專利名稱：重心測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng) 域，特別涉及一種重心測量裝置。
背景技術(shù)：
重心，是在重力場中，物體處于任何方位時其所有質(zhì)點(diǎn)的重力的合力都通過的那一點(diǎn)。因此，物體的重心是確定的，與物體的空間位置無關(guān)。無論在工程實際中，還是日常生活中，確定物體重心的位置都具有非常重要的意義。如下所述首先，重心的位置的確定有利于保持物體的平衡與穩(wěn)定。重心偏高的物體容易傾翻，狀態(tài)不穩(wěn)定，確定物體的重心位置后，可以將物體的重心靠近支撐點(diǎn)，以保持平穩(wěn)。比如，起吊重物時，吊鉤就應(yīng)位于被吊物體重心的正上方，以保證起吊過程中物體保持平穩(wěn)。其次，制造某些產(chǎn)品時，需要使重心位置滿足一定的條件，以保證產(chǎn)品的正常使用和使用的質(zhì)量。比如，對于轉(zhuǎn)動剛體，如電機(jī)轉(zhuǎn)子、飛輪等旋轉(zhuǎn)部件，在設(shè)計、制造安裝時，要求該類部件的重心應(yīng)盡量靠近轉(zhuǎn)軸，否則會產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動，甚至?xí)鹌茐模绊憴C(jī)器壽命。而對于振動打樁機(jī)、混凝土振搗器等又要求其轉(zhuǎn)動部分重心偏離轉(zhuǎn)軸以得到預(yù)期的振動。故重心確立對于該類產(chǎn)品的合格檢驗和故障檢測具有重要意義。此外，重心位置還是汽車類產(chǎn)品的重要參數(shù)之一，對動力性、制動穩(wěn)定性、操縱穩(wěn)定性、舒適性、通過性(越野性)等均有重要影響，重心位置設(shè)計也是提高整車安全系數(shù)的一個重要方式。通常，規(guī)則而密度均勻的物體的重心即其幾何中心，根據(jù)物體的尺寸和形狀，能夠易于獲得物體的重心。但大部分物體會呈不規(guī)則的形狀，尤其是在工程中，大多是一些外形復(fù)雜或質(zhì)量分布不均的物體和設(shè)備，幾何中心計算重心的方式不再適用。針對該類不規(guī)則或質(zhì)量分布不均勻的物體設(shè)備，可以通過實驗方法測量重心位置，然而該種測量方法操作復(fù)雜，且受時間、空間的限制。有鑒于此，如何提供一種操作簡單、適用性更廣的重心測量裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種重心測量裝置，該重心測量裝置能夠測量任意形狀物體的重心，不受質(zhì)量分布均勻性影響，且操作較為簡單。為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種重心測量裝置，包括支撐部件，用于水平支撐待測物于基體上，支撐部件上具有傳遞所述待測物重力至所述基體的N個支撐點(diǎn)，N彡3 ;壓力檢測元件，用于至少檢測N-I個所述支撐點(diǎn)處的壓力；升降裝置，所述升降裝置能夠在所述支撐部件上將支撐物的一端抬起而使所述待測物與水平面產(chǎn)生夾角。優(yōu)選地，所述支撐部件包括支撐平臺和彈性件，所述支撐平臺的底部設(shè)有所述彈性件，所述彈性件支撐于所述基體上，所述彈性件的設(shè)置位置為所述支撐點(diǎn)。優(yōu)選地，各所述支撐點(diǎn)處均設(shè)置所述壓力檢測元件。優(yōu)選地，所述升降裝置設(shè)置于所述支撐部件上。優(yōu)選地，所述升降裝置包括伸縮油缸，所述伸縮油缸縮回時，所述升降裝置的頂端低于或等于所述支撐平臺上表面的高度；所述伸縮油缸伸出且所述待測物的一端位于所述升降裝置的頂端時，所述升降裝置頂端的高度大于所述支撐平臺上表面的高度，以抬起所述待測物的一端。優(yōu)選地，所述升降裝置包括升降件和驅(qū)動裝 置，所述升降件與所述支撐平臺鉸接， 鉸接軸線沿水平面延伸；所述升降件處于水平狀態(tài)時，所述升降件的最高高度低于或等于所述支撐平臺上表面的高度；所述驅(qū)動裝置驅(qū)動所述升降件由水平狀態(tài)轉(zhuǎn)動至豎直狀態(tài)， 且所述待測物的一端位于所述升降件上時，所述升降件抬起所述待測物的一端。優(yōu)選地，所述支撐平臺為方形，所述支撐部件共設(shè)四個支撐點(diǎn)，四個所述支撐點(diǎn)分別位于所述支撐平臺的四角處，且四個所述支撐點(diǎn)連線為方形。優(yōu)選地，各所述支撐點(diǎn)處至少設(shè)置兩個所述壓力檢測元件。優(yōu)選地，所述支撐部件為地磅。該重心測量裝置通過支撐部件和壓力檢測元件即可獲得待測物在水平面上的重心位置，通過升降裝置抬起待測物后，根據(jù)待測物與水平面的夾角，建立力矩平衡方程又能夠獲得待測物在豎直方向的重心位置，則綜合可獲得待測物的重心位置。該裝置通過支撐部件、壓力檢測元件以及升降裝置即可確立待測物的重心位置，結(jié)構(gòu)較為簡單，設(shè)計和生產(chǎn)的成本較低，操作便利，且適用范圍較廣，能夠測量任意形狀物體的重心，且不受物體質(zhì)量分布的影響。


圖I為本發(fā)明所提供重心測量裝置一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖中還示出待測物；圖2為圖I的俯視圖；圖3為圖I中重心測量裝置的升降裝置抬起待測物后的主視圖；圖4為圖I中重心測量裝置的俯視圖，該圖未示出待測物；圖5為圖2中重心測量裝置測量待測物前后重心位置的示意圖；圖6為圖2中重心測量裝置測量待測物左右重心位置的示意圖；圖7為圖2中重心測量裝置測量待測物上下重心位置的示意圖。圖1-7 中10待測物、21支撐平臺、22彈性件、231升降臺、232伸縮油缸
具體實施例方式本發(fā)明的核心為提供一種重心測量裝置，該重心測量裝置能夠測量任意形狀物體的重心，不受質(zhì)量分布均勻性影響，且操作較為簡單。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
請參考圖1-4，圖I為本發(fā)明所提供重心測量裝置一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖中還示出待測物；圖2為圖I的俯視圖；圖3為圖I中重心測量裝置抬起待測物后的主視圖；圖4為圖I中重心測量裝置的俯視圖，該圖未示出待測物。該實施例中的重心測量裝置，包括支撐部件、壓力檢測元件以及升降裝置。支撐部件用于水平支撐待測物10于基體上，即使得待測物10處于水平狀態(tài)，基體通常選擇為地面 ，也可以是其他能夠承受待測物10重力的平臺，待測物10可以是任意需要測量重心的物體，比如車輛、工程設(shè)備等，圖I中僅以矩形體為待測物10進(jìn)行示意說明。支撐部件上具有傳遞待測物10重力至基體的N個支撐點(diǎn)，為保證穩(wěn)定支撐，要求 N > 3。圖I中，以地面為基體，支撐部件包括支撐平臺21和彈性件22，支撐平臺21為方形，四組彈性件22分別位于支撐平臺21的四角處，且彈性件22設(shè)于支撐平臺21的底部， 位于支撐平臺21和地面之間。待測物10置于支撐平臺21之上，顯然，該支撐部件供具有四個支撐點(diǎn)，即N = 4，四個支撐點(diǎn)分別為彈性件22的設(shè)置位置，由彈性件22傳遞待測物 10的重力。當(dāng)然，也可以不設(shè)置彈性件22，直接設(shè)置剛性支撐件也是可以的，鑒于彈性件22 的柔性屬性，能夠起到緩沖作用，使得待測物10能夠平緩地位于支撐平臺21上，避免沖擊。 可以想到，支撐部件也可以不包括支撐平臺21，直接設(shè)置豎直的支撐件也是可以的，當(dāng)然， 支撐平臺10的設(shè)置能夠更為穩(wěn)定地支撐待測物10，且能夠支撐任意形狀的待測物10，使得應(yīng)用范圍更廣。壓力檢測元件布置于支撐平臺21四個支撐點(diǎn)處，壓力檢測元件可以是壓力傳感器，布置于彈性件22上。升降裝置設(shè)置于支撐部件上，該實施例中的升降裝置包括升降臺231和伸縮油缸 232。將待測物10置于支撐平臺21上時，應(yīng)當(dāng)將待測物10的一端置于升降臺231的上方， 此時的伸縮油缸232處于縮回狀態(tài)。伸縮油缸232縮回時，使升降臺231的高度低于支撐平臺21上表面的高度，或者升降臺231的上表面與支撐平臺21的上表面平齊，如此設(shè)計，升降臺231不會對待測物10置放造成影響，待測物10易于處于水平狀態(tài)，并能夠簡單地自水平狀態(tài)轉(zhuǎn)化為抬起狀態(tài)，且諸如車輛等待測物10可以不受限制地駛至支撐平臺21上。伸縮油缸232處于伸出狀態(tài)時，升降臺231凸出于支撐平臺21的表面，即升降臺231的高度高于支撐平臺21上表面的高度，由于待測物10的一端處于升降臺231上，則升降臺231在伸縮油缸232伸出時能夠?qū)⒋郎y物10的該端抬起，從而使待測物10與水平面產(chǎn)生夾角。此實施例為便于理解和描述，通過確立待測物10前后、左右、上下的重心位置以確立待測物10的重心位置，圖I中所示的a向、b向、c向即前后方向、左右方向、上下方向， 實際上，通過獲取重心在水平面上的兩個相互垂直方向上的位置，以及獲取重心在豎直方向上的位置，即可確立重心位置。假設(shè)支撐平臺21上四個支撐點(diǎn)的位置分別為A、B、C、D， 所受力分別為F4、F2、F3、Fi，待測物10四角支點(diǎn)分別為E、F、J、K，下面論述該重心測量裝置測量的過程(一 )前后重心位置的測量請參見圖5,圖5為圖2中重心測量裝置測量待測物10前后重心位置的示意圖。圖5中F12 = F^F2, F34 = F3+F4，假設(shè)待測物10重力為G，則可得G = F1+F2+F3+F4-G/，即去除支撐平臺21重力G'的影響，當(dāng)然，可以調(diào)節(jié)壓力檢測元件，使得未置放待測物10時，壓力檢測元件讀取的數(shù)值為零，則G = Fi+F2+F3+F4。
以B點(diǎn)為支點(diǎn)(或BD之間的任一點(diǎn)為支點(diǎn)),假設(shè)AB之間的距離為Lx,重心位置為0，選取待測物10的任一點(diǎn)，此實施例選取一角支點(diǎn)E，角支點(diǎn)E與BD的距離更易于獲取， 假設(shè)E距離BD的距離為L1，待測物10的前后重心位置0距離E的距離為X。由力矩平衡原理可得F34 xLx =G x(x+ Li)則可得X= (F34 X Lx/G) -L1.........(I)其中，F(xiàn)34由壓力傳感器測量獲得，Lx為該四方形支撐平臺21上兩角之間的距離， 該實施例中，Lx即前后兩彈性件22上壓力傳感器之間的距離，為已知定值，L1可以在置放待測物10后通過測量工具直接測量獲得，比如通過卷尺測量。由此可知，通過式(I)可計算獲得待測物10前后的重心位置。計算過程中，也可以測量待測物10前后重心位置距離AC的距離為L1，式(I)中的 F34相應(yīng)地更換為F12，此時，以AC上任一點(diǎn)為支點(diǎn)獲得力矩平衡方程式。( 二)左右重心位置的測量請參見圖6，圖6為圖2中重心測量裝置測量待測物10左右重心位置的示意圖。圖6 中 F24 = F2+F4, F13 = F^F3O以D點(diǎn)為支點(diǎn)(或BD之間的任一點(diǎn)為支點(diǎn))，假設(shè)BD之間的距離為Ly，選取待測物10的任一點(diǎn)，此實施例選取另一角支點(diǎn)F，角支點(diǎn)F與CD的距離更易于獲取，假設(shè)F距離 ⑶的距離為L2，待測物10的前后重心位置0距離F的距離為y。則由力矩平衡原理可得F24XLy = GX (y+L2)則可得y = (F24 X Ly/G) -L2...........(2)同樣，F(xiàn)24由壓力傳感器測量獲得，Ly為該四方形支撐平臺21上兩角之間的距離， 該實施例中，Ly即左右兩彈性件22上壓力傳感器之間的距離，為已知定值，L2可以在置放待測物10后通過測量工具直接測量獲得，比如通過卷尺測量。由此可知，通過式(2)可計算獲得待測物10左右的重心位置。計算過程中，也可以測量待測物10左右重心位置距離AB的距離為L1，式⑵中的 F24相應(yīng)地更換為F13，此時，以AB上任一點(diǎn)為支點(diǎn)獲得力矩平衡方程式。(三)上下重心位置的測量請參見圖7,圖7為圖2中重心測量裝置測量待測物10上下重心位置的示意圖。通過升降裝置將待測物10的一端抬起任意高度H，抬起后的待測物10與水平面具有夾角e，抬起后，壓力傳感器的檢測值發(fā)生變化，分別為F' 1,F/ 2、f' 3>f/ 4，則f' 12 =F/ 1+F/ 2,F/ 34 = F/ 3+F/ 4,5.G = F1+F2+F3+F4 = F/ 1+F/ 2+F/ 3+F/ 4。圖3中待測物10抬起后，其EF邊形成支撐邊，假設(shè)重心位置0和支撐邊的水平距離為X,，重心位置0距離待測物10底面的距離為z，仍選取點(diǎn)E，E距離BD的距離為U。則由力 矩平衡原理可得F' 34XLx = GX (X' +L1),其中，z*sin0+x/ /cos 0 = x,結(jié)合式(I),則整理可得:
權(quán)利要求
1.一種重心測量裝置，其特征在于，包括支撐部件，用于水平支撐待測物于基體上，支撐部件上具有傳遞所述待測物重力至所述基體的N個支撐點(diǎn)，NS 3 ；壓力檢測元件，用于至少檢測N-I個所述支撐點(diǎn)處的壓力；升降裝置，所述升降裝置能夠在所述支撐部件上將支撐物的一端抬起而使所述待測物與水平面產(chǎn)生夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重心測量裝置，其特征在于，所述支撐部件包括支撐平臺和彈性件，所述支撐平臺的底部設(shè)有所述彈性件，所述彈性件支撐于所述基體上，所述彈性件的設(shè)置位置為所述支撐點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重心測量裝置，其特征在于，各所述支撐點(diǎn)處均設(shè)置所述壓力檢測元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的重心測量裝置，其特征在于，所述升降裝置設(shè)置于所述支撐部件上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重心測量裝置，其特征在于，所述升降裝置包括伸縮油缸，所述伸縮油缸縮回時，所述升降裝置的頂端低于或等于所述支撐平臺上表面的高度；所述伸縮油缸伸出且所述待測物的一端位于所述升降裝置的頂端時，所述升降裝置頂端的高度大于所述支撐平臺上表面的高度，以抬起所述待測物的一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重心測量裝置，其特征在于，所述升降裝置包括升降件和驅(qū)動裝置，所述升降件與所述支撐平臺鉸接，鉸接軸線沿水平面延伸；所述升降件處于水平狀態(tài)時，所述升降件的最高高度低于或等于所述支撐平臺上表面的高度；所述驅(qū)動裝置驅(qū)動所述升降件由水平狀態(tài)轉(zhuǎn)動至豎直狀態(tài)，且所述待測物的一端位于所述升降件上時，所述升降件抬起所述待測物的一端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的重心測量裝置，其特征在于，所述支撐平臺為方形， 所述支撐部件共設(shè)四個支撐點(diǎn)，四個所述支撐點(diǎn)分別位于所述支撐平臺的四角處，且四個所述支撐點(diǎn)連線為方形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的重心測量裝置，其特征在于，各所述支撐點(diǎn)處至少設(shè)置兩個所述壓力檢測元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的重心測量裝置，其特征在于，所述支撐部件為地磅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種重心測量裝置，包括支撐部件和壓力檢測元件，支撐部件用于水平支撐待測物于基體上，支撐部件上具有傳遞所述待測物重力至所述基體的N個支撐點(diǎn)，N≥3；壓力檢測元件至少檢測N-1個所述支撐點(diǎn)處的壓力；還包括能夠?qū)⒅挝锏囊欢颂鸲顾龃郎y物與水平面產(chǎn)生夾角的支撐裝置。該發(fā)明提供的重心測量裝置僅通過支撐部件、壓力檢測元件以及升降裝置即可獲得待測物的重心位置，結(jié)構(gòu)較為簡單，設(shè)計和生產(chǎn)的成本較低，操作便利，且適用范圍較廣，能夠測量任意形狀物體的重心，且不受物體質(zhì)量分布的影響。
文檔編號G01M1/12GK102620889SQ20121010749
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者李超, 趙建軍, 金軻, 黃家琴 申請人:山推工程機(jī)械股份有限公司