CN210859477U - 激光跟踪仪靶球装配工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光跟踪仪靶球装配工装，靶球装配工装包含上模和下模，下模中设有位于工装中心用于安装钢球机体和回射器的定位块，在定位块的一侧安装有横向定位仪，在下模上固定有导柱，上模安装在导柱上且上模可沿导柱上下移动，上模上设有用于对靶球进行定位的定位面，在上模上设有同样位于工装中心的纵向定位仪。本实用新型能够进一步提高回射器与钢球机体的定位精度，尽可能地减少胶合装配误差，以此来减少靶球光学中心误差，光学器件与球体的安装采用独有的快速和批量高精度的装配方式，使得装配的效率大大提高，从而降低生产的成本。

Description

激光跟踪仪靶球装配工装

技术领域

本实用新型涉及测量仪器技术领域，具体涉及激光跟踪仪靶球装配工装。

背景技术

激光跟踪仪(Laser Tracker)是一种高精度的大空间三维测量仪器，集合激光测距技术、光电探测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等先进技术，对空间运动目标(靶球)进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标。一般由高精度激光测距模块(ADM绝对测距模块或外加一个IFM激光干涉仪)、方位角光栅编码器及其伺服电机、俯仰角光栅编码器及其伺服电机、位置感应跟踪模块、精密水平仪及气象站等模块组成。它具有高精度、高效率、实时跟踪测量、安装快捷、操作简便等特点，广泛应用于航空航天船舶重工风电汽车机械等大尺寸物体的三维工业测量。

靶球，SMR(Spherically Mounted Retrorelector(SMR)，也有称之为球形中空回射器，核心部件为三个高精度相互垂直的光学反射面组成的立方角回射器，由三片玻璃胶合而成(或由铝柱加工而成)。回射器胶合于开孔的高精度不锈钢钢球上，反射激光跟踪仪的光束，为激光跟踪及测距***提供目标，类似于三坐标的球形测头，为减少靶球所引起的测量误差，回射器光学中心与钢球球体中心要求尽可能重合。另有一种形式的靶球，光学空心立方角直接在钢球球体上加工出来，做成三个相互垂直的镜面，镜面表面一般作镀膜(金、银或铝)处理。由于没有镶嵌体(玻璃或铝)作为反射面，因此靶球可以经受一定程度的冲击。(以不破坏球体表面为度)。

当前使用的技术，高精度钢球一般采用不锈钢进行切削加工，形成一个带空腔的球体，由于现有技术钢球的可加工性能的限制，钢球的可加工性能限制其表面硬度不能太高，空腔加工后会对圆度造成不良影响，而且钢球表面需要与工件进行大量频繁的接触测量，容易磨损而导致误差增大，从而容易报废，使得外表面需要重新加工以恢复其应有的精度。

现有技术的光学回射器采用非常昂贵的装置对铝材进行长周期精密加工处理、繁复的精密加工形成要求极高的光学反射镜面，导致加工成本高；

光学器件与靶球球体的组装需要高级技师的精心的调整与测试，把光学器件胶合安装到球体上。其中，胶水的配制要求极为严格，高精度的装配胶合，需要胶水具有非常高的尺寸稳定性，收缩率接近于0，在-40到60摄氏度的温度范围内胶合性能保持正常，同时又要有相当高的防振能力和剥离强度。现有的胶合技术中，时有光学器件脱胶的现象出现，或使用一段时间后光学中心出现较大偏移而导致误差增大，从而使靶球报废或只能降级为次品使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供激光跟踪仪靶球装配工装，用以解决靶球的装配难度高、装配精度差，光学器件容易发生位移、脱胶、精度不够等问题。

本实用新型提供了一种激光跟踪仪靶球装配工装，该靶球装配工装包含上模和下模，下模中设有位于工装中心用于安装钢球机体和回射器的定位块，在定位块的一侧安装有横向定位仪，在下模上固定有导柱，上模安装在导柱上且上模可沿导柱上下移动，上模上设有用于对靶球进行定位的定位面，在上模上设有同样位于工装中心的纵向定位仪。

进一步的，所述上模安装有导套，所述上模通过所述导套安装在所述导柱上。

进一步的，所述定位面为与靶球表面契合的弧形面。

更进一步的，所述定位面的弧形中心与定位块和纵向定位仪的中心线重合。

采用上述本实用新型技术方案的有益效果是：本实用新型的激光跟踪仪靶球装配工装通过该装配工装的使用，进一步提高回射器与钢球机体的定位精度，尽可能地减少胶合装配误差，以此来减少靶球光学中心误差，光学器件与球体的安装采用独有的快速和批量高精度的装配方式，使得装配的效率大大提高，从而降低生产的成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例加装上靶球后的示意图；

图3为Zygo干涉图。

图中：

1-上模；2-下模；3-定位块；4-横向定位仪；5-导柱；6-定位面；7-导套；8-钢球机体；9-回射器；10-纵向定位仪。

具体实施方式

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实用新型实施例提出了激光跟踪仪靶球装配工装，该靶球装配工装包含上模1和下模2，下模2中设有位于工装中心用于安装钢球机体8和回射器9的定位块3，在定位块3的一侧安装有横向定位仪4，在下模2上固定有导柱5，上模1安装在导柱5上且上模1可沿导柱5上下移动，上模1安装有导套7，上模1通过导套7安装在所述导柱5上，上模1上设有用于对靶球进行定位的定位面6，定位面6为与靶球表面契合的弧形面，在上模1上设有同样位于工装中心的纵向定位仪10，定位面6的弧形中心与定位块3和纵向定位仪的中心线重合。通过该装配工装的使用，进一步提高回射器9与钢球机体8的定位精度，以此来减少靶球光学中心误差，即横向误差、纵向误差。

使用上述装配工装所生产出来的激光跟踪仪靶球需要进行光学测试，光学中心误差测试结果如表1所示，另外有关其他参数的测试见图3，图3为Zygo干涉图，采用Zygo干涉仪对激光跟踪仪靶球的多项指标进行测量而得出图3的结果，结果中有二面角误差，综合角误差，中心波前畸变等检测结果，其表明用本实用新型实施例中的靶球工装及靶球装配方法所生产出来的激光跟踪仪靶球符合各项测试要求。

序号	反射镜类型	编号	光学中心误差/mm
				1	SMR1.5in	JHM6007	0.005
2	SMR0.5in	JHM8027	0.003

表1

以下对靶球相关实验参数术语进行说明：

二面角误差(Dihedral-Angle error)：在一个理想的立方角的三个反射面上，相邻两个镜面之间的角度正好为90度。而实际中的立方角反射面彼此之间的角度与理论角度90度总是存在差异，差值一般以弧秒计。这种差异称为二面角误差。

最大激光综合角误差(Max Beam Deviation)：理论上，一束激光经靶球反射回来之后，应该与入射光同轴并形成180度。由于回射器制造误差的存在，实际上的回射光束与入射光束总是存在几弧秒的误差，入射不同的六个靶球区域，其误差一般也不相同，其中最大的激光回射角误差，称之为最大激光综合角误差。

中心波前畸变：包括面板平整度和二面角误差造成的影响，这两种影响都会影响从反射器返回的激光束的波前。由于激光跟踪仪的反射激光束要求原路返回，在靶球的反射区域内，中心点附近直径大约7mm范围的区域，这是激光束能量最集中的地方，此处的波前畸变值至为关键。

偏振误差：激光跟踪仪内部不管是干涉仪(IFM)还是绝对测距仪(ADM)，反射回激光器内的激光可能对偏振敏感。如果激光跟踪仪对偏振敏感，靶球镜面涂层的反射性能变得很重要。因此靶球需要进行相关的量化测试，以获知所生产的靶球的偏振性能。

光学中心误差：光学中心误差是靶球制造品质的关键指标之一。它可以分解为横向误差和纵向误差。横向误差是指靶球在固定磁座绕开口圆的轴线旋转一周后，光学反射中心的轨迹圆与靶球旋转中心(球心点)的半径。纵向误差，反射中心沿开口圆的轴线方向与靶球的钢球球心的偏差。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种激光跟踪仪靶球装配工装，其特征在于：该靶球装配工装包含上模和下模，所述下模中设有位于工装中心用于安装钢球机体和回射器的定位块，所述定位块的一侧安装有横向定位仪，所述下模上固定有导柱，所述上模安装在所述导柱上且所述上模可沿所述导柱上下移动，所述上模上设有用于对靶球进行定位的定位面，所述上模上设有同样位于工装中心的纵向定位仪。

2.根据权利要求1所述的一种激光跟踪仪靶球装配工装，其特征在于：所述上模安装有导套，所述上模通过所述导套安装在所述导柱上。

3.根据权利要求1所述的一种激光跟踪仪靶球装配工装，其特征在于：所述定位面为与靶球表面契合的弧形面。

4.根据权利要求3所述的一种激光跟踪仪靶球装配工装，其特征在于：所述定位面的弧形中心与定位块和纵向定位仪的中心线重合。

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