的支撐結(jié)構(gòu)是影響傳感器輸出特性及傳感器受力點(diǎn)位置的關(guān)鍵因素。
[0003]目前，傳感器支撐方式對(duì)質(zhì)心測(cè)量結(jié)果的影響，
[0004]對(duì)于質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量臺(tái)來說影響傳感器輸出值精度的主要因素有:
[0005]①傳感器數(shù)據(jù)采集模塊受到電氣干擾，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)不穩(wěn)定；
[0006]②軟件數(shù)據(jù)處理不合理，影響測(cè)量精度；
[0007]③測(cè)量支架承重點(diǎn)與傳感器中心受力點(diǎn)未對(duì)中，存在側(cè)向力，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有偏差。
[0008]影響傳感器受力點(diǎn)位置測(cè)量精度的主要原因有:
[0009]①坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備精度限制；
[0010]②測(cè)量過程存在人員操作誤差；
[0011]③測(cè)量支架承重點(diǎn)與傳感器中心受力點(diǎn)未在同一垂線上，測(cè)得的承重點(diǎn)位置的橫軸X、縱軸Y方向的坐標(biāo)不是傳感器中心受力點(diǎn)的橫軸X、縱軸Y方向的坐標(biāo)。
[0012]從上述分析中可以看出，影響精度的因素主要有測(cè)量?jī)x器、軟件、電磁干擾、傳感器支撐機(jī)構(gòu)等。儀器的精度問題可以通過更換高精度的儀器解決，軟件處理問題可以通過修改程序提高精度，電磁干擾可以通過屏蔽裝置解決，這些問題出現(xiàn)時(shí)都比較容易解決，但是如果承重點(diǎn)與傳感器中心受力點(diǎn)存在未對(duì)中問題，則難于解決。因?yàn)橘|(zhì)量質(zhì)心測(cè)量臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)體積大，造價(jià)高，加工周期長(zhǎng)，組裝完成后很難再進(jìn)行修改，所以在機(jī)械加工之前必須根據(jù)測(cè)量要求嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣撟C傳感器支撐結(jié)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，精確計(jì)算的傳感器支撐結(jié)構(gòu)分布位置和機(jī)械加工尺寸，盡可能保證其與傳感器中心點(diǎn)在一條垂線上，減少測(cè)量誤差。
[0013]目前，基于多點(diǎn)法的質(zhì)心測(cè)量臺(tái)上應(yīng)用較多的測(cè)量支架與傳感器的支撐方式是球-球窩支撐法和球-平面支撐法。
[0014]球-球窩支撐法:球-球窩支撐結(jié)構(gòu)如圖1-圖2所示，一般由傳感器支撐結(jié)構(gòu)(底座、推力球軸承、軸承座)、傳感器、壓力鋼球座、鋼球和球窩組成，球窩與球的尺寸必須滿足一定的關(guān)系，能自由運(yùn)動(dòng)，又可以靈敏歸位對(duì)心，傳感器底部放置推力球軸承減少傳感器運(yùn)動(dòng)時(shí)與底座的摩擦。當(dāng)鋼球發(fā)生側(cè)向力時(shí)，球可以帶動(dòng)傳感器做水平游動(dòng)，從而消除側(cè)向力，使承重點(diǎn)和傳感器中心受力點(diǎn)對(duì)中。[0015]球-球窩支撐結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，傳感器對(duì)中較靈活，能滿足一般的測(cè)量要求，應(yīng)用比較廣泛。但是在實(shí)際測(cè)量過程中，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)形變、機(jī)械加工精度、安裝調(diào)平精度等一些因素的影響，三個(gè)傳感器同時(shí)水平游動(dòng)并不靈活，傳感器很難到達(dá)自動(dòng)調(diào)整到與承重點(diǎn)對(duì)中的理想狀態(tài)，對(duì)于精度要求較高質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置還是達(dá)不到測(cè)量要求，并且改進(jìn)之后精度提高不是很明顯。
[0016]球-平面支撐法:球-平面支撐法的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由傳感器支撐結(jié)構(gòu)、傳感器、鋼球座和鋼球組成，使用這種支撐方法必須配合導(dǎo)向柱，如圖所示。球-平面支撐法的傳感器直接放置在托盤和底座上，一起固定在測(cè)量臺(tái)底座上，在測(cè)量過程中不能自由水平游動(dòng)，由于鋼球與測(cè)量支架接觸部分為平面，鋼球無約束，為防止測(cè)量支架和待測(cè)產(chǎn)品側(cè)偏，在升降機(jī)構(gòu)的升降桿上安裝導(dǎo)向柱，固定測(cè)量支架的位置。
[0017]球-平面支撐法中鋼球沒有上球窩的側(cè)向力影響，鋼球側(cè)滑力小，更容易實(shí)現(xiàn)承重點(diǎn)和傳感器中心受力點(diǎn)的對(duì)中，機(jī)械設(shè)計(jì)業(yè)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)；但是當(dāng)測(cè)量支架發(fā)生側(cè)偏時(shí)，導(dǎo)向柱雖然起到了定位作用，但是也產(chǎn)生了很大的摩擦力，嚴(yán)重的影響了傳感器的測(cè)量值精度。這種方法在目前的測(cè)量中使用的并不多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有質(zhì)心測(cè)量的球-球窩支撐法存在傳感器很難達(dá)到自動(dòng)調(diào)整到與承重點(diǎn)對(duì)中，對(duì)中位置精度差以及球平面支撐法存在導(dǎo)向摩擦力大的問題，進(jìn)而提供一種質(zhì)心測(cè)量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置。
[0019]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明的質(zhì)心測(cè)量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置包括球窩支撐結(jié)構(gòu)、球平面支撐結(jié)構(gòu)和測(cè)量臺(tái)座；所述支撐裝置還包括柱窩支撐結(jié)構(gòu)，球窩支撐結(jié)構(gòu)、柱窩支撐結(jié)構(gòu)和球平面支撐結(jié)構(gòu)呈等腰三角形布置在測(cè)量臺(tái)座上；所述柱窩支撐結(jié)構(gòu)包括柱窩板、鋼球、球座、承重傳感器、承重傳感器托盤和底座，承重傳感器托盤上安裝有承重傳感器，承重傳感器托盤轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在底座上，底座安裝在測(cè)量臺(tái)座上，球座可拆卸安裝在承重傳感器上，球座的上表面的中部放置有鋼球，鋼球上部放置有水平布置的柱窩板，柱窩板的下表面沿長(zhǎng)度方向加工有截面為半圓弧形的凹槽，鋼球頂靠在凹槽上。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:球-球窩、柱窩-平面支撐法采用三點(diǎn)支撐法，將三個(gè)傳感器按等腰三角形安裝在底座上，每個(gè)傳感器與測(cè)量支架的接觸方式都不同，分別采用了平面、球窩和柱窩三種靈活程度不同的結(jié)構(gòu)。平面支撐結(jié)構(gòu)的傳感器位置不需要調(diào)整，可以利用鋼球在平面上的自由運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)支撐點(diǎn)和傳感器中心自動(dòng)對(duì)中，對(duì)中過程較快；球窩支撐結(jié)構(gòu)改進(jìn)了傳感器的水平游動(dòng)特性的靈活性，對(duì)于測(cè)量支架和待測(cè)產(chǎn)品引起的側(cè)向力可以通過傳感器的水平游動(dòng)克服；為了解決球-平面結(jié)構(gòu)引起的測(cè)量支架側(cè)滑問題，又不增加系統(tǒng)摩擦力，設(shè)計(jì)了柱窩結(jié)構(gòu)，減小了測(cè)量臺(tái)的側(cè)偏力；并且使用激光跟蹤儀測(cè)量三個(gè)傳感器的承重點(diǎn)坐標(biāo)，大大提高了測(cè)量的精度。三種不同結(jié)構(gòu)的點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)過程相互約束條件減少，對(duì)中過程時(shí)間縮短，對(duì)中的精度極大提高。
[0021]測(cè)量的理想狀態(tài)為當(dāng)測(cè)量臺(tái)落在鋼球上時(shí)，如果三種球窩與鋼球的接觸點(diǎn)和傳感器中心受力點(diǎn)在同一條垂線上，則傳感器的測(cè)量值和承重點(diǎn)的位置測(cè)量精度最高。
[0022]球-球窩-柱窩-平面支撐法結(jié)構(gòu)三維圖如圖6所示。傳感器測(cè)量值可以通過稱重儀等采集模塊輸出顯示，測(cè)量傳感器中心受力點(diǎn)位置坐標(biāo)時(shí)，先利用激光跟蹤儀測(cè)量測(cè)量臺(tái)上預(yù)先設(shè)計(jì)的可見定位點(diǎn)，然后利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算出傳感器中心位置坐標(biāo)，上述均為現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)量。本發(fā)明采用球窩、柱窩和平面的自由無側(cè)向力的三點(diǎn)支撐方式，保證了作用點(diǎn)的唯一性和重復(fù)性，實(shí)現(xiàn)自由無側(cè)向力的自動(dòng)對(duì)中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為【背景技術(shù)】中球-球窩支撐結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1的分解圖，圖3為【背景技術(shù)】中球-平面支撐結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為球-柱窩支撐結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為能安裝導(dǎo)向柱的柱窩、球窩和平面三點(diǎn)支撐的測(cè)量支架示意圖，圖6為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖4-圖6說明，本實(shí)施方式的質(zhì)心測(cè)量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置包括球窩支撐結(jié)構(gòu)1、球平面支撐結(jié)構(gòu)2和測(cè)量臺(tái)座3 ;所述支撐裝置還包括柱窩支撐結(jié)構(gòu)4，球窩支撐結(jié)構(gòu)1、柱窩支撐結(jié)構(gòu)4和球平面支撐結(jié)構(gòu)2呈等腰三角形布置在測(cè)量臺(tái)座3上；所述柱窩支撐結(jié)構(gòu)4包括柱窩板4-1、鋼球4-2、球座4-3、承重傳感器4-4、承重傳感器托盤4-5和底座4-7，承重傳感器托盤4-5上安裝有承重傳感器4_4，承重傳感器托盤4-5轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在底座4-7上，底座4-7安裝在測(cè)量臺(tái)座3上，球座4_3可拆卸安裝在承重傳感器4-4上，球座4-3的上表面的中部放置有鋼球4-2，鋼球4-2上部放置有水平布置的柱窩板4-1，柱窩板4-1的下表面沿長(zhǎng)度方向加工有截面為半圓弧形的凹槽4-6，鋼球4-2頂靠在凹槽4-6上。
[0025]本實(shí)施方式中球窩支撐結(jié)構(gòu)I優(yōu)先作為等腰三角形的頂點(diǎn)，本實(shí)施方式的球座的上表面的中部加工有放置鋼球的半球形凹槽。
[0026]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式所述測(cè)量臺(tái)座3為圓形臺(tái)座。如此設(shè)置，滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際質(zhì)心測(cè)量需要。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖6說明，本實(shí)施方式所述測(cè)量臺(tái)座3為長(zhǎng)方形臺(tái)座。如此設(shè)置，滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際質(zhì)心測(cè)量需要。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖5說明，本實(shí)施方式所述支撐裝置還包括測(cè)量支架5，球窩支撐結(jié)構(gòu)I的球窩板1-1的上表面、球平面支撐結(jié)構(gòu)2的平板2-1的上表面和柱窩支撐結(jié)構(gòu)4的柱窩板4-1的上表面均與測(cè)量支架5連接。如此設(shè)置，能滿足質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量的需要。其它與【具體實(shí)施方式】一、二或三相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖4和圖6說明，本實(shí)施方式的承重傳感器托盤4-5通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在底座4-7上。如此設(shè)置，本實(shí)施方式軸承優(yōu)先選用推力球軸承，傳感器托盤底部放置推力球軸承，大大減少承重傳感器運(yùn)動(dòng)時(shí)與承重傳感器托盤的磨擦。其它與【具體實(shí)施方式】四相同。
【權(quán)利要求】
1.質(zhì)心測(cè)量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置，它包括球窩支撐結(jié)構(gòu)(I)、球平面支撐結(jié)構(gòu)(2)和測(cè)量臺(tái)座(3);其特征在于:所述支撐裝置還包括柱窩支撐結(jié)構(gòu)(4)，球窩支撐結(jié)構(gòu)(I)、柱窩支撐結(jié)構(gòu)(4)和球平面支撐結(jié)構(gòu)(2)呈等腰三角形布置在測(cè)量臺(tái)座(3)上；所述柱窩支撐結(jié)構(gòu)(4)包括柱窩板(4-1)、鋼球(4-2)、球座(4-3)、承重傳感器(4-4)、承重傳感器托盤(4-5)和底座(4-7)，承重傳感器托盤(4-5)上安裝有承重傳感器(4-4)，承重傳感器托盤(4-5)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在底座(4-7)上，底座(4-7)安裝在測(cè)量臺(tái)座(3)上，球座(4-3)可拆卸安裝在承重傳感器(4-4)上，球座(4-3)的上表面的中部放置有鋼球(4-2)，鋼球(4-2)上部放置有水平布置的柱窩板(4-1)，柱窩板(4-1)的下表面沿長(zhǎng)度方向加工有截面為半圓弧形的凹槽(4-6)，鋼球(4-2)頂靠在凹槽(4-6)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)心測(cè)量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置，其特征在于:所述測(cè)量臺(tái)座(3)為圓形臺(tái)座。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)心測(cè)量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置，其特征在于:所述測(cè)量臺(tái)座(3)為長(zhǎng)方形臺(tái)座。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的質(zhì)心測(cè)量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置，其特征在于:所述支撐裝置還包括測(cè)量支架(5)，球窩支撐結(jié)構(gòu)(I)的球窩板(1-1)、球平面支撐結(jié)構(gòu)(2)的平板(2-1)和柱窩支撐結(jié)構(gòu)(4)的柱窩板(4-1)的上表面均與測(cè)量支架(5)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的質(zhì)心測(cè)量中球窩、柱窩、平面相結(jié)合的支撐裝置，其特征在于:承重傳感器托盤(4-5)通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在底座(4-7)上。
【文檔編號(hào)】G01M1/02GK104034478SQ201410305090
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】張曉琳, 唐文彥, 梁秀杰, 王軍, 張烈山, 劉萬村 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)