[发明专利]转台相交度和垂直度测量装置与方法

说明书

本发明提供了一种转台相交度和垂直度测量装置与方法，所述转台相交度和垂直度测量方法包含以下步骤：分光步骤：将双频总光线分光成多路双频子光线；干涉光路形成步骤：使用双频子光线对转台进行测量，获得参考光与测量干涉光路；转台检测步骤：根据参考光与测量干涉光路的相位差，得到位移测量信号，根据多个测量干涉光路对应的位移测量信号，得到转台的相交度和/或垂直度。本发明使用一个公共靶标，大大优化了多轴转台的测量过程，且靶标的安装与拆卸不需拆卸转台本身。

技术领域

本发明涉及转台测量领域，具体地，涉及一种转台相交度和垂直度测量装置与方法，特别是一种五轴转台相交度、垂直度的现场测量装置与方法。

背景技术

转台的机械精度决定了其综合精度和总的性能指标。无论何种类型转台，其静态指标包括轴系相交度、垂直度、对准误差等。在转台研制中，均有对其垂直度和相交度的技术指标要求，但我国国家军用标准GJB1801-93《惯性技术测试设备主要性能试验方法》中有关于垂直度的检测方法，而没有关于相交度的检测方法。国家军用标准GJB1801-93《惯性技术测试设备主要性能试验方法》中介绍了运用自准直仪和平面镜的轴线翻转法测量垂直度，此方法较为准确。

针对转台相交度和垂直度的常用测量方法有：第一种是在转轴上装测量棒或测量球作为测量基准，用千分表或其它类型传感器进行测量。但是这种方法存在着基准的安装偏心误差和基准的表面形状误差，而这些误差信号在数据处理时很难分离。第二种是在转台的各个框轴上设置参考点，通过准直望远镜或经纬仪测量该参考点在外框轴、中框轴和内框轴处于不同角位置时的水平角变化，从而建立坐标系，并用齐次变换法推导出坐标系之间的位姿关系，进而得出三轴相交度。但这种方法参考点需要设置在转台回转轴线上，测量过程繁琐，数据处理复杂。且在检测结构紧凑的五轴转台时，一旦转台安装完毕，部分回转轴线的通孔会被码盘等转台部件占用，难以设置参考点，而且使用准直望远镜或经纬仪观测参考点时容易被转台框架遮挡(吕瑞峰.转台静态精度测试方法[D].哈尔滨工业大学,2014；孟祥玲,吴盛林.三轴液压仿真转台三轴相交度测试方法[J].中国惯性技术学报,2004，12(4)：70-73)。

哈尔滨工业大学2015年公开发表的五轴台的轴线垂直度、相交度以及对准误差的测量方法是在测量了三轴转台偏航轴、两轴转台偏航轴的铅垂度基础上，通过安装调整经纬仪的位姿，建立固联在经纬仪上的基准坐标系。在三轴转台的俯仰轴端安装十字靶标A、B，滚转轴端安装靶标C、D，在两轴转台的俯仰轴端安装靶标E、F。利用经纬仪将这3条轴的轴线分别引出。在三轴转台和两轴转台偏航轴端安装细丝S3和S2，用经纬仪将两偏航轴轴线某点引出。最后根据引出的3条轴线与两偏航轴轴线上两点，得出五轴转台的垂直度、相交度和对准误差。(任顺清,高亢,赵洪波.五轴台垂直度、相交度、对准误差的测试方法[J].哈尔滨工业大学学报,2015，47(10)：1-6.)

综上，现有针对转台相交度、垂直度的校准方法存在的局限性包括：一是，测量时测量装置必须安装在轴系上，且往往需对转台进行拆装作业，不仅作业复杂，而且拆装过程中可能会引入新的误差，即实现原位计量比较困难；二是，主要是针对单轴进行分析，当多轴测量时方法过于复杂，容易引入过多的安装误差，有的方法虽然可以解决轴系关系测量，但无法实现连续测量。因此，对于转台，尤其是五轴转台的相交度、垂直度等指标的测试与校准工作困难较大。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种转台相交度和垂直度测量装置与方法。

根据本发明提供的转台相交度和垂直度测量方法，包含以下步骤：

分光步骤：将双频总光线分光成多路双频子光线；

干涉光路形成步骤：使用双频子光线对转台进行测量，获得参考光与测量干涉光路；

转台检测步骤：根据参考光与测量干涉光路的相位差，得到位移测量信号，根据多个测量干涉光路对应的位移测量信号，得到转台的相交度和/或垂直度。