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    重庆时时彩后3直选技巧: 物体重心高度的测定方法及测定装置.pdf

    关 键 词:
    物体 重心 高度 测定 方法 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110256946.0

    申请日:

    2011.09.01

    公开号:

    CN102359847A

    公开日:

    2012.02.22

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01M 1/12申请日:20110901|||公开
    IPC分类号: G01M1/12 主分类号: G01M1/12
    申请人: 中联重科股份有限公司
    发明人: 曾光; 付玲; 王维金; 涂宏斌
    地址: 410013 湖南省长沙市岳麓区银盆南路361号
    优先权:
    专利代理机构: 北京润平知识产权代理有限公司 11283 代理人: 桑传标;李翔
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110256946.0

    授权公告号:

    102359847B||||||

    法律状态公告日:

    2013.10.16|||2012.04.04|||2012.02.22

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种物体的重心高度的测定方法,包括以下步骤:(a)用传送带形成在拐点(A)相交的第一平面(11)和第二平面(12);(b)物体的底面与传送带接触并随之运动,在第一翻转时刻确定经过拐点的第一垂线(l1),和在第二翻转时刻确定经过拐点的第二垂线(l2);(c)得到第一垂线和所述第二垂线的交点(G)即为重心。本发明还提供了利用该测定方法的测定装置。通过上述技术方案,利用简单的物理原理,两条过物体的重心的垂线的交点即可确定重心,通过结构简单的测定装置和操作简单的测定方法实现非接触式测量,不但提高了作业效率,而且大大提高了精度。

    权利要求书

    1: 一种物体的重心高度的测定方法, 其特征在于, 所述测定方法包括以下步骤 : (a) 用传送带形成第一平面 (11) 和第二平面 (12), 所述第一平面 (11) 和第二平面 (12) 在所述拐点 (A) 相交 ; (b) 所述物体的底面与所述传送带接触并随着所述传送带运动, 在所述物体从所述第 一平面 (11) 向所述第二平面 (12) 运动经过所述拐点 (A) 的第一翻转时刻确定经过所述拐 点 (A) 的第一垂线 (l1), 和在所述物体从所述第二平面 (12) 向所述第一平面 (11) 运动经 过第二翻转时刻确定经过所述拐点 (A) 的第二垂线 (l2) ; (c) 得到所述第一垂线 (l1) 和所述第二垂线 (l2) 的交点 (G) 即为重心。
    2: 根据权利要求 1 所述的测定方法, 其特征在于, 所述第一平面 (11) 与水平面夹角为 θ1, 所述第二平面 (12) 与水平面夹角为 θ2, 其中, θ1 < 45°, θ2 < 45°。
    3: 根据权利要求 1 所述的测定方法, 其特征在于, 所述第一翻转时刻和第二翻转时刻 为所述物体翻转过程的开始时刻。
    4: 根据权利要求 1 所述的测定方法, 其特征在于, 在步骤 (b) 中, 作所述物体在沿所述传送带方向的垂直截面的底边, 该底边位于所述传送带上, 并且 该底边的长为 L, 确定所述物体在所述第一翻转时刻的所述底边上的第一翻转点 (O1) 和在所述第二翻 转时刻的所述底边上的第二翻转点 (O2), 作过所述第一翻转点 (O1) 并与竖直方向夹角为 θ1 的第一直线 (n1), 和过所述第二翻 转点 (O2) 并与竖直方向夹角为 θ2 的第二直线 (n2), 所述第一直线 (n1) 和第二直线 (n2) 分 别与所述第一垂线 (l1) 和第二垂线 (l2) 相对应。
    5: 根据权利要求 4 所述的测定方法, 其特征在于, 所述第一翻转点 (O1) 和所述第二翻 转点 (O2) 分别为在所述第一翻转时刻和所述第二翻转时刻所述物体底边上与所述拐点 (A) 重合的点。
    6: 根据权利要求 4 所述的测定方法, 其特征在于, 在第一起始时刻, 所述物体位于第一起始位置, 在第二起始时刻, 所述物体位于第二起 始位置 ; 记录所述物体以第一速度 v1 从所述第一起始位置运动到所述拐点 (A) 并发生翻转的 第一时间 t1, 和所述物体以第二速度 v2 从所述第二起始位置运动到所述拐点 (A) 并发生翻 转的第二时间 t2。
    7: 根据权利要求 6 所述的测定方法, 其特征在于, 在所述第一起始时刻, 所述物体随所述传送带从所述第一平面 (11) 朝向所述第二平 面 (12) 运动, 在所述第二起始时刻, 所述物体随所述传送带从所述第二平面 (12) 朝向所述第一平 面 (11) 运动。
    8: 根据权利要求 6 所述的测定方法, 其特征在于, 在所述第一起始位置, 所述底边的远离所述拐点 (A) 的第一端点与所述拐点 (A) 的距 离为 L1, 在所述第二起始位置, 所述底边的远离所述拐点 (A) 的第二端点与所述拐点 (A) 的距 离为 L2。 2
    9: 根据权利要求 8 所述的测定方法, 其特征在于, 所述物体的底边的所述第一端点与所述第一翻转点 (O1) 之间的距离 D1 = L-v1×t1, 所述物体的底边的所述第二端点与所述第二翻转点 (O2) 之间的距离 D2 = L-v2×t3。
    10: 根据权利要求 9 所述的测定方法, 其特征在于, 所述重心高度 H = (L-D1-D2)/(tanθ1+tanθ2)。
    11: 根据权利要求 6 所述的测定方法, 其特征在于, 所述第一速度 v1 等于所述第二速度 v2。
    12: 根据权利要求 6 所述的测定方法, 其特征在于, 在所述拐点 (A) 处的传送带下方设 置压力传感器 (2), 根据该压力传感器 (2) 的检测值发生突变来确定所述第一翻转时刻和 第二翻转时刻。
    13: 根据权利要求 12 所述的测定方法, 其特征在于, 所述压力传感器 (2) 与计时器相连 以控制该计时器记录所述第一时间 t1 和第二时间 t2。
    14: 根据权利要求 4 所述的测定方法, 其特征在于, 利用图像拍摄装置获得所述物体的 垂直截面, 再测量该垂直截面的底边的长度。
    15: 根据权利要求 14 所述的测定方法, 其特征在于, 所述图像拍摄装置包括摄像机和 照相机。
    16: 一种物体的重心高度的测定装置, 其特征在于, 所述测定装置包括传送带, 该传送 带形成第一平面 (11) 和第二平面 (12), 所述第一平面 (11) 和第二平面 (12) 在所述拐点 (A) 相交。
    17: 根据权利要求 16 所述的测定装置, 其特征在于, 所述第一平面 (11) 与水平面夹角 为 θ1, 所述第二平面 (12) 与水平面夹角为 θ2, 其中, θ1 < 45°, θ2 < 45°。
    18: 根据权利要求 16 所述的测定装置, 其特征在于, 所述测定装置还包括图像拍摄装 置, 该图像拍摄装置用于获得所述物体在沿所述传送带方向的垂直截面。
    19: 根据权利要求 16 所述的测定装置, 其特征在于, 所述测定装置还包括压力传感器 (2), 该压力传感器 (2) 设置在所述拐点 (A) 处的传送带下方。

    说明书


    物体重心高度的测定方法及测定装置

        技术领域 本发明涉及物体的重心高度的测定方法, 具体地, 涉及一种物体的重心高度的非 接触的测定方法。本发明还涉及一种应用上述测定方法的测定装置。
         背景技术 物体的重心位置对于物体的运输和使用都有着重要的影响。特别地, 对于例如集 装箱等具有平底结构的大型物体, 由于其本身的体积和质量都很大, 而且又不能主动运动, 因此更加不易对其重心进行测定。
         目前, 用来测定物体的重心高度的方法主要有称重法、 悬挂法、 复摆法和平台称重 法等。上述方法为本领域公知方法, 为了简便起见, 此处并不对上述方法进行赘述, 只以最 常用的悬挂法和地面反力法为例进行详细介绍。图 1 和图 2 中以平底结构的物体为例对传 统方法进行介绍, 但是该方法并不仅限于平底结构的物体, 对于多种形状的物体均适用。
         如图 1 和图 2 所示, 首先在物体的一侧附装刚性划线板 ; 然后利用地磅测量出物体 的质量 M ; 将物体的第一端放在地磅上, 第二端用吊索吊起来, 并且该吊索垂直于水平面, 物体的接地点均在 BB’ 线上 ; 测量此时地磅上接地点的反作用力 R ; 测定吊索与物体接地点 之间的水平距离 d ; 即通过力矩公式计算出吊索与物体重心之间的水平距离 C = Rd/M ; 在 固定于物体一侧的划线板上划出与吊索水平距离为的 C 竖直线 l1, 该竖直线 l1 即为通过物 体重心的一条直线 ; 再将物体的第二端放在地磅上, 第一端用吊索吊起来, 并且该吊索垂直 于水平面, 物体接地端的接地点均在 BB’ 线上 ; 测量此时地磅上接地点的反作用力 R’ ; 测定 吊索与物体接地点之间的水平距离 d’ ; 即通过力矩公式计算出吊索与物体重心之间的水平 距离 C’ = R’ d’ /M ; 在固定于物体一侧的划线板上划出与吊索水平距离为的 C’ 竖直线 l2, 该竖直线 l2 即为通过物体重心的另一条直线 ; 上述两条竖直线 l1 和 l2 的交点即为物体重 心, 在物体位于地面时测量重心距离地面的高度即为物体的重心高度 h。
         需要说明的是, 上述划线板应该足够大, 从而使两条竖直线 l1 和 l2 能够在该划线 板上延长并相交于一点。
         另外, 可以在地磅上安置辅助装置从而限制物体悬挂时的接地点, 并且防止在悬 挂时, 物体接地的一端发生滑动, 导致测定结果出现误差。
         利用上述方法测定物体重心的高度存在很多问题。
         首先, 上述测定方法具有一定的危险性。由于上述测定过程需要用吊索将物体的 一端吊起, 因此容易造成物体侧向倾翻。
         其次, 上述方法的测定效率低。测定过程中需要的设备较多, 过程复杂, 其中包括 地磅和起重机等大型设备, 测定过程持续时间长。
         另外, 最重要的是, 测定结果的精度较难控制。 由于测定过程中吊索必需垂直于水 平面, 物体两端的接地点必须在一条直线上 ( 如图中的 BB’ 线 ), 所以需要反复调试, 很难满 足精度要求。而且确定重心的两条竖直线 l1 和 l2 的都是人工绘制, 因此存在人工误差。上 述这些误差都将会直接影响测量结果。
         并且, 不仅是以上详细介绍的测定方法, 现有技术中的各种方法大多适用于质量 较轻的物体, 而例如集装箱或大型工件等大型的平底结构的物体的重量通常要重得多, 因 此, 某些传统的测定物体重心的高度的方法甚至无法使用。 而且, 虽然利用上文所述的测定 方法可以测定大型的平底结构的物体的重心高度, 但是其存在问题会更加突出。 发明内容
         本发明的目的是提供一种物体的重心高度的测定方法, 该测定方法通过简单易行 的非接触地操作就可以较为精确地找到物体的重心。
         为了实现上述目的, 本发明提供一种物体的重心高度的测定方法, 其中, 所述测定 方法包括以下步骤 :
         (a) 用传送带形成第一平面和第二平面, 所述第一平面和第二平面在所述拐点相 交;
         (b) 所述物体的底面与所述传送带接触并随着所述传送带运动, 在所述物体从所 述第一平面向所述第二平面运动经过所述拐点的第一翻转时刻确定经过所述拐点的第一 垂线, 和在所述物体从所述第二平面向所述第一平面运动经过第二翻转时刻确定经过所述 拐点的第二垂线 ;
         (c) 得到所述第一垂线和所述第二垂线的交点即为重心。
         优选地, 所述第一平面与水平面夹角为 θ1, 所述第二平面与水平面夹角为 θ2, 其 中, θ1 < 45°, θ2 < 45°。
         优选地, 所述第一翻转时刻和第二翻转时刻为所述物体翻转过程的开始时刻。
         优选地, 在步骤 (b) 中, 作所述物体在沿所述传送带方向的垂直截面的底边, 该底 边位于所述传送带上, 并且该底边的长为 L ; 确定所述物体在所述第一翻转时刻的所述底 边上的第一翻转点和在所述第二翻转时刻的所述底边上的第二翻转点 ; 作过所述第一翻转 点并与竖直方向夹角为 θ1 的第一直线, 和过所述第二翻转点并与竖直方向夹角为 θ2 的第 二直线, 所述第一直线和第二直线分别与所述第一垂线和第二垂线相对应。
         优选地, 所述第一翻转点和所述第二翻转点分别为在所述第一翻转时刻和所述第 二翻转时刻所述物体底边上与所述拐点重合的点。
         优选地, 在第一起始时刻, 所述物体位于第一起始位置, 在第二起始时刻, 所述物 体位于第二起始位置 ; 记录所述物体以第一速度 v1 从所述第一起始位置运动到所述拐点并 发生翻转的第一时间 t1, 和所述物体以第二速度 v2 从所述第二起始位置运动到所述拐点并 发生翻转的第二时间 t2。
         优选地, 在所述第一起始时刻, 所述物体随所述传送带从所述第一平面朝向所述 第二平面运动 ; 在所述第二起始时刻, 所述物体随所述传送带从所述第二平面朝向所述第 一平面运动。
         优选地, 在所述第一起始位置, 所述底边的远离所述拐点的第一端点与所述拐点 的距离为 L1 ; 在所述第二起始位置, 所述底边的远离所述拐点的第二端点与所述拐点的距 离为 L2。
         优选地, 所述物体的底边的所述第一端点与所述第一翻转点之间的距离 D1 = L-v1×t1 ; 所述物体的底边的所述第二端点与所述第二翻转点之间的距离 D2 = L-v2×t3。优选地, 所述重心高度 H = (L-D1-D2)/(tanθ1+tanθ2)。
         优选地, 所述第一速度 v1 等于所述第二速度 v2。
         优选地, 在所述拐点处的传送带下方设置压力传感器, 根据该压力传感器的检测 值发生突变来确定所述第一翻转时刻和第二翻转时刻。
         优选地, 所述压力传感器与计时器相连以控制该计时器记录所述第一时间 t1 和第 二时间 t2。
         优选地, 利用图像拍摄装置获得所述物体的垂直截面, 再测量该垂直截面的底边 的长度。
         优选地, 所述图像拍摄装置包括摄像机和照相机。
         另外, 本发明提供一种物体的重心高度的测定装置, 其中, 所述测定装置包括传送 带, 该传送带形成第一平面和第二平面, 所述第一平面和第二平面在所述拐点相交。
         优选地, 所述第一平面与水平面夹角为 θ1, 所述第二平面与水平面夹角为 θ2, 其 中, θ1 < 45°, θ2 < 45°。
         优选地, 所述测定装置还包括图像拍摄装置, 该图像拍摄装置用于获得所述物体 在沿所述传送带方向的截面。 优选地, 所述测定装置还包括压力传感器, 该压力传感器设置在所述拐点处的传 送带下方。
         通过上述技术方案, 利用简单的物理原理, 两条过物体的重心的垂线的交点即可 确定重心, 通过结构简单的测定装置和操作简单的测定方法实现非接触式测量, 不但提高 了作业效率, 而且大大提高了精度。
         本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
         附图说明 附图是用来提供对本发明的进一步理解, 并且构成说明书的一部分, 与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明, 但并不构成对本发明的限制。在附图中 :
         图 1 是现有技术的测量物体重心高度方法的示意图 ;
         图 2 是根据图 1 所述的测量物体重心高度方法的俯视图 ;
         图 3 是根据本发明的优选实施方式的物体的第一翻转时刻的示意图 ;
         图 4 是根据本发明的优选实施方式的物体的第二翻转时刻的示意图 ;
         图 5 是根据本发明的优选实施方式的示意图。
         附图标记说明
         11 第一平面 12 第二平面
         2 压力传感器 l1 第一垂线
         l2 第二垂线 A 拐点
         O1 第一翻转点 O2 第二翻转点
         n1 第一直线 n2 第二直线
         θ1 第一平面与水平面夹角 θ2 第二平面与水平面夹角
         具体实施方式以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是, 此处所描 述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明, 并不用于限制本发明。
         在本发明的附图中, 箭头所示的方向为传送带的运动方向, 也就是物体的运动方 向。
         在本发明中, 为了用尽量简洁的语言进行描述, 同时便于本领域技术人员的理解, 因此需要对本文中的一些术语进行简要说明, 但是此处的解释和说明与该术语本身在本技 术领域中的通常的含义相比并不会产生矛盾和歧义。在本文中的坡面的 “拐点” 指两个由 传送带形成的平面的相交的边, 由于本发明的技术方案是对图像进行处理, 因此 “拐点” 即 指在从坡面的一侧所拍摄的图像中该边简化成一点 ; “翻转” 指物体的重心从坡面的一个面 移动到另一个面, 物体的底面从与一个面接触到与另一个面接触的过程, 也就是物体的重 心越过 “拐点” , “翻转时刻” 即指物体的重心越过 “拐点” 的时刻。
         在对本发明的技术方案进行详细介绍之前, 首先介绍本发明所依据的物理学原 理。根据静力学的原理可知, 当物体在沿坡面 2 运动时, 坡面 2 对物体的作用力 ( 包括垂直 于坡面 2 的压力的支撑力和沿坡面 2 的摩擦力 ) 的大小和方向与物体的重力方向相反, 从 而使物体受力平衡, 也就是说坡面 2 的作用力应当在过坡面 2 对物体的支撑点的竖直直线 上, 当物体的底面与一个面接触时, 接触的部分都对物体产生支撑, 因此并没有唯一的支撑 点, 但是无论如何, 该作用力的作用方向都应当过物体的重心。 当我们知道物体只受到重力 和作用力的作用并处于平衡状态时, 如果知道重心的位置, 我们就可以知道作用力的作用 方向和大小, 本发明正是逆向应用这一原理, 当物体只受到重力和作用力的作用并处于平 衡状态, 并且作用力作用点和作用方向已知, 那么重心就应该在过该支撑点的竖直直线上, 那么只需要找到两个符合上述条件的过支撑点的竖直直线就可以通过它们的交点确定重 心位置。
         本发明提供一种物体的重心高度的测定方法, 其中, 所述测定方法包括以下步 骤:
         (a) 用传送带形成第一平面 11 和第二平面 12, 所述第一平面 11 和第二平面 12 在 所述拐点 A 相交 ;
         (b) 所述物体的底面与所述传送带接触并随着所述传送带运动, 在所述物体从所 述第一平面 11 向所述第二平面 12 运动经过所述拐点 A 的第一翻转时刻确定经过所述拐点 A 的第一垂线 l1, 和在所述物体从所述第二平面 12 向所述第一平面 11 运动经过第二翻转 时刻确定经过所述拐点 A 的第二垂线 l2 ;
         (c) 得到所述第一垂线 l1 和所述第二垂线 l2 的交点 G 即为重心。
         根据图 3 至图 5, 上述技术方案利用传送带形成第一平面 11 和第二平面 12, 这样 通过传送带的运行, 就能带动传送带上的物体沿着第一平面 11 和第二平面 12 运动, 首先确 定物体两次经过拐点 A 的翻转时刻的过重心的垂线, 两垂线的交点即为物体的重心。
         上述测定方法操作简单, 不但降低了测定方法和所使用装置的复杂性, 而且大大 提高了精确度。 通过上述技术方案, 利用简单的物理原理, 两条过物体的重心的垂线的交点 即可确定重心, 通过结构简单的测定装置和操作简单的测定方法实现非接触式测量, 不但 提高了作业效率, 而且大大提高了精度。
         优选地, 所述第一平面 11 与水平面夹角为 θ1, 所述第二平面 12 与水平面夹角为θ2, 其中, θ1 < 45°, θ2 < 45°。
         上述给出了第一平面 11 和第二平面 12 与水平面夹角的优选范围。 从理论上来说, 第一平面 11 和第二平面 12 之间的夹角越大, 测量精度越高, 但是如果平面的坡度过大就会 使物体沿传送带方向的摩擦力减小, 而物体沿传送带方向的重力分量增大, 从而给物体随 传送带在坡面上运动带来困难 . 而且两个平面在拐点 A 处的夹角过大会造成物体的剧烈翻 转动作, 很可能由于翻转动作过于剧烈而影响测量结果的精度。因此需要合理地选择第一 平面 11 和 / 或第二平面 12 的倾斜角度因此两个平面与水平面的夹角优选地都小于 45°, 更优选地, 如图 3 至图 5 所示 θ1 = 15°, θ2 = 5°。
         优选地, 所述第一翻转时刻和第二翻转时刻为所述物体翻转过程的开始时刻。
         当物体随传送带运动到拐点 A 并开始绕拐点 A 旋转时, 看起来只有拐点 A 支撑物 体, 但是此时重心并不在过拐点 A 的竖直直线上, 这种情况属于运动力学的研究范畴, 并不 符合上述物理原理, 我们在这里不讨论。而且, 当物体翻转之前, 虽然由坡面 2 支撑, 但无法 找到唯一支撑点, 在物体开始翻转的过程中, 重心又不在过支撑点的竖直直线上。 在物体刚 开始翻转时, 只有拐点 A 作为坡面 2 对物体的支撑点, 而且物体还没有开始旋转运动, 此时 重心还在过支撑点的竖直直线上, 与上述物理原理的条件相符 ; 在物体越过拐点 A 从而使 翻转结束的时刻, 此时物体的底面越过拐点 A 的部分全都压在另一个平面上, 因此此时物 体并不是由一个支撑点来支撑。因此, 本发明的技术方案中所指的翻转时刻包括翻转过程 的开始时刻。 优选地, 在步骤 (b) 中, 作所述物体在沿所述传送带方向的垂直截面的底边, 该底 边位于所述传送带上, 并且该底边的长为 L ; 确定所述物体在所述第一翻转时刻的所述底 边上的第一翻转点 O1 和在所述第二翻转时刻的所述底边上的第二翻转点 O2 ; 作过所述第一 翻转点 O1 并与竖直方向夹角为 θ1 的第一直线 n1, 和过所述第二翻转点 O2 并与竖直方向夹 角为 θ2 的第二直线 n2, 所述第一直线 n1 和第二直线 n2 分别与所述第一垂线 l1 和第二垂线 l2 相对应。
         如图 5 所示, 在上述的本发明的优选实施方式中, 为了便于实现本发明的目的, 首 先需要作物体的一个垂直截面, 并测量该垂直截面的底边的长度, 下文所述的作图都是基 于该底边的基础上进行。但是需要说明的一点就是, 只要该垂直截面的底边的选取是任意 的, 只需符合该垂直截面的底边在传送带上即可, 这是因为所需的第一翻转点 O1 和第二翻 转点 O2 都是物体上与拐点相交的。而且, 该垂直截面的形状等并不重要, 本发明的测量方 法所需要的只是该垂直截面的底边的长度。
         在相应的第一翻转时刻和第二翻转时刻, 重心位于过第一翻转点 O1 和第二翻转点 O2 的所述第一垂线 l1 和第二垂线 l2 上。具体地, 例如在第一翻转时刻, 第一垂线 l1 应当过 第一翻转点 O1, 并且与物体的底面之间的夹角与第一平面 11 与水平面的夹角相关, 在第二 翻转时刻与上述情况和原理相同, 此处不再赘述。
         由于第一垂线 l1 和第二垂线 l2 相对于物体的位置关系可以通过第一翻转点 O1 和 第二翻转点 O2, 以及第一平面 11 和第二平面 12 与水平面夹角来确定。因此, 为了将上述第 一垂线 l1 和第二垂线 l2 投映到同一个平面上, 相对于上述所做的物体的垂直截面的底边做 出与第一垂线 l1 和第二垂线 l2 相对应的第一直线 n1 和第二直线 n2, 该第一直线 n1 和第二 直线 n2 相交所得的交点即为重心。
         优选地, 所述第一翻转点 O1 和所述第二翻转点 O2 分别为在所述第一翻转时刻和所 述第二翻转时刻所述物体底边上与所述拐点 A 重合的点。
         对第一翻转点 O1 和所述第二翻转点 O2 进行进一步明确的定义。但是在实际测量 中, 由于第一平面 11 和第二平面 12 并不一定在拐点 A 处形成突出的棱角, 或者由于测量误 差等, 第一翻转点 O1 和所述第二翻转点 O2 可能并不是一个单独的点, 而是一小段线段范围 上的点, 但是细小的误差并不会对最终测量值有太大影响。
         优选地, 在第一起始时刻, 所述物体位于第一起始位置, 在第二起始时刻, 所述物 体位于第二起始位置 ;
         记录所述物体以第一速度 v1 从所述第一起始位置运动到所述拐点 A 并发生翻转 的第一时间 t1, 和所述物体以第二速度 v2 从所述第二起始位置运动到所述拐点 A 并发生翻 转的第二时间 t2。
         优选地, 所述物体随所述传送带从所述第一平面 11 朝向所述第二平面 12 运动,
         在所述第二起始时刻, 所述物体随所述传送带从所述第二平面 12 朝向所述第一 平面 11 运动。
         优选地, 在所述第一起始位置, 所述底边的远离所述拐点 A 的第一端点与所述拐 点 A 的距离为 L1,
         在所述第二起始位置, 所述底边的远离所述拐点 A 的第二端点与所述拐点 A 的距 离为 L2。
         在本优选实施方式中, 定义了第一起始时刻和第二起始时刻, 分别为物体从第一 平面 11 和第二平面 12 上开始朝向拐点 A 运动的时刻, 也就是第一时间 t1 和第二时间 t2 开 始计算的起点时刻。另外还定义了第一起始位置和第二起始位置, 指在第一起始时刻和第 二起始时刻物体的第一端点和第二端点距离拐点 A 的距离。也就是说, 以某一时刻为计时 起始时刻, 计算物体从这一时刻开始运动到发生翻转的时间, 物体的运动速度, 以及物体起 始时刻远离拐点 A 的端点距离拐点 A 的距离。
         优选地, 所述物体的底边的所述第一端点与所述第一翻转点 O1 之间的距离 D1 = L-v1×t1,
         所述物体的底边的所述第二端点与所述第二翻转点 O2 之间的距离 D2 = L-v2×t2。 T2 ?
         在图 5 中, 以第一端点与第一翻转点 O1 之间的距离 D1 为例, 通过 v1×t1 可以计算 出第一端点在第一时间 t1 内运动的距离, 到第一时间的 t1 终止时刻发生了翻转, 而此时第 一端点仍然位于第一平面 11 上, 因此 L-v1×t1 即可求出第一端点与第一翻转点 O1 之间的 距离。第二端点与所述第二翻转点 (O2) 之间的距离 D2 的计算同理, 不再赘述。
         优选地, 所述重心高度 H = (L-D1-D2)/(tanθ1+tanθ2)。
         根据图 5 所示, 根据几何原理可知, 第一直线 n1 与竖直方向的夹角为 θ1, 第二直 线 n2 与竖直方向的夹角为 θ2, 因此重心高度 H×(tanθ1+tanθ2) 就可以得到第一直线 n1 和第二直线 n2 在物体底边上所截线段的长度, 也就是第一翻转点 O1 和第二翻转点 O2 之间 的距离 L-D1-D2, 通过等式变形即可得出上述计算公式。
         优选地, 所述第一速度 v1 等于所述第二速度 v2。
         上述第一速度 v1 和第二速度 v2 只需通过控制传送带的运行速度即可设置, 这样不但能够使物体的第一翻转点 O1 和第二翻转点 O2 的测量的条件相同, 提高测量的准确性和精 度, 而且便于计算。
         优选地, 在所述拐点 A 处的传送带下方设置压力传感器 2, 根据该压力传感器 2 的 检测值发生突变来确定所述第一翻转时刻和第二翻转时刻。
         在第一翻转时刻和第二翻转时刻, 物体只受重力和拐点 A 的作用力, 因此拐点 A 处 的受力在此时发生了突变。为了更好地确定翻转时刻, 本实施方式在拐点 A 处的传感器 2 下方设置压力传感器 2, 当物体在拐点 A 发生翻转时该压力传感器 2 能够检测到压力值的突 变。
         优选地, 所述压力传感器 2 与计时器相连以控制该计时器记录所述第一时间 t1 和 第二时间 t2。本实施方式中压力传感器 2 的设置的目的就是为了更好地检测翻转时刻, 因 此可以将该压力传感器 2 与计时器连接直接控制时间的测定, 或者与控制器连接, 再通过 该控制器与计时器连接测定时间。
         优选地, 利用图像拍摄装置获得所述物体的垂直截面, 再测量该垂直截面的底边 的长度。 对于截面形状规则或者一致的物体, 例如矩形体或者立方体等, 其侧面形状即为截 面形状, 而对于截面形状不规则的物体, 尤其是体积和重量较大的物体, 常常难以确定其截 面的形状和尺寸。在本实施方式中, 利用图像拍摄装置来获取截面, 其原理就如同投影一 样, 从侧面正对着被测物体进行拍摄, 这样所拍摄的物体边缘轮廓即为该物体的最大的截 面, 再在图像上测量该截面的底边的长度?;箍梢栽谂纳愕耐枷裆现苯咏猩衔乃龅淖?图处理过程求出重心, 最后再利用图像尺寸和实际尺寸的比例关系确定实际尺寸。利用这 种方法不但较为简单易操作, 而且精确度较高。
         优选地, 所述图像拍摄装置包括摄像机和照相机。上述图像拍摄装置的优选实施方式。 另外, 也可以将上述各优选实施方式进行任意的组合应用。 例如, 利用压力传感器 2 控制图像拍摄装置的开启, 这样就能直接在翻转时刻拍摄到物体的截面和翻转点, 这样直 接在图像上测量翻转点距离相应端点的距离即可, 而不需要测量物体从第一 / 第二起始位 置运动到翻转时刻的时间和运动速度再进行计算。
         需要说明的是, 在本发明的上述方法中, 其关键在于获得垂直截面的底边的长度, 该垂直截面的形状等并不重要。对于该垂直截面不规则的物体, 可以通过上述的优选实施 方式获得垂直截面, 既可以测量出该垂直截面的底边的长度从而利用本发明的测定方法, 也可以直接在该垂直截面的图像上利用本发明的测定方法获得重心高度。
         另外, 本发明还提供一种物体的重心高度的测定装置, 其中, 所述测定装置包括传 送带, 该传送带形成第一平面 11 和第二平面 12, 所述第一平面 11 和第二平面 12 在所述拐 点 A 相交。
         如图 3 至图 5 所示, 本发明的测定装置能够用来实现本发明的测定方法, 利用传送 带简单地形成第一平面 11 和第二平面 12, 在测定时将物体置于传送带上, 物体具有与传送 带接触的底面并随传送带运动, 利用物理原理 ( 上文中已经进行了详细的介绍, 此处不再 赘述 ) 来对平底结构的物体的重心高度进行测量, 通过简单的结构和操作即可获得精度较 高的测量结果。并且, 本测量装置通过上述测量方法进行测量, 此处不再赘述。
         优选地, 所述第一平面 11 与水平面夹角为 θ1, 所述第二平面 12 与水平面夹角为
         θ2, 其中, θ1 < 45°, θ2 < 45°。
         上述给出了第一平面 11 和第二平面 12 与水平面夹角的优选范围。根据本发明的 测量装置所应用的测量方法的原理, 从理论上来说, 第一平面 11 和第二平面 12 之间的夹 角越大, 测量精度越高, 但是如果平面的坡度过大就会使物体沿传送带方向的摩擦力减小, 而物体沿传送带方向的重力分量增大, 从而给物体随传送带在坡面上运动带来困难 . 而且 两个平面在拐点 A 处的夹角过大会造成物体的剧烈翻转动作, 很可能由于翻转动作过于剧 烈而影响测量结果的精度。因此需要合理地选择第一平面 11 和 / 或第二平面 12 的倾斜角 度因此两个平面与水平面的夹角优选地都小于 45°, 更优选地, 如图 3 至图 5 所示 θ1 = 15°, θ2 = 5°。
         优选地, 所述测定装置还包括图像拍摄装置, 该图像拍摄装置用于获得所述物体 在沿所述传送带方向的垂直截面, 再测量该垂直截面的底边的长度。
         对于截面形状规则或者一致的物体, 例如矩形体或者立方体等, 其侧面形状即为 截面形状, 而对于截面形状不规则的物体, 尤其是体积和重量较大的物体, 常常难以确定其 截面的形状和尺寸。 在本实施方式中, 利用图像拍摄装置来获取截面, 其原理就如同投影一 样, 从侧面正对着被测物体进行拍摄, 这样所拍摄的物体边缘轮廓即为该物体的最大的截 面, 测量该截面的底边长度即为所需的底边长度?;箍梢栽谂纳愕耐枷裆现苯咏猩衔乃?述的作图处理过程求出重心, 最后再利用图像尺寸和实际尺寸的比例关系确定实际尺寸。 利用这种方法不但较为简单易操作, 而且精确度较高。 优选地, 所述测定装置还包括压力传感器 2, 该压力传感器 2 设置在所述拐点 A 处 的传送带下方。
         根据本发明的测量装置所应用的测量原理, 在第一翻转时刻和第二翻转时刻, 物 体只受重力和拐点 A 的作用力, 因此拐点 A 处的受力在此时发生了突变。为了更好地确定 翻转时刻, 本实施方式在拐点 A 处的传感器 2 下方设置压力传感器 2, 当物体在拐点 A 发生 翻转时该压力传感器 2 能够检测到压力值的突变。
         根据本发明所述的测定方法, 对于所述物体的垂直截面的形状不规则导致底边长 度难以测量的情况, 通常需要首先获得该垂直截面。 该垂直截面既可以绘制在纸等媒介上, 也可以处理为数字式的图片文件, 因此本发明的优选实施方式既适用人工处理又便于计算 机图像处理。在获取该适当的垂直截面之后, 按照本发明的优选实施方式进行作图和计算 即可。
         以上仅结合附图对本发明的一种优选实施方式进行示例性的介绍, 而并不对本发 明进行限制。
         通过上述测定装置和测定方法, 可以简单地实现对物体的重心高度的非接触式测 量, 作业效率高, 测定结果精度较高。下面对以图像拍摄装置来获取该垂直截面的底边时, 测定结果的误差范围进行分析, 以下的误差分析仅为了说明。
         传送带以一定的速度 v 运转, 图像拍摄装置 1 的拍摄时间间隔或者帧间隔为 Δt, 第 一垂线 l1 与第二垂线 l2 之间的夹角 θ = θ1+θ2, 第一垂线 l1 或第二垂线 l2 的最大偏移为 v×Δt, 根据几何关系可知, 重心高度在第一垂线 l1 上的最大偏移量 Δh1 = v×Δt/tgθ = v×Δt/tg(θ1+θ2), 重心高度在第二垂线 l2 的最大偏移量 Δh2 = v×Δt/sinθ = v×Δt/ sin(θ1+θ2), 因此, 最终测定结果的重心高度的最大偏移量 Δh = Δh1+Δh2 = v×Δt×(1/
         tg(θ1+θ2)+1/sin(θ1+θ2))。
         当物体随着传送带以 v = 15m/s 的速度在与水平面夹角为 θ1 = 15°的第一平 面 11 和与水平面夹角为 θ2 = 5°的第二平面 12 上运动进行试验时, 使用 1420 万像素, 每 秒可拍 15 张照片 ( 即快门速度 1/15s) 的照相机拍摄试验过程, 测得重心高度最大偏移为 6.076mm。
         当物体随着传送带以 v = 15m/s 的速度在与水平面夹角为 θ1 = 15°的第一平面 11 和与水平面夹角为 θ2 = 5°的第二平面 12 上运动进行试验时, 使用分辨率 1920×1080, 每秒 20 帧的摄像机拍摄试验过程, 测得重心高度最大偏移为 4.477mm。
         当物体随着传送带以 v = 15m/s 的速度在与水平面夹角为 θ1 = 15°的第一平面 11 和与水平面夹角为 θ2 = 5°的第二平面 12 上运动进行试验时, 使用分辨率 1624×1124, 每秒 30 帧的摄像机拍摄试验过程, 测得重心高度最大偏移为 2.933mm。
         以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式, 但是, 本发明并不限于上述实 施方式中的具体细节, 在本发明的技术构思范围内, 可以对本发明的技术方案进行多种简 单变型, 这些简单变型均属于本发明的?;し段?。
         另外需要说明的是, 在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征, 在不矛 盾的情况下, 可以通过任何合适的方式进行组合, 为了避免不必要的重复, 本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。 此外, 本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合, 只要其不违背本 发明的思想, 其同样应当视为本发明所公开的内容。
        

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