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一种测量大型 复合材料构件重心的方法

阅读：493发布：2021-06-07

专利汇可以提供一种测量大型复合材料构件重心的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于航空结构设计技术领域，涉及一种可用于测量大型复合材料构件重心的方法。本方法是在已知坐标的4个位置处布置本发明设计的称重装置、根据测量得到的力值及坐标求解得到在水平位置处的重心坐标(XC、YC)及找到对应被测物体上下表面的两个点P1(X1,Y1,Z1)和P2(X2,Y2,Z2)、变换坐标系，将被测物体倾斜一定的角度、重新进行力值的测量及重心坐标的求解(X*C、Y*C)及找到对应被测物体上下表面的两个点P*1(X*1,Y*1,Z*1)和P*2(X*2,Y*2,Z*2)、进行坐标转换将倾斜角度后测得的P*1和P*2转换到水平测量的坐标系下变为P*’1(X3,Y3,Z3)和P*’2(X4,Y4,Z4)联立求解方程得到重心坐标。，下面是一种测量大型复合材料构件重心的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种测量大型复合材料构件重心的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤；
第一步，在复合材料构件预先设定的4个位置处放置称重装置；
第二步，根据复合材料构件的高度调节称重装置的高度，使复合材料构件处于高于原有高度位置的水平位置处；
第三步，记录4个位置处的坐标值及各个称重传感器的力值(Xi，Yi，Fi)；
第四步，根据计算得到复合材料构件的重心值，并在复合材料构
件的上下表面标出坐标为(XC，YC)的两个点P1和P2；采用激光标线交点法在复合材料构件表面进行标点，确定P1(X1,Y1,Z1)和P2(X2,Y2,Z2)；
第五步，调节称重装置中两个力传感器的高度，使构件倾斜一定的角度，重新进行力值* * *
的测量(Xi，Yi，Fi)；
第六步，根据计算得到构件的重心值，并在复合材料构件的
上下表面标出坐标为(X*C，Y*C)的两个点P*1和P*2；在新坐标系下采用激光标线交点法进行标点，确定P*1(X*1,Y*1,Z*1)和P*2(X*2,Y*2,Z*2)；
第七步，通过坐标转换，求得P*1和P*2在原坐标系下的坐标值P*’1(X3,Y3,Z3)和P*’2(X4,Y4,Z4)；
第八步，通过几何连线P1(X1,Y1,Z1)和P2(X2,Y2,Z2)及几何连线P*’1(X3,Y3,Z3)和P*’2(X4,Y4,Z4)，解算出交点坐标Gc(X,Y,Z),该坐标即为复合材料重心坐标。
2.根据权利要求1所述的测量大型复合材料构件重心的方法，其特征在于：所述称重装置由力传感器、螺杆、底座依次连接而成。
3.根据权利要求2所述的测量大型复合材料构件重心的方法，其特征在于：所述的称重装置与复合材料构件接触的表面采用橡胶垫进行调节。
4.根据权利要求2所述的测量大型复合材料构件重心的方法，其特征在于：所述橡胶垫采用与复合材料构件外形符型的橡胶垫。
5.根据权利要求1所述的测量大型复合材料构件重心的方法，其特征在于：第四步中构件倾斜角度不小于5°。
6.根据权利要求1所述的测量大型复合材料构件重心的方法，其特征在于：第七步中，坐标转换关系为：其中α为被测物体倾斜的角
度。
7.根据权利要求1所述的测量大型复合材料构件重心的方法，其特征在于：第八步中Z坐标的解算方法为：
解得：Z＝Z3+t2(Z4-Z3)，其中
8.根据权利要求1所述的测量大型复合材料构件重心的方法，其特征在于：第一步中预先设定的位置为4个以上。

说明书全文

一种测量大型复合材料构件重心的方法

技术领域

[0001] 本发明属于航空结构设计技术领域，涉及一种可用于测量大型复合材料构件重心的方法。

背景技术

[0002] 确定复合材料结构件重量及重心的位置在工程上有着非常重要的意义，特别是在有安全要求的物体应用上尤显其重要性。如在飞机的飞行过程中，飞机重心必须限定在一个相当小的设计要求范围内，尤其是飞机的起飞和降落飞机重心的准确度直接影响着飞机的飞行安全。重心的检测和测定是一项必不可少的步骤，目前测量物体重心的方式有三种方式：称重平台式、悬挂式、千斤顶式；无论何种方式都是通过3点、4点或多支撑点的测力传感器感知力值的大小，再通过采集系统对传感器感知力值数据信号的采集，通过计算机软件对该信号的解算，便得到物体重心的位置值；但是这些测量大型复合材料构件重心的方法所用到的设备较复杂。

发明内容

[0003] 发明创造目的：本发明的主要目的是针对现有测量大型复合材料构件重心的设备较复杂，操作不够简单灵活，设计出一种能够较简单测量大型复合材料构件重心的方法，测量操作简便。

[0004] 技术方案：一种测量大型复合材料构件重心的方法，该方法在已知坐标的多个位置处布置称重装置；根据测量得到的力值及坐标求解得到在水平位置处的重心坐标(XC，YC)及找到对应被测物体上下表面的两个点P1(X1,Y1,Z1)和P2(X2,Y2,Z2)；变换坐标系，将被测物体倾斜一定的角度、重新进行力值的测量及重心坐标的求解(X*C，Y*C)及找到对应被测物体上下表面的两个点P*1(X*1,Y*1,Z*1)和P*2(X*2,Y*2,Z*2)、进行坐标转换将倾斜角度后测得的P*1和P*2转换到水平测量的坐标系下变为P*’1(X3,Y3,Z3)和P*’2(X4,Y4,Z4)、联立求解方程得到实际被测物体的重心坐标值(XC，YC，ZC)。

[0005] 上述方法中，布置测力的位置不少于3处，最好为4处，所测得的中心在保证准确度的同时，计算过程简单。

[0006] 所述称重装置由橡胶垫、力传感器、螺杆、底座组成。橡胶垫采用与复合材料外形符型的橡胶垫。

[0007] 有益技术效果：本发明可以简单快速地对大型复合材料结构件的重心进行测量，对测量人员的要求较低，操作简便，该发明也可用于其它结构重心的测量。附图说明

[0008] 图1为重心取点示意图，

[0009] 图2为称重装置示意图，

[0010] 图3为称重装置A-A剖视图；

[0011] 编号说明：1-橡胶垫，2-力传感器，3-螺杆，4-底座。

具体实施方式

[0012] 一种测量大型复合材料构件重心的方法，首先将被测复合材料构件水平放置在支架上；

[0013] 请参阅图1，在复合材料构件预先设定的4个位置处放置图2所示的称重装置，预设的位置不限制为4个，可以更多；具体由试验精度要求来定。根据复合材料构件的高度调节称重装置的高度，使复合材料构件处于高于原有高度位置的水平位置处，称重装置与复合材料构件接触的表面采用橡胶垫进行符型调节；

[0014] 记录4个位置处的坐标值(已知)及各个称重传感器的力值(Xi，Yi，Fi)；

[0015] 根据计算得到复合材料构件的重心值，并在复合材料构件的上下表面标出坐标为(XC，YC)的两个点P1和P2；采用激光标线交点法在复合材料构件表面进行标点，确定P1(X1,Y1,Z1)和P2(X2,Y2,Z2)；

[0016] 调节称重装置中两个力传感器的高度，使构件倾斜一定的角度(小于5度)，重新进行力值的测量(X*i，Y*i，F*i)；

[0017] 根据计算得到构件的重心值，并在复合材料构件的上下表面标出坐标为(X*C，Y*C)的两个点P*1和P*2；在新坐标系下采用激光标线交点法进行标点，确定P*1(X*1,Y*1,Z*1)和P*2(X*2,Y*2,Z*2)；

[0018] 通过坐标转换求得P*1和P*2在原坐标*’ *’
系下的坐标值P 1(X3,Y3,Z3)和P 2(X4,Y4,Z4)，其中α为被测物体倾斜的角度；

[0019] 通过几何连线P1(X1,Y1,Z1)和P2(X2,Y2,Z2)及几何连线P*’1(X3,Y3,Z3)和P*’2(X4,Y4,Z4)，解算交点坐标Gc(X,Y,Z),该坐标即为复合材料重心坐标；

[0020]

[0021] 解得：Z＝Z3+t2(Z4-Z3)，其中

[0022] 本发明设计的一种测量大型复合材料构件重心的方法，所用到的设备简单，测量操作简便，能够较容易的测量出大型复合材料构件的重心。

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