3-24 非均匀圆柱体工件质心检测装置

孙 铭

　　经加工(组装)后外轮廓仍为圆柱形工件(部件)的质心一般不在其几何中心，但往往工件质心的精确位置，是用于快速检测各种圆柱形工件(部件)质心位置的装置。

　　检测装置由检测平台和控制系统两部分组成。检测平台主要是由工件支撑轮组、工件转动驱动装置、工件定位装置、力传感器、平台调平装置和系统校准装置几个部分组成，示意图如图1所示。

控制系统由测力信号变送器、A/D转换电路、微处理器、驱动电机控制电路、数码显示器、键盘和相应的控制软件等几部分组成。将工件放置在检测平台对称布置的支撑轮组上，用定位尺将其轴向定位，然后启动驱动电机，通过驱动齿轮组和支撑轮组带动工件作缓慢自转。测力传感器分布在平台基准层上等边三角形的3个顶点上,方向与基准层垂直。

设工件所受重力为Ｇ，作用在传感器上的压力分别为p₁，p₂和p₃，取检测平台基准层上p₁，p₂，p₃作用点的几何中心为坐标原点，调节平台质心位置，使之与坐标原点重合。由各传感器将所测得的力转为电信号，由微处理器按照预先编制好的程序进行运算处理。由显示器按照命令要求显示p₁，p₂，p₃值以及工件的质心坐标值。工件的质心计算是按以下步骤进行：不考虑力应变传感器变形对工件质心位置的影响，此时工件的轴线与重力作用线垂直。根据图2中的几何关系和力的平衡条件得

                      (1)

其中对一定的工件Ｇ为常数。

当Y_g取得最大值Y^*_g，由式（1）可知p₂也达到最大值p^*_g，可以证明，此时的工件质心刚好在过工件轴线与坐标面XOY平行的平面内。因此，当检测到p₂时，在此位置上确定出工件质心的x和y坐标值。此时，工件质心的y坐标为

工件质心的x与z坐标为

由上述可见，只要由传感器测出p₁，p₂和p₃的大小，就可以确定出工件质心相对于检测平台质心的坐标位置，并由数码显示器显示出来。