[发明专利]一种回转轴系正交性测量方法及装置

说明书

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″。

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。