Mesure du centre de gravité

Qu'est-ce que le centre de gravité ?

Le centre de gravité (CG), également connu sous le nom de centre de masse, représente la position moyenne du poids ou de la masse d'un objet dans l'espace et est obtenu en faisant la moyenne de sa répartition de poids. Le centre de gravité représente également le point d'équilibre d'un objet et, suspendre un objet à son centre de gravité assure un équilibre parfait. L'application d'une force directement au centre de gravité entraîne une translation pure, tandis que l'application d'une force décentrée fait tourner l'objet autour de son centre de gravité. 

Lors du processus de conception des avions, des engins spatiaux et même des automobiles, le calcul du centre de gravité est crucial, car il influence considérablement la stabilité de l'avion et les performances de ces véhicules. Dans l'industrie aérospatiale, il est impératif que la mesure du centre de gravité soit précise, car elle a un impact sur la dynamique de vol, la stabilité et le rendement énergétique. Par exemple, aligner la direction de poussée d’une turbine de fusée afin qu’elle passe précisément par le centre de gravité de la fusée ou de l’avion est essentiel pour réaliser un vol rectiligne.

Comment les capteurs sont-ils utilisés dans les balances à centre de gravité ?

Le centre de gravité peut être calculé à l'aide de la formule CoG = (ΣD* W) / ΣW, où CoG représente l'emplacement du centre de gravité. Cette formule consiste à additionner le produit de la distance et du poids, puis à le diviser par la somme de tous les poids.  Le centre de gravité est indiqué par des coordonnées. Dans la direction x, la formule peut s'écrire CoGx = (ΣDx* W) / ΣW. De même, dans la direction y, la formule est représentée par CoGy = (ΣDy* W) / ΣW.

Le centre de gravité d'un objet peut être mesuré à l'aide d'une balance multi-capteurs, utilisant généralement une balance à quatre ou trois cellules de charge. L'objet est positionné sur la plate-forme de la balance au centre de gravité et le poids de l'objet est mesuré individuellement par les capteurs de pesée situés à chacun des quatre coins de la balance. Les positions des quatre cellules de pesée par rapport à l'origine sont utilisées pour calculer la somme des moments, qui est ensuite divisée par le poids total de l'objet pour déterminer les coordonnées x et y du centre de gravité.

Pour calculer la coordonnée de l'axe x :
Axe X = (W1X1 + W2X2 + W3X3 + W4X4)/(W1+W2+W3+W4)

Pour calculer la coordonnée de l'axe y :

Axe Y = (W1Y1 + W2Y2 + W3Y3 + W4Y4)/(W1+W2+W3+W4)

REMARQUE : La notation « F » (Force) dans le diagramme de droite est équivalente au « W » (poids) dans les formules ci-dessus.

De même, le processus peut être répété après avoir fait pivoter l’objet de 90 degrés pour calculer le centre de gravité dans les 4 autres plans cartésiens. Ce processus itératif garantit une mesure plus précise du centre de gravité. 

Pour les objets volumineux, tels qu'un drone VTOL ou une capsule aérospatiale, nous vous recommandons d'utiliser des cellules de pesée de la série LCF avec l'équipement du centre de gravité. Les cellules de pesée de type Pancake sont fréquemment utilisées dans les applications de mesure de force car leur profil bas et leur forme en forme de pancake les rendent faciles à installer dans un espace limité. Les cellules de pesée sont disponibles dans une large gamme de capacités allant de 25 lb à 100 000 livres, en acier inoxydable ou en aluminium anodisé.

Pour les petits objets, tels qu'une pale d'hélice, nous recommandons un capteur plus petit mais fiable et précis : la série de cellule de pesée miniature en S LSB20x, qui fait partie d'une gamme très précise et polyvalente de cellules de pesée miniatures de type S avec une protection robuste contre les surcharges, des capacités uniques et une plage de capacité allant de 10 grammes à 100 lb.

Fonctionnement:

1. Installation : montez les cellules de pesée à égale distance sur les quatre coins de l'équipement de mesure du centre de gravité, en garantissant un alignement correct et une fixation sécurisée. Nous proposons les services de notre laboratoire d'étalonnage de charge accrédité A2LA pour garantir que nos capteurs sont expédiés avec un étalonnage approprié.

2. Installation du conditionneur de signal : Les capteurs de cellule de charge sont connectés à un conditionneur de signal analogique ou numérique. Il permet de connecter le capteur mV/V du capteur de poids à un système d'acquisition de données (DAQ) ou un automate.

3. Intégration et collecte de données : intégrez les conditionneurs de signaux au système d'acquisition de données pour une surveillance et une analyse en temps réel à l'aide du  logiciel de test et de mesure SENSIT™.  Les données collectées à partir du centre de gravité par la cellule de pesée peuvent ensuite être utilisées pour déterminer le centre de gravité selon les formules ci-dessus.