一种质心测量设备的精度校验方法及精度校验装置

技术领域

本申请涉及计量设备领域，特别涉及一种质心测量设备的精度校验方法及精度校验装置。

背景技术

质心测量设备是通过自身加载被测物前后的受力变化，从而计算出被测物的质量和二维质心质量。为保证计量精度，需对质心测量设备进行校准。

质心测量设备的校验需要检测质量精度和质心精度等指标是否满足要求，以质心精度为例，通常通过质心标准(是指在自身定义坐标下质心参数已知，具有一定质量，用于校准质心测量其一的实物量具)获取质心示值误差，并通过判定质心示值误差是否在预设范围内，来进一步判定质心精度是否达标。

但采用质心标准来校验质心精度，会有如下问题：

第一、质心标准只能满足单一产品的质心测量需求，通用性较差。

第二、单一质心标准只能对设备某一质量下单一维度的质心固定偏移量进行计量校准，对质心测量设备的覆盖范围较小，无法覆盖设备质心测量全范围内的精度验证。

第三、需要配备全套质量、尺寸的质心标准，其购置费用和周期性检定费用较高，增大计量成本。

综上，相关技术中质心测量设备的校验方式存在通用性差、校准覆盖范围小、计量成本高等问题。

发明内容

本发明提出了一种质心测量设备的精度校验方法及精度校验装置，以解决相关技术中质心测量设备的校验方式存在通用性差、校准覆盖范围小、计量成本高的问题。

为解决上述问题，第一方面，本申请公开一种质心测量设备的精度校验方法，包括：

步骤S100：通过对非标准体称重以获取非标准体的质心点。

步骤S200：通过对非标准体点位追踪以获取非标准体的质心点。

步骤S300：移动非标准体。

步骤S400：记录非标准体移动前后，以称重方式获取的质心点的位移量，并记为第一位移量；以及以点位追踪获取质心点的位移量，并记为第二位移量。

步骤S500：计算ΔL＝L1-L2；其中L1为第一位移量，L2为第二位移量，ΔL为质心示值误差。

可选的，步骤S100包括：

步骤S110：在质心测量设备的第一区域和第二区域分别放置一非标准体。

步骤S120：对非标准体称重以分别获取处于第一区域非标准体的重量，以及处于第二区域非标准体的重量。

步骤S130：基于重量以分别获取在第一区域非标准体的质心点，以及在第二区域非标准体的质心点。

步骤S140：获取在第一区域的质心点，和在第二区域的质心点之间的距离。

可选的，步骤S200包括：

步骤S210：在非标准体上设置多个位于同一圆上的位置点，多个位置点依次直线相连构成点位图形。

步骤S220：获取点位信息，点位信息包括：基于多个位置点生成第一圆心、第二圆心和原心，以及基于以步骤S140中两质心点之间的距离生成#D1点和#d1点；其中，第一圆心为处于第一区域的非标准体的多个位置点所在圆的圆心，第二圆心为处于第二区域的非标准体的多个位置点所在圆的圆心，原心为第一圆心和第二圆心的中点，且点位信息满足LP＝2*LOD＝2*LOd，LP为步骤S140中两质心点之间的距离，LOD为#D

步骤S230：赋值t＝2。

步骤S240：在第一区域生成#D

步骤S250：判断#D

步骤S260：在第二区域生成#d

步骤S270：赋值t＝t+1，并返回步骤S240。

步骤S280：在第二区域生成#d

可选的，步骤S300包括：

对第一区域的非标准体和第二区域的非标准体的任意一者进行移动。

可选地，精度校验方法还包括：

对砝码置称重以获取砝码的称重值。

计算ΔM＝M1-M2；其中，ΔM为称重示值误差，M1为砝码的规格，M2为砝码的称重值。

可选的，非标准体为砝码。

可选地，精度校验方法还包括：

校验质心测量设备的水平度。

可选地，多个位置点沿非标准体的边缘依次设置。

可选地，图形转换包括对点位图形的旋转和平移。

第二方面，本申请公开一种精度校验装置，用于质心测量设备的精度校验方法，质心测量设备用于对非标准体称重以获取非标准体的质心点，以及获取第一位移量。

精度校验装置包括：

坐标生成装置，用于对非标准体进行点位追踪以获取质心点，以及获取第二位移量。

计算仪，计算第一位移量和第二位移量之差。

本发明的有益效果如下：

本申请公开一种质心测量设备的精度校验方法，包括：

步骤S100：通过对非标准体称重以获取非标准体的质心点。

步骤S200：通过对非标准体点位追踪以获取非标准体的质心点。

步骤S300：移动非标准体。

步骤S400：记录非标准体移动前后，以称重方式获取的质心点的位移量，并记为第一位移量；以及以点位追踪获取质心点的位移量，并记为第二位移量。

步骤S500：计算ΔL＝L1-L2；其中L1为第一位移量，L2为第二位移量，ΔL为质心示值误差。

可以看出，本申请通过非标准体代替质心标准(是指在自身定义坐标下质心参数已知，具有一定质量，用于校准质心测量其一的实物量具)，这样在第一方面，较之质心标准，非标准体可以满足多种产品的质心测量需求，提高了质心测量通用性，在第二方面，非标准体可以放置在质心测量设备的任意位置，增大了对质心测量设备的覆盖范围，从而满足设备质心测量全范围、全量程内的精度验证，在第三方面，由于非标准体的通用性能更好，则无需配备全套质量、尺寸的质心标准，极大降低了计量成本。综上，采用本申请的精度校验方法，能够在降低成本的基础上，提高精度校验的通用性能和覆盖范围。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1本发明公开的精度校验装置的布局图；

图2本发明公开的非标准体的布局图；

图3本发明公开的非标准体的移动示意图；

图4本发明公开的点位信息的第一状态图；

图5本发明公开的点位信息的第二状态图；

图6本发明公开的点位信息的第三状态图；

图7本发明公开的点位信息的第四状态图；

图8本发明公开的点位信息的第五状态图；

图9本发明公开的点位信息的第六状态图。

附图标记：

K1-设备定义坐标系、X′-第一坐标轴、Y′-第二坐标轴、

K2-相对坐标系、X-第三坐标轴、Y-第四坐标轴、

10-非标准体、

11-位置点、12-点位图形、G-质心点、

20-质心测量设备、

21-第一区域、22-第二区域、23-质心测量仪、24-称重传感器、25-测量平台、

O

30-坐标生成装置、

31-激光追踪仪、32-空间分析仪。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

质心测量设备的校验需要检测质量精度和质心精度等指标是否满足要求，以质心精度为例，通常通过质心标准获取质心示值误差，并通过判定质心示值误差是否在预设范围内，来进一步判定质心精度是否达标，但采用质心标准来校验质心精度，会有如下问题：

第一、质心标准只能满足单一产品的质心测量需求，通用性较差。

第二、单一质心标准只能对设备某一质量下单一维度的质心固定偏移量进行计量校准，对质心测量设备的覆盖范围较小，无法覆盖设备质心测量全范围内的精度验证。

第三、需要配备全套质量、尺寸的质心标准，其购置费用和周期性检定费用较高，增大计量成本。

综上，相关技术中质心测量设备的校验方式存在通用性差、校准覆盖范围小、计量成本高等问题，为解决此类问题，遂产生本申请技术方案，下面结合图1～图9进行阐述。

本申请公开一种质心测量设备的精度校验方法，质心测量设备20如图1所示包括测量平台25，支撑设置于测量平台25底面的多个称重传感器24，以及连接称重传感器24的质心测量仪23；其中，测量平台25用于放置非标准体10，称重传感器24用于对置于测量平台25的非标准体10称重以获取非标准体10的称重数据，质心测量仪23可接收称重数据，并可于设备定义坐标系K1生成非标准体10的质心点G的坐标。

本申请的精度校验方法可以包括获取质心示值误差，获取质心示值误差包括：

步骤S100：通过对非标准体10称重以获取非标准体10的质心点G，具体来说可以包括：

步骤S110：在质心测量设备20的第一区域21和第二区域22分别放置一非标准体10。

步骤S120：对非标准体10称重以分别获取处于第一区域21非标准体10的重量，以及处于第二区域22非标准体10的重量。具体来说，将非标准体10放置于测量平台25，以使各称重传感器24分别获取处于第一区域21非标准体10的称重数据，以及处于第二区域22非标准体10的称重数据，并将称重数据传输至质心测量仪23，质心测量仪23基于各称重传感器的称重数据计算各非标准体10的重量。

步骤S130：基于重量以分别获取在第一区域21非标准体10的质心点G，以及在第二区域22非标准体10的质心点G。具体来说，质心测量仪23基于各称重传感器24获取的称重数据，在质心测量仪23的设备坐标系K1生成在第一区域21非标准体10的质心点G的坐标，以及生成在第二区域22非标准体10的质心点G的坐标。

这里设备坐标系K1的建立可以称重传感器24为基准，比如称重传感器24沿测量平台25的边缘设置三个，且三个称重传感器24的连线组成等腰三角形，以形成对测量平台25的稳定支撑，设备坐标系K1为二维坐标系，且设备坐标系K1的第一坐标轴X′与三个称重传感器24组成的等腰三角形的短边平行，设备坐标系K1的第二坐标轴Y′垂直于第一坐标轴X′。

步骤S140：获取在第一区域21的质心点G，和在第二区域22的质心点G之间的距离。具体来说，本步骤中的质心点G由上述的称重方式获取，质心测量仪23基于设备坐标系K1中两质心点G的坐标，计算两质心点G的距离，这里可以设定两质心点G的距离LP＝2*m。

步骤S200：通过对非标准体10点位追踪以获取非标准体10的质心点G，这里可以看出，步骤S200和步骤S100获取质心点G的方式不同，步骤S200具体来说可以包括：

步骤S210：在非标准体10上设置多个位于同一圆上的位置点11，位置点11可以通过着色法、蚀刻法等得到，多个位置点11依次直线相连构成点位图形12，比如设置三个位置点11，则点位图形12构成三角形，又比如设置四个位置点11，则点位图形12构成矩形。

步骤S220：如图4所示，获取点位信息，点位信息包括：基于多个位置点11生成第一圆心O1、第二圆心O2和原心O，以及基于以步骤S140中两质心点G之间的距离生成#D1点和#d1点。其中，第一圆心O1为处于第一区域21的非标准体10的多个位置点11所在圆的圆心，第二圆心O2为处于第二区域22的非标准体10的多个位置点11所在圆的圆心，原心O为第一圆心O1和第二圆心O2的中点，也即相对坐标系K2的原点；#D1点位于第一区域21的点位图形12中，#d

这里点位信息可由坐标生成装置30生成，具体来说，坐标生成装置30可以包括相互连接的激光追踪仪31和空间分析仪32，空间分析仪32可以为空间分析软件(SpattalAnalyzer，SA软件)，空间分析仪32可以生成相对坐标系K2，激光追踪仪31用于对非标准体10进行点位追踪以获取点位信息，空间分析仪32用于接收点位信息，并基于点位信息获取非标准体10的质心点G，并于相对坐标系K2生成各点位信息和质心点G的坐标，具体坐标生成方式将在后文阐述。这里可以设定相对坐标系K2中圆心O的坐标(0，0)，第一圆心O1的坐标(-n，0)，#D1点的坐标(-m，0)，第二圆心O2的坐标(n，0)，#d1点的坐标(m，0)。

下面通过步骤S230～步骤S270介绍获取第一区域21的非标准体10的质心点G的方式：

步骤S230：赋值t＝2。

步骤S240：在第一区域21生成#D

步骤S250：判断#D

步骤S260：在第二区域22生成#d

步骤S270：赋值t＝t+1，并返回步骤S240。

这里步骤S230～步骤S270具体解释如下：

可以设定非标准体10的位置点11共三个，这样所设置的位置点11不仅数量较少，而且能够较好地覆盖非标准体10形貌。其中处于第一区域21的非标准体10的多个位置点11分别记为#A1位置点、#B1位置点和#C1位置点，处于第二区域22的非标准体10的多个位置点11分别记为#A2位置点、#B2位置点和#C2位置点。

在第一区域21生成#D

判断#D

在第二区域22生成#d

在第一区域21生成#D

判断#D

在第二区域22生成#d

如法炮制并重复上述步骤，直至#D

步骤S280：在第二区域22生成#d

步骤S300：移动任意一非标准体10，包括对第一区域21的非标准体10和第二区域22的非标准体10的任意一者进行移动，具体如图3所示。

步骤S400：记录非标准体10移动前后，以称重方式获取的质心点G的位移量，并记为第一位移量。具体来说，质心测量仪23可以根据各称重传感器24在非标准体10的移动前后的称重数据的不同，计算出非标准体10的移动前后在质心测量仪23的设备定义坐标系K1中的质心点G坐标值，并基于质心点G坐标值计算出质心点G的第一位移量，第一位移量记为L1，具体如图3所示。

同时还记录非标准体10移动前后，以点位追踪获取质心点G的位移量，并记为第二位移量。具体来说，激光追踪仪31则可以追踪非标准体10的移动前后质心点G的不同位置并传递至空间分析仪32，并基于空间分析仪32的相对坐标系K2生成非标准体10的移动前后的质心点G坐标值，并基于质心点G坐标值计算出质心点G的第二位移量，第二位移量记为L2，具体如图3所示。

步骤S500：计算ΔL＝L1-L2；其中L1为第一位移量，L2为第二位移量，ΔL为质心示值误差，第一位移量和第二位移量可以输入计算仪中进行计算，从而求得质心示值误差。这里可以将设备定义坐标系K1、相对坐标系K2转化为一致，以使以称重获取的质心点G和以点位追踪获取的质心点G的初始位置重合，以便于对第一位移量和第二位移量进行比较，进而便于质心示值误差计算。

可以看出，本申请通过非标准体10代替质心标准(是指在自身定义坐标下质心参数已知，具有一定质量，用于校准质心测量其一的实物量具)，这样在第一方面，较之质心标准，非标准体10可以满足多种产品的质心测量需求，提高了质心测量通用性，在第二方面，非标准体10可以放置在质心测量设备20的任意位置，增大了对质心测量设备的覆盖范围，从而满足设备质心测量全范围、全量程内的精度验证，在第三方面，由于非标准体10的通用性能更好，则无需配备全套质量、尺寸的质心标准，极大降低了计量成本。综上，采用本申请的精度校验方法，能够在降低成本的基础上，提高精度校验的通用性能和覆盖范围。

可选地，精度校验方法还包括获取称重示值误差，获取称重示值误差包括：

对砝码置称重以获取砝码的称重值。

计算ΔM＝M1-M2；其中，ΔM为称重示值误差，M1为砝码的规格，M2为质心测量设备20称重得到的称重值。

这样能够从称重示值误差和质心示值误差等多个维度进行精度校验，检验更加准确。

可选地，非标准体10为砝码，这样称重示值误差和质心示值误差的获取过程无须更换校验对象，实现对砝码的复用，并且提高校验效率。

可选地，在获取质心示值误差和称重示值误差之前，精度校验方法还包括：

校验质心测量设备20的水平度。具体来说，水平度可以通过水平仪等设置获取，水平度的允许上限可以设定为0.35mm/m，只要检测出的水平度在0.35mm/m以下，则认为水平度满足需要，这样可以排除设备误差的干扰，进一步提高校验精度。

可选地，多个位置点11可以沿非标准体10的边缘依次设置，以更好的反映出非标准体10的特征全貌，进而提高校验精度。

本申请还公开一种精度校验装置，用于质心测量设备20的精度校验方法，其中，质心测量设备20用于对非标准体10称重以获取非标准体10的质心点G，以及获取第一位移量。

精度校验装置包括坐标生成装置30和计算仪。坐标生成装置30用于对非标准体10进行点位追踪以获取点位信息，并基于点位信息获取质心点G，以及获取第二位移量。计算仪用于计算第一位移量和第二位移量之差，以校验质心测量精度。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。