一种高精度同轴调整装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高精度同轴调整装置，属于角度计量领域，适用于室内GPS及跟踪仪等精密仪器的回转轴与转台转轴之间的同轴度调整。
【背景技术】
[0002]随着现代制造业的发展，室内GPS、激光跟踪仪等大尺寸空间坐标测量系统获得了越来越广泛的应用，它具有量程大、精度高、机动灵活、动态测量等优点，对控制产品质量起到了至关重要的作用。为保证被测大型部件在尺寸上满足国际标准的溯源性，并给出测量不确定度的说明，必须建立准确的计量装置，而室内GPS、激光跟踪仪的测角精度直接影响到系统的综合测量能力，为分离出其测角误差，在角度校准中需要预先将室内GPS发射器或跟踪仪旋转头的转动中心准确的调整到测角机构(如标准转台、多齿分度台等)的中心上，为此需要高精度的同轴调整装置。
[0003]目前国内天津大学开展了wMPS(室内测量定位系统)测角精度的研宄，采用的同轴调整方法如下，利用电子自准直仪及放置在wMPS旋转头上的四面棱体，依次调整发射站的俯仰微调机构和分度台上支撑发射站的俯仰微调机使其在wMPS转台及多齿分度台旋转一周后通过平行光管观察的四面棱体的四个平面读数分别相等来调整wMPS旋转轴与多齿分度台转轴平行，之后利用打表法调整wMPS旋转轴与齿分度台转轴重合，完成同轴调整工作。但该调整方式调整效率低，无数字化输出可视化差且采用打表法时引入了旋转头外部圆柱与转轴的同轴度误差限制了同轴调整的精度。
[0004]国外率先开展室内GPS校准研宄的英国巴斯大学在进行室内GPS角度校准过程中采用打表法及辅助装置进行室内GPS旋转轴与精密转台转轴同轴间的调整。其在室内GPS旋转头上安装有调整基准板，该调整板底部部分套在室内GPS旋转头上，并能够通过安装在调整板底部的四个调整螺钉进行二维平移，基准板上安装有基准圆柱，整个室内GPS放置在支架板上，支架板固定在转台上，室内GPS能够在支架板上进行平移。调整时首先利用千分表打在基准圆柱上端柱面，旋转室内GPS旋转头，并转动调整板上的螺钉使得千分表读数变化最小为止；之后再利用千分表打在基准圆柱下端柱面，旋转室内GPS旋转头，并转动调整螺钉使得千分表读数变化最小为止，重复以上过程，直到千分表在上端与下端读数在旋转轴旋转一周都变化最小为止，这样便完成基准圆柱与室内GPS轴的同轴调整工作。之后利用同样过程，转动转台将基准圆柱轴线调整到与转台轴线同轴的为止，即室内GPS轴线与转台轴线同轴调整到位。该种方法需要不断迭代重复进行调整，调整效率低，调整需要有经验的人员进行。
[0005]本发明使用的五维调整机构为已有装置，其作用是在三维直角坐标系下，对被测物进行X轴、Y轴和Z轴方向位移调整，以及对被测物绕X轴方向俯仰角α、绕Y轴方向俯仰角β的调整，从而实现X、Y、Ζ、α和β五个维度的位姿调整。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了解决现有同轴调整方法效率低、精度不高的问题，提出一种高精度同轴调整装置。
[0007]本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0008]一种高精度同轴调整装置，其特征在于:其包括:同轴调整基准、高精度旋转定位轴系(I)、五维调整机构(2)、激光定位器(3)和精密转台(4);精密转台(4)的中心有中心定位孔。
[0009]所述高精度同轴调整装置的工作过程包括2个阶段，分别是:同轴基准建立阶段和同轴调整工作阶段。
[0010]在同轴基准建立阶段，精密转台(4)固定于水平工作平台上；同轴调整基准安装在精密转台(4)上。高精度旋转定位轴系(I)安装于精密转台(4)中心定位孔上。
[0011]在同轴调整工作阶段，将高精度旋转定位轴系(I)从精密转台(4)上拆除，将五维调整机构(2)安装在精密转台(4)中心定位孔上。被测物(100)安装在五维调整机构(2)上；激光定位器(3)安装在被测物(100)上，并保证精密转台(4)、被测物(100)和激光定位器⑶同轴。
[0012]所述同轴调整基准由结构相同的3个定位基准盒(5)组成。
[0013]所述定位基准盒(5)包括:基准盒转角支架(8)、第一位置传感器(9)、第二位置传感器(10)、2个位置传感器航空接头(11)和2个位置传感器安装盒(12)。基准盒转角支架(8)的作用是固定位置传感器安装盒(12)，并保证第一位置传感器(9)和第二位置传感器(10)的中心连线与精密转台(4)之间有一定的安装倾角，所述安装倾角的取值范围为[30°，60° ]。第一位置传感器(9)和第二位置传感器(10)固定与位置传感器安装盒(12)内部。2个位置传感器航空接头(11)固定在位置传感器安装盒(12)上，2个传感器航空接头(11)分别与第一位置传感器(9)和第二位置传感器(10)连接，其作用是通过传感器航空接头(11)实现第一位置传感器(9)和第二位置传感器(10)与外部设备之间的通信。
[0014]所述高精度旋转定位轴系(I)包括:底部定位法兰(13)、精密定位轴(14)、下轴承盖(15)、下端精密轴承(16)、轴承外圈(17)、上端精密轴承(18)、上轴承盖(19)、轴承锁紧螺母(20)、定位轴系激光器安装块(21)、垂直支架(23)和2个定位轴系激光器(22)。
[0015]利用底部定位法兰(13)将精密定位轴(14)固定于精密转台(4)的中心定位孔上，下端精密轴承(16)和上端精密轴承(18)组成精密轴承组；精密轴承组安装于精密定位轴(14)和轴承外圈(17)之间，实现轴承外圈(17)与精密定位轴(14)的相对转动；轴承锁紧螺母(20)用于对精密定位轴(14)、下端精密轴承(16)和上端精密轴承(18)施加预紧力。2个定位轴系激光器(22)竖直排列，并分别通过一个通过定位轴系激光器安装块(21)固定在垂直支架(23)上；垂直支架(23)与轴承外圈(17)固定连接。
[0016]所述下端精密轴承(I6)和上端精密轴承(18)为角接触轴承。
[0017]所述五维调整机构(2)为圆台形调整装置，其作用是在三维直角坐标系下，对被测物(100)进行X轴、Y轴和Z轴方向位移调整，以及对被测物(100)绕X轴方向俯仰角α、绕Y轴方向俯仰角β的调整，从而实现X、Y、Ζ、α和β五个维度的位姿调整，使被测物(100)的轴线调整至与基准轴线同轴。
[0018]所述激光定位器(3)包括:2个竖直安装板(28)、旋转头安装法兰(29)、连接盘
(30)、2个激光器安装块(25)、2个激光器(24)和2个配重块(26)。
[0019]2个竖直安装板(28)分别安装在旋转头安装法兰(29)下底面的两端；连接盘
(30)安装在旋转头安装法兰(29)上表面，并且旋转头安装法兰(29)与连接盘(30)同轴。2个激光器(24)竖直排列，并分别通过I个激光器安装块(25)固定在一个竖直安装板(28)上。零一个竖直安装板(28)上安装有2个配重块(26)，其作用是配重。
[0020]所述同轴基准建立阶段的工作过程为:
[0021]利用底部定位法兰(13)将精密定位轴(14)固定于精密转台(4)中心定位孔上；高精度旋转定位轴系(I)通过精密定位轴(14)的底端与精密转台(4)中间定位孔的精密配合将精密转台(4)转轴中心引出，并通过对精密定位轴(14)、下端精密轴承(16)和上端精密轴承(18)施加预紧力来保证轴承外圈(17)的旋转轴与精密定位轴(14)轴线重合。2个定位轴系激光器(22)分别通过一个通过定位轴系激光器安装块(21)固定在垂直支架(23)上；垂直支架(23)与轴承外圈(17)固定连接。当轴承外圈(17)旋转时定位轴系激光器(22)扫描出锥面，锥面的轴线与精密转台(4)中心轴线重合，从而以定位轴系激光器
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