[发明专利]一种支持天线罩精密修磨的在线测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型复杂形状回转体工件几何精度测量技术领域，特别是涉及一种支持天线罩精密修磨的在线测量装置及方法。

背景技术

导弹天线罩是导弹的关键部件之一，位于导弹的头部，其作用是保护导弹天线正常工作。天线罩一方面要能承受导弹高速飞行中产生的高温，并对天线起到隔热保护作用；另一方面由于它位于天线的前面，对天线辐射和接收的信号的影响应尽可能的小，保证信息透过天线罩后不失真。因此，除了要有良好的气动外形外，天线罩还要有优良的电磁传输特性，满足天线系统的电气性能要求。

陶瓷天线罩属薄壁结构、材料脆硬，加工中易产生微细裂纹，经过精加工后，其几何形状及尺寸已满足要求，但是电气性能往往不能很好的满足使用要求。其中电厚度是插入相位移延迟最基本的也是最主要的分量，是评价天线罩综合电气性能的非常重要的指标，它不仅影响天线罩的传输效率，还影响天线罩的瞄准误差。因此，为保证导弹的瞄准精度，在天线罩加工时应保证电厚度的精度指标要求。

目前，磨削校正方法可以通过对天线罩进行磨削，使罩壁各处的电厚度分布满足设计要求。这种方法不仅可以减小瞄准误差和瞄准误差率，同时对波束形状畸变等其它各项电性能指标也有改善作用，即可提高天线罩的整体电性能。但是，该方法在使用过程中，存在以下不足：

(1)天线罩精加工后，根据电厚度误差计算出修磨或喷涂的几何量，但实际加工过程中受工件安装误差、机床精度以及修磨或喷涂工艺的影响，加工精度不是很高，即实际修磨或喷涂的几何量往往与理论修磨或喷涂的几何量存在较大的偏差。

(2)现有技术通常对天线罩几何厚度的测量和修磨在不同的工位上分开进行，即在测量工位上测量完毕后再搬运到修磨工位上进行安装、调试，修磨完毕后，再搬回到测量工位上进行测量，测量前同样需要安装、调试。这样中间转换环节多，操作麻烦，效率低下，而且天线罩重复安装带来的定位误差将影响测量精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种支持天线罩精密修磨的在线测量装置及方法，减少测量与修磨的转换环节，提高天线罩的修磨精度和加工效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种支持天线罩精密修磨的在线测量装置，包括小角度回旋装置、在线位移检测装置和信息处理装置，所述的小角度回旋装置包括安装支架、联轴器、基板、步进电机、驱动器和运动控制器；所述的安装支架固定在机床工作台上；所述的步进电机安装在所述的安装支架内，并与所述的驱动器和运动控制器依次相连；所述的步进电机的输出轴朝上，并通过所述的联轴器与所述的基板相连；所述的在线位移检测装置包括相互连接的位移传感器和传感器控制器；所述的位移传感器安装在所述的基板上；所述的信息处理装置包括控制模块和数据处理模块；所述的控制模块与所述的运动控制器相连，所述的数据处理模块与所述的传感器控制器相连。

所述的位移传感器测量头的测量中心点与机床主轴中心线处于同一水平高度。

所述的控制模块用于驱动所述的小角度回转装置，使得所述的位移传感器的检测方向处于天线罩的法线方向；所述的数据处理模块根据天线罩型线计算法向方向对所述的位移传感器所测得的数据进行分析和评定。

所述的安装支架通过螺钉固定在机床工作台上；所述的步进电机通过螺钉安装在所述的安装支架内。

所述的位移传感器和传感器控制器通过高频电缆线相互连接。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种支持天线罩精密修磨的在线测量方法，包括以下步骤：

(1)计算在线测量装置的位置和方向：建立工件坐标系，根据天线罩的外轮廓型线，由信息处理装置的数据处理模块计算出天线罩外型面各测量点的X、Z坐标值和法向矢量，从而确定位移传感器测量时的X、Z坐标值和小角度回转装置的回转角度；

(2)在线测量装置的X、Z向定位：通过数控程序驱动机床工作台移动，带动位移传感器运动到指定测量点位置处；

(3)位移传感器的法向定位：信息处理装置的控制模块根据计算得到的回转角度给运动控制器发送指令，运动控制器通过驱动器驱动步进电机，带动基板转动，基板带动位移传感器转动一个角度，从而使位移传感器测量中心对准天线罩外型面被测点，同时保证测量时位移传感器按天线罩廓形法线方向进行测量；

(4)测量与采集数据：信息处理装置通过传感器控制器控制位移传感器采集的点数和频率，位移传感器在天线罩修磨前后分别对所述的各测量点进行测量，传感器控制器将由位移传感器所测得的数据发送到信息处理装置，信息处理装置接收并保存数据；