一种重心测量装置及方法与流程

本发明涉及重心测量技术领域，尤其涉及一种重心测量装置及方法。

背景技术：

在目前的汽车研发和制造行业内，车门的重心测量一般都采用“悬挂法”——先将粘贴有坐标点的车门吊挂在试验台架上，待车门稳定不动后，再使用扫描仪对坐标点进行扫描测量，最终得出车门的重心位置。但是，“悬挂法”存在许多不足之处，一是吊挂的车门容易自由晃动，难以达到静止状态，不仅给重心测量造成一定的难度，还降低了重心测量的精度；二是试验台架的投入成本大，测量效率低，经济性不高。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种重心测量装置及方法，该装置及方法通过模拟构造出待测件的重垂线，以获得重心的位置，有效地克服了由于待测件晃动而造成的测量不便和测量精度低的缺点。

基于此，本发明提供了一种重心测量装置，包括重垂线模拟器和供扫描仪识别的标记点，所述重垂线模拟器设有用于悬挂的第一连接件以及供待测件连接的第二连接件，所述第一连接件与所述第二连接件处于同一条直线上，将所述直线记为基准线，所述重垂线模拟器设有第一凹槽，所述基准线穿过所述第一凹槽的槽底面；

所述标记点包括第一标记点和第二标记点，至少两个所述第一标记点设于所述第一凹槽的槽底面，且各所述第一标记点的中心均位于所述基准线上，所述第二标记点用于固定在待测件的表面。

作为优选方案，所述第一凹槽设为至少两个，各所述第一凹槽的槽底面上分别设有一个所述第一标记点。

作为优选方案，所述重垂线模拟器为圆柱体，其中心线为所述基准线，所述第一连接件和所述第二连接件分别设于所述重垂线模拟器的两端，所述第一凹槽设于所述重垂线模拟器的侧面。

作为优选方案，所述第一连接件和所述第二连接件均为吊环。

作为优选方案，还包括坐标点模拟器，所述坐标点模拟器包括底座，所述底座的顶端设有与其转动连接的第一旋转座，所述第二标记点设于所述第一旋转座远离所述底座的一端，且所述第二标记点的中心位于所述第一旋转座的旋转中心线上。

作为优选方案，所述底座的顶端设有第一转轴，所述第一旋转座设有供所述第一转轴伸入的第一轴孔。

作为优选方案，所述第一旋转座远离所述底座的一端设有与其转动连接的第二旋转座，所述第二旋转座的旋转中心线垂直于所述第一旋转座的旋转中心线，所述第二旋转座设有第二凹槽，所述第二凹槽的槽底面与所述第二旋转座的旋转中心线平齐，所述第二标记点设于所述第二凹槽的槽底面上，且所述第二标记点的中心位于所述第二旋转座的旋转中心线上。

作为优选方案，所述第一旋转座远离所述底座的一端设有两块相对设置的支撑板，所述第二旋转座为圆柱体，其两端分别与两块所述支撑板转动连接，所述第二凹槽设于所述第二旋转座的侧面。

作为优选方案，所述第二旋转座的两端设有第二转轴，所述支撑板设有供所述第二转轴伸入的第二轴孔。

本发明的另一目的在于提供一种重心测量方法，包括如下步骤：

使用重垂线模拟器将待测件吊挂起来，使之处于自由悬挂状态；

将若干个第二标记点固定于车门的正面或反面；

将扫描仪正对车门的正面或反面，对重垂线模拟器上的第一标记点和待测件上的第二标记点进行第一次动态跟踪识别，测量出第一标记点和第二标记点的中心坐标并传输至计算机，计算机根据第一标记点的第一次所测坐标模拟构造出第一重垂线，根据第二标记点的第一次所测坐标模拟构造出第一坐标系；

将待测件旋转一定角度，并继续使用重垂线模拟器自由悬挂吊起；

使用扫描仪对第一标记点和第二标记点进行第二次动态跟踪识别，在此过程中，计算机先根据第二标记点的第二次所测坐标模拟构造出第二坐标系，当第二坐标系与第一坐标系完全重合时，计算机再根据第一标记点的第二次所测坐标模拟构造出第二重垂线；

计算机将第一重垂线和第二重垂线延长相交，得到的相交点即为车门的重心。

在上述重心测量方法中，所述步骤四中待测件的旋转角度为90°。

在上述重心测量方法中，所述步骤三和所述步骤五在待测件静止时进行。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明提供一种重心测量装置，包括重垂线模拟器和供扫描仪识别的标记点，标记点包括第一标记点和第二标记点，第一标记点设于重垂线模拟器上，第二标记点用于固定在待测件的表面。基于上述结构，借助扫描仪，该重心测量装置通过模拟构造出待测件的重垂线，再依据“多条重垂线的交点即为重心”的原理即可找出待测件的重心，有效地克服了由于待测件晃动而造成的测量不便和测量精度低的缺点，并且，该重心测量装置使用时无需搭建专门的试验台架，从而投入成本低，测量效率高，操作方便快捷。

此外，本发明还提供了一种重心测量方法，具有简单方便、易于实施和推广等优点。

附图说明

图1是本发明实施例的重垂线模拟器的结构示意图；

图2是本发明实施例的重垂线模拟器的侧面示意图；

图3是本发明实施例的步骤一至步骤三的示意图；

图4是本发明实施例的步骤四至步骤六的示意图；

图5是本发明实施例的坐标点模拟器的结构示意图；

图6是本发明实施例的坐标点模拟器用于外形扫描时的示意图。

附图标记说明：

1、重垂线模拟器，101、第一连接件，102、第二连接件，103、第一凹槽，2、扫描仪，3、第一标记点，4、第二标记点，5、车门，6、坐标点模拟器，61、底座，62、第一旋转座，63、第二旋转座，631、第二凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明实施例提供一种重心测量装置，主要包括重垂线模拟器1和供扫描仪2识别的标记点，重垂线模拟器1设有用于悬挂的第一连接件101以及供待测件连接的第二连接件102，第一连接件101与第二连接件102处于同一条直线上；将上述直线记为基准线，重垂线模拟器1设有第一凹槽103，基准线穿过第一凹槽103的槽底面；标记点包括第一标记点3和第二标记点4，至少两个第一标记点3设于第一凹槽103的槽底面，且各第一标记点3的中心均位于基准线上；第二标记点4用于固定在待测件的表面。

具体地，如图1至图3所示，重垂线模拟器1优选圆柱体，其中心线即为上述基准线。第一连接件101和第二连接件102分别设于重垂线模拟器1的两端，二者优选便于连接的吊环结构。第一标记点3优选三个，对应的，第一凹槽103的数量与第一标记点3的数量一致，即每个第一凹槽103的槽底面上分别设有一个第一标记点3，三个第一凹槽103设于重垂线模拟器1的侧面并以等距相隔的方式沿重垂线模拟器1的轴向排列，并且，各个第一凹槽103的槽口朝向一致，其目的是便于扫描仪2动态跟踪识别第一标记点3，减小测量误差。需要说明的是，上述第一凹槽103的数量也可少于第一标记点3的数量，即其中一个第一凹槽103的槽底面上设有多个第一标记点3，其产生的技术效果与本发明的优选实施例一致，此处不再赘述。

基于上述结构，借助三维激光扫描仪2，本发明实施例提供的重心测量装置通过模拟构造出待测件的重垂线，再依据“多条重垂线的交点即为重心”的原理即可找出待测件的重心，有效地克服了由于待测件晃动而造成的测量不便和测量精度低的缺点，并且，该重心测量装置使用时无需搭建专门的试验台架，从而投入成本低，测量效率高，操作方便快捷。

如图3至图4所示，本发明实施例还提供一种重心测量方法，以汽车的车门5作为待测件，具体包括如下步骤：

步骤一，将重垂线模拟器1的第一连接件101吊装固定，再将车门5与重垂线模拟器1的第二连接件102固定连接，使之处于自由悬挂状态；

步骤二，将若干个第二标记点4固定于车门5的正面或反面；

步骤三，将扫描仪2正对车门5的正面或反面，对重垂线模拟器1上的第一标记点3和待测件上的第二标记点4进行第一次动态跟踪识别，测量出第一标记点3和第二标记点4的中心坐标并传输至计算机，计算机根据第一标记点3的第一次所测坐标模拟构造出第一重垂线a，根据第二标记点4的第一次所测坐标模拟构造出第一坐标系；

步骤四，将待测件旋转一定角度，并继续使用重垂线模拟器1自由悬挂吊起；

步骤五，使用扫描仪2对第一标记点3和第二标记点4进行第二次动态跟踪识别，在此过程中，计算机先根据第二标记点4的第二次所测坐标模拟构造出第二坐标系，当第二坐标系与第一坐标系完全重合时，计算机再根据第一标记点3的第二次所测坐标模拟构造出第二重垂线b；

步骤六，计算机将第一重垂线a和第二重垂线b延长相交，得到的相交点o即为车门5的重心。

需要强调的是，在上述重心测量方法中，步骤四中车门5的旋转角度优选90°，其目的在于使计算机模拟构造出的第一重垂线a和第二重垂线b区分明显，便于计算出二者的交点。此外，为了提高测量的精度，步骤三和步骤五尽量在车门5静止时进行。

进一步地，在上述重心测量方法中，由于车门5是属于薄壁件，因而只有当扫描仪2正对车门5的正面或反面时，其才能跟踪识别到车门5的正面或反面上固定的第二标记点4，这就导致了标记点的可识别角度固定、范围过小，进而容易造成测量试验的失败或测量精度的降低。为此，本发明实施例提供的重心测量装置还包括坐标点模拟器6，第二标记点4设于坐标点模拟器6上。

具体地，如图5所示，坐标点模拟器6包括底座61、第一旋转座62以及第二旋转座63。底座61的顶端设有第一转轴，第一旋转座62设有供第一转轴伸入的第一轴孔，第一旋转座62通过第一轴孔与底座61的第一转轴转动连接；第二旋转座63优选圆柱体，其两端设有第二转轴，第一旋转座62远离底座61的一端设有两块相对设置的支撑板，支撑板上设有供第二转轴伸入的第二轴孔，第二旋转座63通过第二转轴与支撑板的第二轴孔转动连接，并且，第二旋转座63的旋转中心线垂直于第一旋转座62的旋转中心线；第二旋转座63的侧面设有第二凹槽631，第二凹槽631的槽底面与第二旋转座63的旋转中心线平齐，第二标记点4设于第二凹槽631的槽底面上，且第二标记点4的中心位于第一旋转座62的旋转中心线以及第二旋转座63的旋转中心线上。

基于上述结构，第一旋转座62和第二旋转座63显著地扩大了第二标记点4的可识别角度，使得扫描仪2的位置更加灵活多变。在上述重心测量试验中，试验人员将固定于车门5上的第二标记点4用坐标点模拟器6代替，当扫描仪2无法正对车门5的正面或反面时，试验人员只需旋转调整第一旋转座62和第二旋转座63，使第二凹槽631内的第二标记点4正对扫描仪2，即可保证扫描仪2对第二标记点4动态跟踪识别的成功率和准确率，进而提高测量试验的精度和效率。

另外，如图6所示，上述坐标点模拟器6还可以单独用于薄壁件的外形扫描：将至少三个坐标点模拟器6固定于薄壁件的正面或反面，且三个坐标点模拟器6不处于同一条直线上；旋转调整各个坐标点模拟器6的第一旋转座62和第二旋转座63，使得每个第二标记点4均正对扫描仪2；使用扫描仪2识别各个第二标记点4的位置并计算出相互间的距离，进行单幅点云扫描；不断更换扫描仪2的位置，围绕薄壁件的多个视角进行单幅点云扫描，与此同时，扫描仪2不断对每次识别到的数据加以拟合计算，使得每幅点云自动拼接到相应的位置，最终得出薄壁件完整的外形，在此过程中，第二标记点4随着试验人员对第一旋转座62和第二旋转座63的旋转调整，其始终正对着扫描仪2。由此，该坐标点模拟器6能够克服薄壁件的正反面在扫描时过渡范围小的难题，降低点云的拼接次数，减少误差的累积，提高测量的精度。

最后，需要指出的是，本发明实施例中的标记点可采用粘贴的方式固定，而坐标点模拟器6则可采用粘贴或磁力吸附的方式固定。

综上，本发明提供一种重心测量装置，该装置能够模拟出待测件的重垂线，再通过多条重垂线相交得出重心的位置，有效地克服了由于待测件晃动而造成的测量不便和测量精度低的缺点，并且投入成本低，测量效率高，操作方便快捷。

此外，本发明还提供了一种重心测量方法，具有简单方便、易于实施和推广等优点。

应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。