CN106705821A - 一种回转轴系正交性测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于精密测量技术领域，具体涉及一种回转轴系正交性测量方法及装置。该装置包括测量平台、回转机构底座、方位回转轴、U型架、I标准球、俯仰回转轴、II标准球、高精度指示表、指示表支架、指示表底座。标准球采用直径25mm钢球，钢球圆度0.1μm。高精度指示表采用高精度电感传感器，测量准确度为0.1μm。利用上述标准对俯仰轴跨距200mm的正交轴系进行测量，通过理论计算能够得到两正交轴系的正交性测量准确度达到0.2″。

Description

一种回转轴系正交性测量方法及装置

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，具体涉及一种回转轴系正交性测量方法及装置。

背景技术

在精密惯性测试设备、精密仪器等领域，经常用到多轴精密回转轴系，为了提高设备和仪器的测量准确度，需要准确测量轴系之间的正交性，以此为依据对测量设备机械结构进行调整或补偿。

目前，对于单个轴系的回转精度有成熟的检测方法及手段，对于多个轴系正交性而言，也有相应的验收检测方法，即采用自准直原理将两个或多个回转轴系的轴线引出，计算轴线的夹角即可得出轴系之间的正交性。由于上述方法测量效率较低，且不能为实时调整提供实时测量数据，具有一定的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种回转轴系正交性测量方法及装置，提高多轴回转类机械结构轴系正交性的检测、调整效率。

为解决上述技术问题，本发明一种回转轴系正交性测量装置，该装置包括测量平台、回转机构底座、方位回转轴、U型架、I标准球、俯仰回转轴、II标准球、高精度指示表、指示表支架、指示表底座，回转机构底座固定于测量平台；方位回转轴两端旋转固定于回转机构底座和U型架相连；俯仰回转轴两端旋转固定于U型架U形内部且穿出U型架；I标准球和II标准球与俯仰回转轴两端相连；指示表底座固定于测量平台上；指示表支架固定于指示表底座相对于测量平台另一侧；高精度指示表固定于指示表支架。

所述的I标准球和II标准球通过二维调整机构与俯仰回转轴两端相连。

一种回转轴系正交性测量方法，具体包括以下步骤：

步骤一、标准球与俯仰轴线的调整，将高精度指示表接触I标准球表面，回转俯仰回转轴，通过观察高精度指示表数据变化，如果高精度指示表在俯仰回转轴回转过程中读数改变，通过二维调整机构调整该标准球位置，使高精度指示表在俯仰回转轴回转过程中读数不变，此时该标准球球心与俯仰回转轴轴线调整完毕，旋转方位回转轴，将II标准球接触高精度指示表，调整II标准球和俯仰回转轴轴线位置；

步骤二、正交性测量基准确定，移动精度指示表，在I标准球底面或顶面位置附近寻找精度指示表返回点，即找到I标准球最低位置或最高位置，固定精度指示表，并记下指示表读数a1，此时测量基准确定完毕；

步骤三、轴线正交性测量，将方位回转轴转动180°，使II标准球与I标准球位置对调，移动精度指示表，寻找II标准球的返回点，即找到II标准球最低位置或最高位置，记录指示表读数a2，得到方位回转轴和俯仰回转轴的线性尺寸误差和角度误差。

所述步骤三中，方位回转轴和俯仰回转轴的线性尺寸误差为：

所述步骤三中，方位回转轴和俯仰回转轴的角度误差公式为：L为两标准球之间沿回转轴线的距离。

本发明的有益技术效果在于：标准球采用直径25mm钢球，钢球圆度0.1μm。高精度指示表采用高精度电感传感器，测量准确度为0.1μm。利用上述标准对俯仰轴跨距200mm的正交轴系进行测量，通过理论计算能够得到两正交轴系的正交性测量准确度达到0.2″。

附图说明

图1为本发明所提供的一种回转轴系正交性测量装置的结构示意图。

图中：1-回转机构底座；2-方位回转轴；3-U型架；4-I标准球；5-俯仰回转轴；6-II标准球；7-高精度指示表；8-指示表支架；9-指示表底座；10-测量平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明一种回转轴系正交性测量装置，该装置包括测量平台10、回转机构底座1、方位回转轴2、U型架3、I标准球4、俯仰回转轴5、II标准球6、高精度指示表7、指示表支架8、指示表底座9，回转机构底座1通过螺纹连接固定在测量平台10上；方位回转轴2两端通过轴承和轴套与回转机构底座1和U型架3相连；俯仰回转轴5两端通过轴承和轴套固定于U型架3U形内部且穿出U型架3；I标准球4和II标准球6通过二维调整机构与俯仰回转轴5两端相连；高精度指示表7通过螺纹与指示表支架8相连；指示表支架8通过螺纹固定于指示表底座9上；指示表底座9通过螺纹固定于测量平台上。

一种回转轴系正交性测量方法，具体包括以下步骤：

步骤一、标准球与俯仰轴线的调整，将高精度指示表7接触I标准球4表面，回转俯仰回转轴5，通过观察高精度指示表7数据变化判断该标准球球心与回转轴线的偏离，如果高精度指示表7在俯仰回转轴5回转过程中读数改变，通过二维调整机构调整该标准球位置，使高精度指示表7在俯仰回转轴5回转过程中读数不变，此时该标准球球心与俯仰回转轴5轴线调整完毕，旋转方位回转轴2，将II标准球接触高精度指示表，同理调整II标准球6和俯仰回转轴5轴线位置；

步骤二、正交性测量基准确定，移动精度指示表7，在I标准球4底面或顶面位置附近寻找精度指示表7返回点，即找到I标准球最低位置或最高位置，固定精度指示表7，并记下指示表读数a1，此时测量基准确定完毕；

步骤三、轴线正交性测量，将方位回转轴2转动180°，使II标准球6与I标准球4位置对调，移动指示表，寻找II标准球的返回点，即找到II标准球最低位置或最高位置，记录指示表读数a2，此时方位回转轴和俯仰回转轴的线性尺寸误差为：角度误差公式为：L为两标准球之间沿回转轴线的距离。

上述描述中I标准球4和II标准球6位置可以互换，都属本方案所述测量方法。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (5)

1.一种回转轴系正交性测量装置，其特征在于：该装置包括测量平台(10)、回转机构底座(1)、方位回转轴(2)、U型架(3)、I标准球(4)、俯仰回转轴(5)、II标准球(6)、高精度指示表(7)、指示表支架(8)、指示表底座(9)，回转机构底座(1)固定于测量平台(10)；方位回转轴(2)两端旋转固定于回转机构底座(1)和U型架(3)相连；俯仰回转轴(5)两端旋转固定于U型架(3)U形内部且穿出U型架(3)；I标准球(4)和II标准球(6)与俯仰回转轴(5)两端相连；指示表底座(9)固定于测量平台(10)上；指示表支架(8)固定于指示表底座(9)相对于测量平台(10)另一侧；高精度指示表(7)固定于指示表支架(8)。

2.根据权利要求1所述的一种回转轴系正交性测量装置，其特征在于：所述的I标准球(4)和II标准球(6)通过二维调整机构与俯仰回转轴(5)两端相连。

3.一种回转轴系正交性测量方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤一、标准球与俯仰轴线的调整，将高精度指示表(7)接触I标准球(4)表面，回转俯仰回转轴(5)，通过观察高精度指示表(7)数据变化，如果高精度指示表(7)在俯仰回转轴(5)回转过程中读数改变，通过二维调整机构调整该标准球位置，使高精度指示表(7)在俯仰回转轴(5)回转过程中读数不变，此时该标准球球心与俯仰回转轴(5)轴线调整完毕，旋转方位回转轴(2)，将II标准球接触高精度指示表(7)，调整II标准球(6)和俯仰回转轴(5)轴线位置；

步骤二、正交性测量基准确定，移动精度指示表(7)，在I标准球(4)底面或顶面位置附近寻找精度指示表(7)返回点，即找到I标准球最低位置或最高位置，固定精度指示表(7)，并记下指示表读数a1，此时测量基准确定完毕；

步骤三、轴线正交性测量，将方位回转轴(2)转动180°，使II标准球(6)与I标准球(4)位置对调，移动精度指示表(7)，寻找II标准球的返回点，即找到II标准球最低位置或最高位置，记录指示表读数a2，得到方位回转轴和俯仰回转轴的线性尺寸误差和角度误差。

4.根据权利要求3所述的一种回转轴系正交性测量方法，其特征在于：所述步骤三中，方位回转轴和俯仰回转轴的线性尺寸误差为：。

5.根据权利要求3所述的一种回转轴系正交性测量方法，其特征在于：所述步骤三中，方位回转轴和俯仰回转轴的角度误差公式为：L为两标准球之间沿回转轴线的距离。