一种基于位置恢复原理的静平衡测量系统及测量方法技术方案

技术编号:8680921 阅读:179 留言:0更新日期:2013-05-09 01:02
本发明专利技术公开一种基于位置恢复原理的静平衡测量系统及测量方法,该系统主要包含位置测量单元、力输出装置、枢轴及伺服控制单元,由位置测量单元测量到的安装台与基座间的位置变化量信号送至伺服控制单元,其输出的控制信号控制力输出装置输出恢复力矩;该测量方法是:固定试件于安装台上,利用枢轴支承试件的重量,当试件的质心位置变化产生的倾覆力矩,通过位置测量单元实时检测到安装台的倾斜,由力输出装置输出与倾覆力矩大小、方向相反恢复力矩,使安装台重新恢复到初始位置;将试件绕其回转轴旋转到多个位置,反复测量恢复力矩,计算出试件静平衡误差并对其修正。本发明专利技术克服国防工业亟需解决的静平衡测量精度差问题,具有很高的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精密測量技术,具体是ー种基于位置恢复原理的静平衡測量系统及测量方法。
技术介绍
精密静平衡技术是精确制导、飞机发动机等领域的核心计量校准技木,是制约我国多个国防
发展的瓶颈技术之一。目前的静平衡方法主要有位置恢复法、多点测量法和机械移位法等。国内一般采用的静平衡方法有两种:手工平衡法和多点測量法。手エ平衡精度有限,难以定量測量,而且其他因素影响,产品精度一致性差;由于受被测对象质心位置变化等因素影响,多点測量法难以保证前后两次测量状态的一致性,而且测量精度随对象质量增加变差。美国等发达国家采用位置恢复原理配重仪对稳定平台进行精确配重,能够克服以上两种配重方法的缺点。但目前公开的测量系统依然难以避免其系统存在固有的摩擦,导致摩擦带来的非线性因素影响系统測量精度,目前急需解决消除測量系统摩擦的问题,提高配重精度,以提高稳定平台、涡轮发动机等系统的运动平稳性,同时降低系统能耗。
技术实现思路
为了解决上述问题,本专利技术的目的在于提供一种基于位置恢复原理的静平衡測量系统及测量方法,能提高系统静平衡精度,从而降低系统能耗、提高系统运动平稳性和工作寿命。为了实现上述目的,本专利技术所采用的技术方案如下:一种基于位置恢复原理的静平衡测系统,其特征在于它主要包含位置测量单元、カ输出装置、枢轴、伺服控制单元、安装台以及基座,所说位置测量单元与力输出装置分别安装于安装台与基座之间内,该位置測量单元测量到的安装台与基座间的位置变化量信号送至伺服控制单元的输入端,该信号经伺服控制单元处理后输出的驱动カ矩信号接至カ输出装置信号输入端,该カ输出装置输出反向倾覆カ矩驱动安装台恢复初始位置,所说枢轴枢轴采用柔性铰链连接安装台和基座,保证安装台与基座间的无摩擦转动。所说カ输出装置采用线性电磁铁。位置測量单元采用LVDT包括铁芯和感应线圈,该LVDT检测的位置变化量信号接至伺服控制单元的输入端,可进行无接触測量。一种基于位置恢复原理的静平衡測量系统的测量方法,其特征在于测量试件包括步骤如下:步骤A:被测试件固定到安装台上,使其回转轴与台面垂直,先保持试件位置不动,调整安装台面至水平位置;采用测量试件重量竖直方向施加在枢轴上,而静平衡測量方向为枢轴旋转方向,保证测量精度不随试件重量变化而变化;步骤B:将试件的回转部分绕其回转轴转动一定角度,利用枢轴支承试件的重量,通过位置测量单元检测到安装台倾斜的位移量,由伺服控制单元根据安装台位置变化量,通过控制算法得到驱动信号来控制カ输出装置产生与倾覆カ矩大小相同、方向相反的恢复カ矩,驱动安装台重新恢复到初始位置,所说的恢复カ矩大小等同于试件在枢轴垂直方向的质量矩;步骤C:将试件绕其回转轴旋转到多个位置,反复测量该试件对应不同回转位置的质量矩,通过矢量公式计算,得到试件绕其回转轴的静平衡误差,用于静平衡修正。伺服控制单元驱动安装台重新恢复到初始位置的实现过程:实时采集位置測量单元输出信息;判断安装台位置是否为原始位置,如果不为原始位置,则通过控制算法处理,将该台面位置变化量转化为相应的驱动カ矩信号,提供给カ输出装置,由カ输出装置输出反向倾覆カ矩,然后接续位置检测判断程序步骤。 如果为原始位置,则检测并输出当前カ矩大小值。上述步骤A、步骤B和步骤C通过矢量公式计算得到试件绕其回转轴的静平衡误差的具体步骤如下:首先,将被测试件的回转部分坐标系O1X1YA固联在被测回转部分上,Z1轴与回转部分回转轴重合,且与安装台面M垂直,測量系统坐标系OciXciYciZci固联在安装台平面M上,Y。轴与测量系统枢轴平行,令初始状态下两坐标系重合;被测试件回转部分相对坐标系O1X1Y1Z1的质量矩定义为向量R(mx,my,mz),其中m为被测试件回转部分质量,x、y、z分别为被测回转部分的质心在坐标系O1X1YA中的坐标;再将被测试件回转部分转至a i角位置,R在坐标系OtlXtlYム中的质量矩向量Ri Onxi, myi; Inzi)为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于位置恢复原理的静平衡测系统,其特征在于它主要包含位置测量单元(7)、力输出装置(3)、枢轴(8)、伺服控制单元(9)、安装台(2)以及基座(4),所说位置测量单元(7)与力输出装置分别安装于安装台(2)与基座(4)之间内,该位置测量单元(7)测量到的安装台(2)与基座(4)间的位置变化量信号送至伺服控制单元(9)的输入端,该信号经伺服控制单元(9)处理后输出的驱动力矩信号接至力输出装置(3)信号输入端,该力输出装置(3)输出反向倾覆力矩驱动安装台(2)恢复初始位置,所说枢轴(8)枢轴采用柔性铰链连接安装台和基座,保证安装台(2)与基座(4)间的无摩擦转动。

【技术特征摘要】
1.一种基于位置恢复原理的静平衡测系统,其特征在于它主要包含位置测量单元(7)、カ输出装置(3)、枢轴(8)、伺服控制单元(9)、安装台(2)以及基座(4),所说位置測量単元(7)与力输出装置分别安装于安装台(2)与基座(4)之间内,该位置测量单元(7)测量到的安装台(2)与基座(4)间的位置变化量信号送至伺服控制单元(9)的输入端,该信号经伺服控制单元(9)处理后输出的驱动カ矩信号接至カ输出装置(3)信号输入端,该カ输出装置(3)输出反向倾覆カ矩驱动安装台(2)恢复初始位置,所说枢轴(8)枢轴采用柔性铰链连接安装台和基座,保证安装台(2)与基座(4)间的无摩擦转动。2.按权利要求1所述的ー种基于位置恢复原理的静平衡测系统,其特征在于所说カ输出装置(3)采用线性电磁鉄。3.按权利要求1或2所述的ー种基于位置恢复原理的静平衡测系统,其特征在于位置测量单元(7)采用LVDT包括铁芯和感应线圈,该LVDT检测的位置变化量信号接至伺服控制単元(9)的输入端,可进行无接触測量。4.用权利要求1所述的ー种基于位置恢复原理的静平衡測量系统的测量方法,其特征在于测量试件包括步骤如下: 步骤A:被测试件¢)固定到安装台(2)上,使其回转轴与台面垂直,先保持试件位置不动,调整安装台面至水平位置;采用测量试件重量竖直方向施加在枢轴上,而静平衡測量方向为枢轴旋转方向,保证测量精度不随试件重量变化而变化; 步骤B:将试件的回转部分(5)绕其回转轴转动一定角度,利用枢轴(8)支承试件的重量,通过位置测量单元(7)检测到安装台⑵倾斜的位移量,由伺服控制单元(9)根据安装台(2)位置变化量,通过控制算法得到驱动信号来控制カ输出装置(3)产生与倾覆カ矩大小相同、方向相反的恢复カ矩,驱动安装台(2)重...

【专利技术属性】
技术研发人员:王洪福史泽林向伟罗海波惠斌常铮张代军张伟明林琳
申请(专利权)人:中国科学院沈阳自动化研究所
类型:发明
国别省市:

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