應用于航天器的質量質心測試系統技術方案

本發明專利技術提供了一種應用于航天器的新型質量質心測試系統，包括測量臺，用于支撐測量臺的三套稱重傳感器，利用三點測量的原理，通過稱重傳感器獲取各位置的質量信息，并通過力矩平衡原理計算產品的質心信息。本發明專利技術所提供的測試系統，具備測量臺自驅升降功能，能夠實現質量質心參數長時間、實時監測功能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于航天器地面裝備
，涉及一種航天器質量質心測試系統，具體地說涉及一種長時間實時檢測、自驅升降的高精度質量質心測試系統。
技術介紹
質量質心參數是航天器的關鍵性能參數，影響到航天器的軌道控制及推進系統的性能。由于航天器結構復雜，元器件繁多，一般理論計算很難準確地確定其質心的幾何位置，因此必須進行實際的質量質心位置測量。目前，大型航天器質量質心的測量主要采用多點支承質量測量法。多點支承質量測量法用3個或者更多的質量測量傳感器共同支承測量臺，質心是通過各傳感器相對基準中心的位置求矩計算。在傳統的測試系統中，測量臺一般采用3套梯形絲桿機構進行測量臺的升降，采用人力驅動的方式，通過扭轉梯形升降機構實現測量臺的升降，一般來講很難實現三套機構的同步升降，同時操作費時費力；同時傳統的測試系統采用單次測量的方法，一次讀取測試數據，然后進行配重，再次進行測量，需要進行多次測量及配重進行修正才能完成質心測試工作，無法進行實時的、長時間的測量工作。這一系列的操作不僅費時費力，而且存在安全隱患。通常完成一個航天器型號的質心測量工作需要一天時間，如果需要進一步進行三個坐標的配重，每一次配重又會對質心三個坐標都產生影響，就必須反復測量，其工作量將成倍增加。在衛星批量化生產的要求下，過長的測試時間是不能接受的。為了縮短測試流程，節約測試時間，需要質心測試系統具備實時的、長時間負載測量的功能，同時測量臺需要具備自驅同步升降的功能。
技術實現思路
針對上述現有技術中存在的技術問題，本專利技術提供一種應用于航天器的新型質量質心測試系統，該測試系統具備測量臺自驅升降功能，能夠實現質量質心參數長時間、實時監測功能。為達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案如下：一種應用于航天器的新型質量質心測試系統，包括測量臺，用于支撐測量臺的三套稱重傳感器，利用三點測量的原理，通過稱重傳感器獲取各位置的質量信息，并通過力矩平衡原理計算產品的質心信息。所述測量臺是由液壓升降模塊通過同步控制系統控制液壓缸的升降，實現測量臺的自動升降。所述液壓升降模塊用于對稱重傳感器進行卸載保護，主要由電機、柱塞泵、電磁換向閥、同步分流馬達、調速閥、液壓鎖、壓力傳感器、油缸和管路組成，采用電動機和柱塞泵作為動力元件，管路上設有壓力傳感器作為反饋元件，通過上位機和PLC來實現控制過程。所述測量臺的水平度是由調平底座在底部配置六套調節腳撐，通過絲杠螺母的調節實現調平底座的水平度調整，從而實現測量臺水平度的調節。所述調平底座為圓盤形廂式結構，內部鏤空，在滿足強度及剛度的情況下減少了用料和自重。所述調平底座選用球磨鑄鐵材料，對安裝面進行機械加工以滿足配合要求，上端安裝面設置不同分布節圓的安裝接口，不僅用于適配各個平臺的航天器產品，也作為轉接接口進行擴展。所述稱重傳感器利用應變效應獲取質量信息，支撐稱重傳感器的機架能夠滿足3.2t的承載能力，同時稱重傳感器具備長時間負載能力，在滿載情況下，7天內測量蠕變量不超過0.02％。所述機架包括千斤頂底座、調節螺桿、鋼球，調節螺桿調節高度，升降結束通過鎖緊螺母鎖緊，底座上稱重傳感器安裝面的平面度≤0.02mm，支撐的柱體與稱重傳感器通過4個螺釘連接，為保證稱重傳感器的重復安裝精度，在4個螺釘的節圓上對稱位置配打兩個8mm的銷孔。產品的質心信息的計算是通過測控系統來完成，所述測控系統同時完成處理、計算和顯示功能，所述測控系統整體采用便攜式工控機模式，便于攜帶和移動。所述測控系統用于實現如下功能：1)提供圖形化控制窗口，可控制液壓千斤頂頂出和復位；2)具有質心測試臺標定相關模塊；3)圖形化顯示質心位置、質心偏移方向和距離；4)能夠通過比較所測質心位置和理論質心位置給出配重方案；5)對產品重量實時監測，通過連續曲線反應質量質心與時間的關系；6)對于超差數據給出警示；7)連續監測、數據實時顯示和同步自動保存；8)具有歷史搜索能力，能調出以往各型號產品的質量特性參數；9)具備測試結果文檔自動生成和打印報告的功能，且配套設備中須包含數據打印設備。本專利技術相對于現有技術，其所帶來的有益效果如下：本專利技術所提供的質量質心測試系統，對傳感器稱量模塊進行了改進，能夠實現高負載、長時間的承載測量能力，蠕變性能控制在0.02％以內，具備實時的、長時間負載測量的功能，同時引入了液壓升降模塊，能夠通過上位機控制系統實現測量的自助升降，避免了以往的人工調整梯形絲杠的操作，降低了操作風險，提高了工作效率。附圖說明下面結合附圖說明和具體實施方式對應用于航天器的新型質量質心測試系統作進一步說明，其中：圖1為本專利技術質心測試系統的結構示意圖；圖2為圖1俯視圖；圖3為本專利技術質心測試系統安裝底座的結構示意圖；圖4為圖3俯視圖；圖5為本專利技術質心測試系統稱重傳感器模塊的結構示意圖；圖6為本專利技術質心測試系統液壓升降系統原理圖；圖7為本專利技術質心測試系統測量臺結構示意圖；圖8為本專利技術質心測試系統測控系統流程圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本專利技術，但不以任何形式限制本專利技術。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本專利技術的保護范圍。圖1、圖2所示，本專利技術所提供的應用于航天器的新型質量質心測試系統，由調平底座1、傳感器稱量模塊2、液壓升降模塊3、測量臺4以及測控系統組成。調平底座1為所有結構中承重最大的結構，主要由安裝底座10和調平墊鐵11組成，如圖3、圖4所示。安裝底座設計為圓盤狀，內部半鏤空式，此結構可以滿足強度要求，還可以減少用料和自重。安裝底座上表面留有傳感器支撐和液壓千斤頂支撐座螺紋孔，安裝節圓為Φ1600mm。底座外包絡直徑為Φ2100mm；基底總重≤1500kg，滿載變形量≤0.05mm。臺體材料選用球墨鑄鐵材料。安裝底座下表面安放6塊調平墊鐵，墊鐵最大垂直高度小于等于100mm，墊鐵可調高度大于等于10mm。在安裝底座圓周方向均布有8個吊環螺釘安裝孔。傳感器稱量模塊2如圖5所示。其與質心盤下端面接觸位置采用鋼球支撐，此設計可以減少接觸面積，保證測量精度。傳感器模塊主要由稱重傳感器20和傳感器支撐部分組成。稱重傳感器采用定制進口元件，傳感器支撐部分包括千斤頂底座21、調節螺桿22、鋼球23等。用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用于航天器的新型質量質心測試系統，其特征在于，包括測量臺，用于支撐測量臺的三套稱重傳感器，利用三點測量的原理，通過稱重傳感器獲取各位置的質量信息，并通過力矩平衡原理計算產品的質心信息。

【技術特征摘要】
1.一種應用于航天器的新型質量質心測試系統，其特征在于，包括測量臺，用于
支撐測量臺的三套稱重傳感器，利用三點測量的原理，通過稱重傳感器獲取各位置的質
量信息，并通過力矩平衡原理計算產品的質心信息。
2.根據權利要求1所述的應用于航天器的新型質量質心測試系統，其特征在于，
所述測量臺是由液壓升降模塊通過同步控制系統控制液壓缸的升降，實現測量臺的自動
升降。
3.根據權利要求2所述的應用于航天器的新型質量質心測試系統，其特征在于，
所述液壓升降模塊用于對稱重傳感器進行卸載保護，主要由電機、柱塞泵、電磁換向閥、
同步分流馬達、調速閥、液壓鎖、壓力傳感器、油缸和管路組成，采用電動機和柱塞泵
作為動力元件，管路上設有壓力傳感器作為反饋元件，通過上位機和PLC來實現控制過
程。
4.根據權利要求1所述的應用于航天器的新型質量質心測試系統，其特征在于，
所述測量臺的水平度是由調平底座在底部配置六套調節腳撐，通過絲杠螺母的調節實現
調平底座的水平度調整，從而實現測量臺水平度的調節。
5.根據權利要求4所述的應用于航天器的新型質量質心測試系統，其特征在于，
所述調平底座為圓盤形廂式結構，內部鏤空，在滿足強度及剛度的情況下減少了用料和
自重。
6.根據權利要求4所述的應用于航天器的新型質量質心測試系統，其特征在于，
所述調平底座選用球磨鑄鐵材料，對安裝面進行機械加工以滿足配合要求，上端安裝面
設置不同分布節圓的安裝接口，不僅用于適配各個平臺的航天器產品，也作為轉接接口
進行擴展。
7.根據權利要求1所述的應用于航天器的新型質量質心測試系統...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉明，徐水涌，莫慧一，陳琦，寧遠濤，
申請(專利權)人：上海衛星裝備研究所，
類型：發明
國別省市：上海;31