CN110186373B - 一种添加了配重平衡的以标准球为反射装置的激光跟踪测量*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种添加了配重平衡的以标准球为反射装置的激光跟踪测量***,该***克服了第一代激光追踪测量***中激光头与连接板部分质量较大、回转运动精度低、光路布局不合理、限位安装位置不合理等影响测量精度的问题,提出了一种新的激光追踪测量***设计方案。第二代激光追踪测量***包括光路搭载平台、重量平衡装置、俯仰运动驱动平台、标准球微调装置、回转运动驱动平台。本发明同时降低了对轴系精度的要求,在同等加工条件和加工成本下,测量精度优于传统的激光跟踪测量设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光测量领域,特别涉及一种以标准球为反射装置的激光跟踪测量***。
背景技术
激光跟踪***用于测量空间大尺寸几何尺寸和动态轨迹,是大型科学工程和高端设备制造迫切需要的测量设备。为了实现空间动态目标跟踪和测量,需要激光跟踪***精确地实时检测动态目标位置的相对变化,并通过跟踪控制单元的俯仰角进行高速伺服控制。测量光束总是能保证快速瞄准和跟踪空间运动目标中心,从而实现大范围、远距离运动目标的实时跟踪和精确测量。激光跟踪测量***主要由能够实现自动跟踪的二维回转机构和干涉测长***组成。传统的商业激光跟踪仪利用平面镜作为仪器内部的反射装置,难以避免由两轴电机回转时的振动和游动所引入的测量误差。这些误差是无法补偿的,从而降低了激光跟踪仪的测量精度。同时由于干涉测长***内部零件安装问题,容易导致干涉测长***重心偏离俯仰电机回转轴线过多,会增加俯仰电机的高速伺服控制难度,使其难以将电机控制参数调整到一个合适的数值。
发明内容
本发明在中国发明专利[CN201610099814]的基础上,克服了激光头与连接板部分质量较大、回转运动精度低、光路布局不合理、限位安装位置不合理等影响测量精度的问题,提出了一种新的激光跟踪测量***设计方案。
本发明采用的技术方案为一种添加了配重平衡的以标准球为反射装置的激光跟踪测量***,该***包括光路搭载平台1、重量平衡装置2、俯仰运动驱动平台3、标准球微调装置4和回转运动驱动平台5。俯仰运动驱动平台3安装在回转运动驱动平台5上,标准球微调装置4设置在俯仰运动驱动平台3的内部,重量平衡装置2利用螺栓连接固连在光路搭载平台1的俯仰连接支架13上。
该***主要划分为上述几个部分,各部分的连接关系如下:
回转运动驱动平台5由底座外壳45、走线槽46、法兰盘47、回转电机48、回转限位53、偏心限位支架49、回转平台上板50、回转平台支柱51和回转平台下板52组成。法兰盘47通过十二个均布的螺母固定在回转电机48上,回转电机48通过八个均布的螺母固定在回转平台上板50上;触发式限位22通过两个螺栓固定在偏心限位支架49上,偏心限位支架49与走线槽46用螺钉连接的方式固定在回转平台上板50上;四个回转平台支柱通过螺母连接支撑在回转平台上板50与回转平台下板52中间;底座外壳45固连在回转平台上板50与回转平台下板52上。
标准球微调装置4由标准球36、T型轴37、锁紧螺母38、上部套筒39、压缩弹簧40、下部套筒41、标准球支撑板42和二维微调平台43构成,其内容属于另一专利,这里不予进行赘述。标准球微调装置4通过螺栓与回转平台下板52进行固定。
俯仰运动驱动平台3由轴承盖19、轴承支架20、俯仰轴21、触发式限位22、电机支架23、俯仰电机24、扎带固定扣25、俯仰平台上板26、俯仰平台下板27、电线引导板28、U型连接板29、T型连接板30、微调螺母31、限位支架32、V槽连接杆33、异形垫片34和回转限位触发板35组成。俯仰轴21安装在轴承内圈中,轴承外圈通过轴承盖19与轴承支架20固连,轴承支架20固定于俯仰平台上板26之上;俯仰电机24通过螺栓与电机支架23固连,电机支架23固定于俯仰平台26之上,俯仰电机24的轴与俯仰轴21同轴布置,俯仰电机24和俯仰轴21与俯仰连接支架13连接,通过俯仰电机24驱动俯仰运动驱动平台3的俯仰运动;触发式限位22与限位支架32固连,限位支架32固定在俯仰平台上板26上,实现对光路搭载平台1的俯仰角度极限控制;回转限位触发板35通过螺栓与俯仰平台下板27固连,用于触发回转限位53,实现俯仰运动驱动平台3的回转极限控制;微调螺母31旋于T型连接板30,将微调螺母31垂直放入俯仰平台下板27上的预制槽后将T型连接板30用螺栓固定在俯仰平台上板26上,微调螺母31起到对平台前后位置微调的作用;异形垫片34通过螺栓与俯仰平台上板26及V槽连接杆33固连,U型连接板29通过螺钉连接在俯仰平台上26上,U型连接板29、V槽连接杆33、俯仰平台上板26、俯仰平台下板27形成一个水平姿态调整平台;扎带固定扣25通过螺栓能够固连在俯仰平台上板26预置孔位上,实现扎带固定电机线的目的,电线引导板28通过螺栓固定在俯仰平台上板26上,实现引导电机线运动的目的。俯仰运动驱动平台3与法兰盘47通过七个螺栓进行固定。
光路搭载平台1由BS透镜及透镜架6、PBS透镜及透镜架7、光路搭载底板8、1/4波片及波片架9、激光架10、PSD电路板11、光路搭载连接板12、俯仰连接支架13、垂直微调旋钮14、水平微调旋钮15、光电接收器16、光阑17、凸透镜及透镜架18和黑色不透光外壳44所组成。BS透镜及透镜架6、PBS透镜及透镜架7、光路搭载底板8、1/4波片及波片架9、激光架10、PSD电路板11、光电接收器16、光阑17、凸透镜及透镜架18部分的内容属于另一专利,这里不予进行赘述。将垂直微调旋钮14、水平微调旋钮15旋于俯仰连接支架13上,将垂直微调旋钮14、水平微调旋钮15对入光路搭载连接12上的预置槽后将俯仰连接支架13与光路搭载连接12用螺栓固连,旋转垂直微调旋钮14能够对垂直方向进行微调,旋转水平微调旋钮15能够对水平方向进行微调;黑色不透光外壳44通过螺栓固定到光路搭载连接板12上。
重量平衡装置2由配重连接板57、配重块I54、配重支撑板55和配重块II56组成。配重块I54与配重块II56通过螺栓连接的方式分别固定在两块配重连接板57上,配重支撑板55通过螺栓连接的方式连接在配重连接板57上。
附图说明
图1为一种激光跟踪***示意图
图2为一种激光跟踪***内部细节示意图
图3为光路搭载平台示意图
图4为俯仰运动驱动平台示意图
图5为标准球微调装置示意图
图6为回转运动驱动平台示意图
图7为重量平衡装置示意图
图中标记:1-光路搭载平台、2-重量平衡装置、3-俯仰运动驱动平台、4-标准球微调装置、5-回转运动驱动平台、6-BS透镜及透镜架、7-PBS透镜及透镜架、8-光路搭载底板、9-1/4波片及波片架、10-激光架、11-PSD电路板、12-光路搭载连接板、13-俯仰连接支架、14-垂直微调旋钮、15-水平微调旋钮、16-光电接收器、17-光阑、18-凸透镜及透镜架、19-轴承盖、20-轴承支架、21-俯仰轴、22-触发式限位、23-电机支架、24-俯仰电机、25-扎带固定扣、26-俯仰平台上板、27-俯仰平台下板、28-电线引导板、29-U型连接板、30-T型连接板、31-微调螺母、32-限位支架、33-V槽连接杆、34-异形垫片、35-回转限位触发板、36-标准球、37-T型轴、38-锁紧螺母、39-上部套筒、40-压缩弹簧、41-下部套筒、42-标准球支撑板、43-二维微调平台、44-黑色不透光外壳、45-底座外壳、46-走线槽、47-法兰盘、48-回转电机、49-偏心限位支架、50-回转平台上板、51-回转平台支柱、52-回转平台下板、53-回转限位、54-配重块I、55-配重支撑板、56-配重块II、57-连接板。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施方式,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
如图1、2所示,本发明专利由光路搭载平台1、重量平衡装置2、俯仰运动驱动平台3、标准球微调装置4和回转运动驱动平台5构成。
如图6所示,将法兰盘47通过十二个螺母固定在回转电机48上,回转电机48通过八个螺母固定在回转平台上板50上;触发式限位22通过两个螺栓固定在偏心限位支架49上,偏心限位支架49与走线槽46用螺钉连接的方式固定在回转平台上板50上;四个回转平台支柱通过螺母连接支撑在回转平台上板50与回转平台下板52中间;底座外壳45固连在回转平台上板50、回转平台下板52上。
如图5所示,将标准球36、T型轴37、锁紧螺母38、上部套筒39、压缩弹簧40、下部套筒41、标准球支撑板42、二维微调平台43。标准球微调装置4通过螺栓与回转平台下板52固定。
如图4所示,俯仰运动驱动平台3主要由轴承盖19、轴承支架20、俯仰轴21、触发式限位22、电机支架23、俯仰电机24、扎带固定扣25、俯仰平台上板26、俯仰平台下板27、电线引导板28、U型连接板29、T型连接板30、微调螺母31、限位支架32、V槽连接杆33、异形垫片34、回转限位触发板35组成。俯仰轴21通过轴承内圈固连,轴承外圈通过轴承盖19与轴承支架20固连,轴承支架20固定于俯仰平台上板26之上;俯仰电机24通过螺栓与电机支架23固连,电机支架23固定于俯仰平台26之上,俯仰电机24的轴与俯仰轴21轴同轴,俯仰电机24和俯仰轴21与俯仰连接支架13连接;触发式限位22与限位支架32固连,限位支架32固定在俯仰平台上板26上,实现对光路搭载平台1的俯仰角度极限控制;回转限位触发板35通过螺栓与俯仰平台下板27固连,用于触发回转限位53,实现俯仰运动驱动平台3的回转极限控制;微调螺母31旋于T型连接板30,将微调螺母31垂直放入俯仰平台下板27上的预制槽后将T型连接板30用螺栓固定在俯仰平台上板26上,其中微调螺母31起到对平台前后位置微调的作用;异形垫片34通过螺栓与俯仰平台上板26、V槽连接杆33固连,U型连接板29通过螺钉连接在俯仰平台上26上,U型连接板29、V槽连接杆33、俯仰平台上板26、俯仰平台下板27形成一个水平姿态调整平台;扎带固定扣25通过螺栓可以固连在俯仰平台上板26预置孔位上,实现扎带固定电机线的目的,电线引导板28通过螺栓固定在俯仰平台上板26上,实现引导电机线运动的目的。俯仰运动驱动平台3与法兰盘47通过七个螺栓进行固定。
如图3所示,光路搭载平台1主要由BS透镜及透镜架6、PBS透镜及透镜架7、光路搭载底板8、1/4波片及波片架9、激光架10、PSD电路板11、光路搭载连接板12、俯仰连接支架13、垂直微调旋钮14、水平微调旋钮15、光电接收器16、光阑17、凸透镜及透镜架18、黑色不透光外壳44所组成,其内容属于另一专利,这里不予进行赘述。黑色不透光外壳44通过螺栓固定到光路搭载连接板12上。
如图7所示,重量平衡装置2由配重连接板57、配重块I54、配重支撑板55、配重块II56组成。配重块I54与配重块II56通过螺栓连接的方式分别固定在两块配重连接板57上,配重支撑板55通过螺栓连接的方式连接在配重连接板57上。重量平衡装置2利用螺栓连接固连在俯仰连接支架13上。
本专利中激光跟踪***的运动方式为:俯仰运动驱动平台3的俯仰运动由俯仰电机24驱动,光路搭载平台1、重量平衡装置2、俯仰运动驱动平台3的水平回转运动由回转电机48驱动。
对所公开实施案例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明,对本实施案例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施案例中体现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的实施案例,而是要求符合本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种添加了配重平衡的以标准球为反射装置的激光跟踪测量***,其特征在于:该***包括光路搭载平台(1)、重量平衡装置(2)、俯仰运动驱动平台(3)、标准球微调装置(4)和回转运动驱动平台(5);俯仰运动驱动平台(3)安装在回转运动驱动平台(5)上,标准球微调装置(4)设置在俯仰运动驱动平台(3)的内部,重量平衡装置(2)利用螺栓连接固连在光路搭载平台(1)的俯仰连接支架(13)上;
回转运动驱动平台(5)由底座外壳(45)、走线槽(46)、法兰盘(47)、回转电机(48)、回转限位(53)、偏心限位支架(49)、回转平台上板(50)、回转平台支柱(51)和回转平台下板(52)组成;法兰盘(47)通过十二个均布的螺母固定在回转电机(48)上,回转电机(48)通过八个均布的螺母固定在回转平台上板(50)上;触发式限位(22)通过两个螺栓固定在偏心限位支架(49)上,偏心限位支架(49)与走线槽(46)用螺钉连接的方式固定在回转平台上板(50)上;四个回转平台支柱(51)通过螺母连接支撑在回转平台上板(50)与回转平台下板(52)中间;底座外壳(45)固连在回转平台上板(50)与回转平台下板(52)上;重量平衡装置(2)由配重连接板(57)、配重块I(54)、配重支撑板(55)和配重块II(56)组成;配重块I(54)与配重块II(56)通过螺栓连接的方式分别固定在两块配重连接板(57)上,配重支撑板(55)通过螺栓连接的方式连接在配重连接板(57)上;重量平衡装置(2)利用螺栓连接固连在俯仰连接支架(13)上。
2.根据权利要求1所述的一种添加了配重平衡的以标准球为反射装置的激光跟踪测量***,其特征在于:标准球微调装置(4)通过螺栓与回转平台下板(52)进行固定。
3.根据权利要求1所述的一种添加了配重平衡的以标准球为反射装置的激光跟踪测量***,其特征在于:俯仰运动驱动平台(3)由轴承盖(19)、轴承支架(20)、俯仰轴(21)、触发式限位(22)、电机支架(23)、俯仰电机(24)、扎带固定扣(25)、俯仰平台上板(26)、俯仰平台下板(27)、电线引导板(28)、U型连接板(29)、T型连接板(30)、微调螺母(31)、限位支架(32)、V槽连接杆(33)、异形垫片(34)和回转限位触发板(35)组成;俯仰轴(21)安装在轴承内圈中,轴承外圈通过轴承盖(19)与轴承支架(20)固连,轴承支架(20)固定于俯仰平台上板(26)之上;俯仰电机(24)通过螺栓与电机支架(23)固连,电机支架(23)固定于俯仰平台上板(26)之上,俯仰电机(24)的轴与俯仰轴(21)同轴布置,俯仰电机(24)和俯仰轴(21)与俯仰连接支架(13)连接,通过俯仰电机(24)驱动俯仰运动驱动平台(3)的俯仰运动;触发式限位(22)与限位支架(32)固连,限位支架(32)固定在俯仰平台上板(26)上,实现对光路搭载平台(1)的俯仰角度极限控制;回转限位触发板(35)通过螺栓与俯仰平台下板(27)固连,用于触发回转限位(53),实现俯仰运动驱动平台(3)的回转极限控制;微调螺母(31)旋于T型连接板(30),将微调螺母(31)垂直放入俯仰平台下板(27)上的预制槽后将T型连接板(30)用螺栓固定在俯仰平台上板(26)上,微调螺母(31)起到对平台前后位置微调的作用;异形垫片(34)通过螺栓与俯仰平台上板(26)及V槽连接杆(33)固连,U型连接板(29)通过螺钉连接在俯仰平台上板(26)上,U型连接板(29)、V槽连接杆(33)、俯仰平台上板(26)、俯仰平台下板(27)形成一个水平姿态调整平台;扎带固定扣(25)通过螺栓能够固连在俯仰平台上板(26)预置孔位上,实现扎带固定电机线的目的,电线引导板(28)通过螺栓固定在俯仰平台上板(26)上,实现引导电机线运动的目的;俯仰运动驱动平台(3)与法兰盘(47)通过七个螺栓进行固定。
4.根据权利要求1所述的一种添加了配重平衡的以标准球为反射装置的激光跟踪测量***,其特征在于:将垂直微调旋钮(14)、水平微调旋钮(15)旋于俯仰连接支架(13)上,将垂直微调旋钮(14)、水平微调旋钮(15)对准旋入光路搭载连接板(12)上的预置槽后将俯仰连接支架(13)与光路搭载连接板(12)用螺栓固连,旋转垂直微调旋钮(14)能够对垂直方向进行微调,旋转水平微调旋钮(15)能够对水平方向进行微调;黑色不透光外壳(44)通过螺栓固定到光路搭载连接板(12)上。
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