一种高精度同轴调整装置

摘要

本发明涉及一种高精度同轴调整装置，属于角度计量领域。其包括：同轴调整基准、高精度旋转定位轴系1、五维调整机构2、激光定位器3和精密转台4；精密转台4的中心有中心定位孔。在同轴基准建立阶段，精密转台4固定于水平工作平台上；同轴调整基准安装在精密转台4上。高精度旋转定位轴系1安装于精密转台4中心定位孔上。在同轴调整工作阶段，将高精度旋转定位轴系1拆除，将五维调整机构2安装在精密转台4中心定位孔上；被测物100安装在五维调整机构2上；激光定位器3安装在被测物100上。本发明提出的装置具有原理简单、测量精度高、调整效率高且调整数据能够实时输出等优点，为室内GPS、激光跟踪仪等精密仪器的测角精度的校准提供极大便利。

主权项

一种高精度同轴调整装置，其特征在于：包括同轴调整基准、高精度旋转定位轴系(1)、五维调整机构(2)、激光定位器(3)和精密转台(4)；精密转台(4)的中心有中心定位孔；所述同轴调整基准由结构相同的3个定位基准盒(5)组成；所述定位基准盒(5)包括：基准盒转角支架(8)、第一位置传感器(9)、第二位置传感器(10)、2个位置传感器航空接头(11)和2个位置传感器安装盒(12)；基准盒转角支架(8)的作用是固定位置传感器安装盒(12)，并保证第一位置传感器(9)和第二位置传感器(10)的中心连线与精密转台(4)之间有一定的安装倾角，所述安装倾角的取值范围为[30°,60°]；第一位置传感器(9)和第二位置传感器(10)分别固定于对应位置传感器安装盒(12)内部；2个位置传感器航空接头(11)分别固定在对应位置传感器安装盒(12)上，2个传感器航空接头(11)分别与第一位置传感器(9)和第二位置传感器(10)连接，其作用是通过传感器航空接头(11)实现第一位置传感器(9)和第二位置传感器(10)与外部设备之间的通信；所述高精度旋转定位轴系(1)包括：底部定位法兰(13)、精密定位轴(14)、下轴承盖(15)、下端精密轴承(16)、轴承外圈(17)、上端精密轴承(18)、上轴承盖(19)、轴承锁紧螺母(20)、定位轴系激光器安装块(21)、垂直支架(23)和2个定位轴系激光器(22)；利用底部定位法兰(13)将精密定位轴(14)固定于精密转台(4)的中心定位孔上，下端精密轴承(16)和上端精密轴承(18)组成精密轴承组；精密轴承组安装于精密定位轴(14)和轴承外圈(17)之间，实现轴承外圈(17)与精密定位轴(14)的相对转动；轴承锁紧螺母(20)用于对精密定位轴(14)、下端精密轴承(16)和上端精密轴承(18)施加预紧力；2个定位轴系激光器(22)竖直排列，并分别通过一个定位轴系激光器安装块(21)固定在垂直支架(23)上；垂直支架(23)与轴承外圈(17)固定连接；所述五维调整机构(2)为圆台形调整装置，其作用是在三维直角坐标系下，对被测物(100)进行X轴、Y轴和Z轴方向位移调整，以及对被测物(100)绕X轴方向俯仰角α、绕Y轴方向俯仰角β进行调整，从而实现X、Y、Z、α和β五个维度的位姿调整，使被测物(100)的轴线调整至与基准轴线同轴；所述激光定位器(3)包括：2个竖直安装板(28)、旋转头安装法兰(29)、连接盘(30)、2个激光器安装块(25)、2个激光器(24)和2个配重块(26)；2个竖直安装板(28)分别安装在旋转头安装法兰(29)下底面的两端；连接盘(30)安装在旋转头安装法兰(29)上表面，并且旋转头安装法兰(29)与连接盘(30)同轴；2个激光器(24)竖直排列，并分别通过1个激光器安装块(25)固定在一个竖直安装板(28)上；另一个竖直安装板(28)上安装有2个配重块(26)，其作用是配重；所述高精度同轴调整装置的工作过程包括2个阶段，分别是：同轴基准建立阶段和同轴调整工作阶段；在同轴基准建立阶段，精密转台(4)固定于水平工作平台上；同轴调整基准安装在精密转台(4)上；高精度旋转定位轴系(1)安装于精密转台(4)中心定位孔上；在同轴调整工作阶段，将高精度旋转定位轴系(1)从精密转台(4)上拆除，将五维调整机构(2)安装在精密转台(4)中心定位孔上；被测物(100)安装在五维调整机构(2)上；激光定位器(3)安装在被测物(100)上，并保证精密转台(4)、被测物(100)和激光定位器(3)同轴；所述同轴基准建立阶段的工作过程为：利用底部定位法兰(13)将精密定位轴(14)固定于精密转台(4)中心定位孔上；高精度旋转定位轴系(1)通过精密定位轴(14)的底端与精密转台(4)中间定位孔的精密配合将精密转台(4)转轴中心引出，并通过对精密定位轴(14)、下端精密轴承(16)和上端精密轴承(18)施加预紧力来保证轴承外圈(17)的旋转轴与精密定位轴(14)轴线重合；2个定位轴系激光器(22)分别通过一个定位轴系激光器安装块(21)固定在垂直支架(23)上；垂直支架(23)与轴承外圈(17)固定连接；当轴承外圈(17)旋转时定位轴系激光器(22)扫描出锥面，锥面的轴线与精密转台(4)中心轴线重合，从而以定位轴系激光器(22)扫描出的激光为基准调整3个定位基准盒(5)的径向位置；3个定位基准盒(5)经调整后，3个定位基准盒(5)内部的6个位置传感器分两层分布，每层的3个位置传感器中心位置确定一个圆心，2个圆心的连线确定一条轴线，该轴线称为基准轴线；调整所述基准轴线的位置，使其与精密转台(4)轴线重合；经过上述步骤的操作，完成同轴基准建立过程；所述同轴调整工作阶段的工作过程为：将激光定位器(3)固定安装到被测物(100)的旋转头上；然后将被测物(100)安装在五维调整机构(2)上，并保证精密转台(4)、被测物(100)和激光定位器(3)同轴；当被测物(100)旋转时，激光定位器(3)上的2个激光器(24)扫出以被测物(100)的转轴为轴线的两个锥面，此时如果被测物(100)转轴与精密转台(4)转轴不重合，激光不会同时打在6个位置传感器的零位上；通过调整五维调整机构，使得6个位置传感器数据输出为零，实现被测物(100)的转轴与精密转台(4)的转轴重合；通过上述步骤的操作，完成同轴调整工作。