基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】一種基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置，包括秤盤、環(huán)繞秤盤結(jié)構(gòu)相同的稱量單元、兩套相互獨(dú)立的稱重傳感器信號(hào)采集電路及數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)；所述稱量單元包括適用于上下鏡像定位和安裝的一對(duì)稱重傳感器、支座、固定支座的底座和支座高度調(diào)節(jié)塊；所述一對(duì)稱重傳感器中的上稱重傳感器安裝在秤盤上，所述一對(duì)稱重傳感器中的下稱重傳感器安裝在支座上，所述秤盤和支座上均設(shè)有用于安裝上、下稱重傳感器的基準(zhǔn)銷和定位銷孔，所述稱重傳感器之間通過承力耦合部件以線或面密切接觸的方式耦合在一起，所述承力耦合部件被稱重傳感器的測(cè)力部位或測(cè)力部位過渡連接部件約束在較穩(wěn)定的位置和狀態(tài)。
【專利說明】基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置多應(yīng)用于各種兵器類飛行器、空間飛行器、火箭以及火箭部段等的質(zhì)量和質(zhì)心參數(shù)的測(cè)量，其中某些應(yīng)用因其重要性和過程的復(fù)雜性，對(duì)質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置提出了保證高可靠性的在線全冗余要求。比如，衛(wèi)星和火箭裝配過程中的質(zhì)量和質(zhì)心參數(shù)測(cè)試，此類測(cè)試按照裝配工序分為多個(gè)階段進(jìn)行，不但測(cè)量間隔周期較長(zhǎng)而且難以對(duì)以往過程進(jìn)行還原檢查，故對(duì)質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置的可靠性有著極高的要求。
[0003]通常一臺(tái)質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置的組成結(jié)構(gòu)主要包括一套秤盤、若干個(gè)由稱重傳感器和支撐機(jī)構(gòu)組成的稱量單元、一套信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)，秤盤及其下方的稱量單元按一定尺寸的結(jié)構(gòu)分布，通過其中的稱重傳感器可檢測(cè)出秤盤上的被測(cè)對(duì)象在秤盤上產(chǎn)生的重力分布信號(hào)，將該信號(hào)進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理便可獲得被測(cè)對(duì)象的質(zhì)量和質(zhì)心參數(shù)。若要實(shí)現(xiàn)質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置的在線全冗余，就需要在一臺(tái)質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置上實(shí)現(xiàn)兩套完整且獨(dú)立的稱量單元和測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)于上述結(jié)構(gòu)的質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置，由于信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)與稱量機(jī)構(gòu)之間的關(guān)系相對(duì)獨(dú)立，故冗余較容易實(shí)現(xiàn)且結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，而稱量單元由于稱重傳感器和秤盤及支撐機(jī)構(gòu)之間聯(lián)系密切，且有一定精度的分布尺寸和結(jié)構(gòu)要求，故其冗余模式則因稱重傳感器安裝方式的不同可以有多種選擇，不同的冗余模式在裝置結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、對(duì)測(cè)量精度的影響、系統(tǒng)的整體可靠性、使用操作的方便性以及測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件的復(fù)雜性等方面有著較大的差異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型提出一種基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量
>J-U ρ?α裝直。
[0005]本實(shí)用新型主要設(shè)計(jì)思路是:實(shí)現(xiàn)質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置在線全冗余的核心在于稱量單元的冗余，其關(guān)鍵是解決稱重傳感器器的冗余問題，通過采用適用于上下鏡像定位和安裝的稱重傳感器可解決稱重傳感器的冗余，即在不改變稱量單元數(shù)量的前提下，在每個(gè)稱量單元上安裝一對(duì)按上、下方位布置的稱重傳感器，下方稱重傳感器按照通常模式來安裝，其測(cè)力作用端向上；上方稱重傳感器倒置安裝在秤盤上，其測(cè)力作用端向下，采用承力耦合部件使上、下稱重傳感器的測(cè)力作用端通過一個(gè)作用點(diǎn)同時(shí)承力，根據(jù)牛頓第三定律，若不考慮承力耦合部件本身的重量，則從上下稱重傳感器上可同時(shí)獲得同樣大小的力值信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了稱量單元的冗余。
[0006]本實(shí)用新型的目的可采用下述技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):
[0007]本實(shí)用新型包括秤盤、環(huán)繞秤盤周邊設(shè)置的若干個(gè)組成結(jié)構(gòu)相同的稱量單元、基座(或地基)、兩套相互獨(dú)立的稱重傳感器信號(hào)采集電路及數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)；所述稱量單元包括適用于上下鏡像定位和安裝的一對(duì)稱重傳感器、支座、固定支座的底座和支座高度調(diào)節(jié)塊；所述一對(duì)稱重傳感器中的上稱重傳感器安裝在秤盤上，所述一對(duì)稱重傳感器中的下稱重傳感器安裝在支座上，所述秤盤和支座上均設(shè)有用于安裝上、下稱重傳感器的基準(zhǔn)銷和定位銷孔，所述稱重傳感器之間通過承力耦合部件以線或面密切接觸的方式耦合在一起，所述承力耦合部件被稱重傳感器的測(cè)力部位或測(cè)力部位過渡連接部件約束在較穩(wěn)定的位置和狀態(tài)，所述高度調(diào)節(jié)塊位于底座和基座之間，并在需要時(shí)可通過二者之間的固定螺栓將其約束和固定。
[0008]本實(shí)用新型中所述支座與底座為一體式結(jié)構(gòu)件；所述承力耦合部件與上、下稱重傳感器測(cè)力部位呈對(duì)稱、均勻和穩(wěn)定的線或面接觸狀態(tài)；所述上稱重傳感器與信號(hào)采集電路I和數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)I構(gòu)成一套獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)，所述下稱重傳感器與信號(hào)采集電路II和數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)II構(gòu)成另一套獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)，所述兩套測(cè)量系統(tǒng)可同時(shí)對(duì)某一對(duì)象進(jìn)行質(zhì)量和質(zhì)心參數(shù)測(cè)量，并互為冗余且無需區(qū)分主、備部分。
[0009]更具體講:本實(shí)用新型中的稱重傳感器的外形為圓柱形，其測(cè)力端加工有用于放置球形承力耦合部件的圓柱孔或球窩，另一端設(shè)置有與測(cè)力部位圓柱孔或球窩同軸的定位孔；秤盤框架的底部按稱量單元分布尺寸要求加工有若干用于稱重傳感器倒置安裝的凹槽，所有凹槽的底面在同一基準(zhǔn)線上，凹槽底部有用于稱重傳感器精確定位的基準(zhǔn)銷孔，凹槽外側(cè)有對(duì)稱于基準(zhǔn)銷孔的兩個(gè)定位銷孔，每個(gè)支座上端面也加工有和秤盤上尺寸對(duì)應(yīng)的凹槽、基準(zhǔn)銷孔和定位銷孔，支座上的定位銷孔的上半部為直孔段、下半部為錐孔段；支座底部用于和底座連接的螺釘孔徑具有一定的裕度，便于支座固定位置的小范圍調(diào)整，底座根據(jù)秤體結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)為一體結(jié)構(gòu)或若干個(gè)對(duì)應(yīng)于支座的分體結(jié)構(gòu)；底座下方的高度調(diào)節(jié)塊用于秤盤水平度的調(diào)節(jié)，高度調(diào)節(jié)塊根據(jù)底座結(jié)構(gòu)可以是固定墊塊也可以是高度任意調(diào)節(jié)的地腳；所有安裝在秤盤上的稱重傳感器的輸出信號(hào)通過一套多通道數(shù)據(jù)采集電路或儀表轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；安裝在支座上的所有稱重傳感器的輸出信號(hào)通過另一套多通道數(shù)據(jù)采集電路或儀表轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送到另一套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
[0010]本實(shí)用新型的秤盤具有一定的剛度要求，使固結(jié)在其下方的若干個(gè)稱重傳感器之間具有相對(duì)穩(wěn)定的位置關(guān)系，秤盤和支座上的稱重傳感器定位基準(zhǔn)銷孔和定位銷孔，保證了裝置在整體安裝時(shí)上、下稱重傳感器的精確鏡像對(duì)應(yīng)關(guān)系；稱重傳感器測(cè)力部位的圓柱孔或球窩形面和表面光滑的球形承力耦合部件，保證了承力耦合部件與上下傳感器之間的密切貼合、對(duì)秤盤支撐的穩(wěn)定性及支撐點(diǎn)側(cè)向力的消除；兩套測(cè)量電路分別通過秤盤和支座上的稱重傳感器同時(shí)獲取被測(cè)對(duì)象在秤盤上產(chǎn)生的重力分布信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理計(jì)算獲得兩套獨(dú)立的質(zhì)量和質(zhì)心參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的在線全冗余功能。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0012]在不改變稱量單元數(shù)量的前提下實(shí)現(xiàn)了稱重傳感器的冗余，使得整體裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單；無主、備稱重傳感器的機(jī)構(gòu)切換問題，避免了因冗余切換帶來的系統(tǒng)誤差和煩冗的操作過程；可實(shí)現(xiàn)主、備系統(tǒng)的同時(shí)、同步、同溫度環(huán)境標(biāo)校和校驗(yàn)，試驗(yàn)操作及維護(hù)簡(jiǎn)單方便；兩套測(cè)量系統(tǒng)的軟、硬件完全相同，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、無任何電氣關(guān)聯(lián)、互為冗余且無需區(qū)分主、備部分；兩套系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)可同步相互驗(yàn)證，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和試驗(yàn)結(jié)果的可信度。【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型稱量單元(BI)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為三組稱量單元(BI，B2, B3)的一種布置結(jié)構(gòu)示例俯視圖。
[0016]圖4為三組稱量單元(BI，B2, B3)的第二種布置結(jié)構(gòu)示例俯視圖。
[0017]圖5為四組稱量單元(BI，B2, B3、B4)的布置結(jié)構(gòu)示例俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本實(shí)用新型以下將結(jié)合實(shí)施例(附圖)作進(jìn)一步描述:
[0019]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置包括秤盤A、環(huán)繞秤盤周邊設(shè)置的三個(gè)組成結(jié)構(gòu)相同的稱量單元B1、B2、B3、基座C、兩套相互獨(dú)立的稱重傳感器信號(hào)采集電路及數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)。
[0020]以下以稱量單元BI為例再進(jìn)一步描述:所述稱量單元包括適用于上下鏡像定位和安裝的一對(duì)稱重傳感器B1.1、B1.2、支座B1.3、固定支座的底座B1.4和支座高度調(diào)節(jié)塊B1.5 ;所述一對(duì)稱重傳感器中的上稱重傳感器B1.1安裝在秤盤A上，所述一對(duì)稱重傳感器中的下稱重傳感器B1.2安裝在支座B1.3上，所述秤盤A和支座B1.3上均設(shè)有用于安裝上、下稱重傳感器B1.1、B1.2的基準(zhǔn)銷B1.6、B1.7和定位銷孔B1.9、B1.10、B1.11、B1.12，所述稱重傳感器B1.1、B1.2之間通過承力耦合部件B1.8以線或面密切接觸的方式耦合在一起，所述承力耦合部件B1.8被稱重傳感器B1.UBl.2的測(cè)力部位或測(cè)力部位過渡連接部件約束在較穩(wěn)定的位置和狀態(tài)，所述高度調(diào)節(jié)塊B1.5位于底座B1.4和基座C之間，并在需要時(shí)可通過二者之間的固定螺栓將其約束和固定。
[0021]本實(shí)用新型中所述承力耦合部件B1.8與上、下稱重傳感器B1.1、Β1.2測(cè)力部位呈對(duì)稱、均勻和穩(wěn)定的線或面接觸狀態(tài)。具體說:上、下稱重傳感器B1.1、B1.2的外形為圓柱形，其測(cè)力端加工有用于放置球形承力耦合部件的圓柱孔或球窩，另一端設(shè)置有與測(cè)力部位圓柱孔或球窩同軸的定位孔。
[0022]本實(shí)用新型中所述上稱重傳感器B1.1、Β2.1、Β3.1與信號(hào)采集電路I D和數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)I E構(gòu)成一套獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)，所述下稱重傳感器B1.2、Β2.2、Β3.2與信號(hào)采集電路II F和數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)II G構(gòu)成另一套獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)，所述兩套測(cè)量系統(tǒng)可同時(shí)對(duì)某一對(duì)象進(jìn)行質(zhì)量和質(zhì)心參數(shù)測(cè)量，并互為冗余且無需區(qū)分主、備部分(參見圖1)。
[0023]更具體描述如下:在所述秤盤框架的底部按稱量單元分布尺寸要求加工有三個(gè)(參見圖3或圖4)或四個(gè)(參見圖5)用于稱重傳感器倒置安裝的凹槽，所有凹槽的底面在同一基準(zhǔn)線上，凹槽底部有用于稱重傳感器(B1.1)精確定位的基準(zhǔn)銷(B1.6 )，凹槽外側(cè)有對(duì)稱于基準(zhǔn)銷(B1.6)的兩個(gè)定位銷孔(B1.9，B1.10)，每個(gè)支座(B1.3)上端面也加工有和秤盤(A)上尺寸對(duì)應(yīng)的凹槽、基準(zhǔn)銷(B1.7)和定位銷孔(B1.11，B1.12)，支座(B1.3)上的定位銷孔(B1.11，B1.12)的上半部為直孔段、下半部為錐孔段；支座(B1.3)底部用于和底座(B1.4 )連接的螺釘孔徑具有一定的裕度，便于支座(B1.3 )固定位置的小范圍調(diào)整，底座(B1.4)根據(jù)秤體結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)為一體結(jié)構(gòu)或若干個(gè)對(duì)應(yīng)于支座(B1.3)的分體結(jié)構(gòu)；底座(B1.4)下方的高度調(diào)節(jié)塊(B1.5)用于秤盤水平度的調(diào)節(jié)，高度調(diào)節(jié)塊(B1.5)根據(jù)底座(C)結(jié)構(gòu)可以是固定墊塊也可以是高度任意調(diào)節(jié)的地腳。
【權(quán)利要求】
1.一種基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置，其特征在于:它包括秤盤、環(huán)繞秤盤周邊設(shè)置的若干個(gè)組成結(jié)構(gòu)相同的稱量單元、基座、兩套相互獨(dú)立的稱重傳感器信號(hào)采集電路；所述稱量單元包括適用于上下鏡像定位和安裝的一對(duì)稱重傳感器、支座、固定支座的底座和支座高度調(diào)節(jié)塊；所述一對(duì)稱重傳感器中的上稱重傳感器安裝在秤盤上，所述一對(duì)稱重傳感器中的下稱重傳感器安裝在支座上，所述秤盤和支座上均設(shè)有用于安裝上、下稱重傳感器的基準(zhǔn)銷和定位銷孔，所述稱重傳感器之間通過承力耦合部件以線或面密切接觸的方式耦合在一起，所述承力耦合部件被稱重傳感器的測(cè)力部位或測(cè)力部位過渡連接部件約束在較穩(wěn)定的位置和狀態(tài)，所述高度調(diào)節(jié)塊位于底座和基座之間，并在需要時(shí)可通過二者之間的固定螺栓將其約束和固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置，其特征在于:所述支座與底座為一體式結(jié)構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置，其特征在于:所述承力耦合部件與上、下稱重傳感器測(cè)力部位呈對(duì)稱、均勻和穩(wěn)定的線或面接觸狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置，其特征在于:所述上稱重傳感器與信號(hào)采集電路I構(gòu)成一套獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)，所述下稱重傳感器與信號(hào)采集電路II構(gòu)成另一套獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)，所述兩套測(cè)量系統(tǒng)可同時(shí)對(duì)某一對(duì)象進(jìn)行質(zhì)量和質(zhì)心參數(shù)測(cè)量，并互為冗余且無需區(qū)分主、備部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置，其特征在于:稱重傳感器的外形為圓柱形，其測(cè)力端加工有用于放置球形承力耦合部件的圓柱孔或球窩，另一端設(shè)置有與測(cè)力部位圓柱孔或球窩同軸的定位孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置，其特征在于:在所述秤盤框架的底部按稱量單元分布尺寸要求加工有若干用于稱重傳感器倒置安裝的凹槽，所有凹槽的底面在同一基準(zhǔn)線上，凹槽底部有用于稱重傳感器精確定位的基準(zhǔn)銷孔，凹槽外側(cè)有對(duì)稱于基準(zhǔn)銷孔的兩個(gè)定位銷孔；在每個(gè)支座上端面加工有和秤盤上尺寸對(duì)應(yīng)的凹槽、基準(zhǔn)銷孔和定位銷孔，支座上的定位銷孔的上半部為直孔段、下半部為錐孔段；支座底部用于和底座連接的螺釘孔徑具有一定的裕度，便于支座固定位置的小范圍調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于上下鏡像安裝稱重傳感器的在線全冗余質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量裝置，其特征在于:所述底座下方的高度調(diào)節(jié)塊用于秤盤水平度的調(diào)節(jié)，高度調(diào)節(jié)塊根據(jù)底座結(jié)構(gòu)可以是固定墊塊也可以是高度任意調(diào)節(jié)的地腳。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK203811208SQ201420207902
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】喬永強(qiáng), 孫志楊, 盧志輝, 薄悅, 陳超, 張磊樂, 游廣飛, 武藝泳, 楊洪濤, 鄭國(guó)良, 劉珉 申請(qǐng)人:鄭州機(jī)械研究所