基于单片机质量重心检测平台设计

　　非匀质、异形物体产品的质量、重心检测方法，运用空间平行力系平衡的理论，通过非电量传感器的信号转换和基于单片机技术的数据采集、处理电路的硬件设计，以及对数据进行分析、计算、判断、储存、打印的软件设计，实现质量、重心智能化检测，替代了原来简单的吊线法检测，不仅提高了检测工作效率，而使测量精度提高。

　　1基本原理

　　质量是作用在物体上的重力值。重心是重力作用在物体上作用点的空间位置。将物体置于一个平行空间力系中，当作用于该物体上的力处于平衡状态时，空间坐标系力系中各作用力在坐标轴上的投影之和为零，各作用力对各坐标轴的力矩之和为零，公式表达为：

　　例如，被测物体的质量G和重心(X、Y、Z)未知，现将该物体置于一块匀质的、规则的平板上，并建立空间坐标系，如图1，平板是匀质的标准几何体，其质量g和重心坐标值(a、b)为已知，在平板下面有三个测力点，其坐标值为已知，分别为(a、、b、)、(a，、玩)(a:、b3)三个测力点的力值Fl、F:、F3将因被测物体的质量、重心位置的不同而变化。当被测物体在平行力系坐标中达到平衡时，下列式子是成立的。

　　由上述(1)、(2)、(3)、(4)可知，三个测力点力值测得，就可计算出该物体的质量G和重心(x、Y、Z)。

　　2总体组成及关键点

　　2.1根据上述测量原理我们设计了一个检测平台，该平台由托盘部分、前面板部分、后面板部分，控制电路部分等组成。托盘由水平调节、平板及传感组成，它用来承载被测物体。前面板包括显示屏、键盘、指示灯等，通过它们来操作平台。后面板安装有串行通讯接口及打印机接口，控制电路安装在托盘下部，其设计方法见第3节。

　　2.2为保证测量精度我们精心设计了托盘部分，其结构示意图见图2，水平调节器用来调节平台上建立的坐标系与平板和被测物体重力方向的平行关系，从而实现建立空间平行力系作用力平行的要求，平板用来克服被测物体表面不平带来的影响，在压力传感器的选择上，要求其温度特性、线性、灵敏度及一致性良好，根据被测物体质量(续12.Zkg)，选择其满量程为15kg，输出ZmV/V。

　　3硬件电路设计

　　为实现智能化检测，基于单片机技术设计了一套数据采集、处理的硬件电路，其电路方框图如图3。

　　3.1前端输人通道三路压力传感器微弱的电压信号通过各自的两级放大器经过滤波后，转换成单极性。一sv范围的电压送至MCU的ACHL一ACHZ通道。

　　3.2本电路的核心控制部件为MCU采用8位单片机AD林cslZ芯片，在本电路中其所用功能见图3。