一种大型望远镜主镜室系统安装定位装置及方法与流程

本发明涉及大型望远镜的光机结构集成技术领域，具体涉及一种大型望远镜主镜室系统安装定位装置及方法。

背景技术：

大型望远镜主镜室系统不但主镜面形精度高、价格昂贵、抗振动和冲击能力差，而且要求安装位置需要精确，因此主镜室系统4的安装和定位历来是大型望远镜安装集成的重要技术之一。

当望远镜口径较小时，一般都是先将四通7安装在主镜室系统4上，然后整个安装在望远镜上。这种方式对大口径望远镜来说，其主镜室系统4的重量连同四通7整个俯仰轴系的重量可能达到几吨甚至十几吨，不但操作复杂，危险性高，导致其可操作性和安全性都比较差，而且当需要调整整个俯仰轴系的轴系精度时，操作难度更大。而国外大型望远镜主镜室系统的安装集成一般采用专用安装工装，这种专用安装工装具有三维平移和一维旋转功能，安装时先将主镜室系统4放置在平台3上，然后通过丝杠将平台3连同主镜室系统4推至四通7下方，然后由液压系统将整个平台3连同主镜室系统4升起至四通7的安装面，此时如果安装定位接口不能很到的配合，则需要横向平移或者旋转平台3和主镜室系统4，直至安装定位接口完全配合，则旋紧连接螺钉完成主镜室系统4的安装定位。这种安装方式存在以下问题：安装工装功能多、结构较为复杂、成本高，同时安装定位时的准备时间较长，同时安装定位接口的配合不到位会导致主镜室系统4与四通7的相对位置无法唯一确定，导致定位精准度不高。

技术实现要素：

为了解决现有专用安装工装存在的功能多、结构复杂、成本高、耗时长、定位精准度低的问题，本发明提供一种大型望远镜主镜室系统安装定位装置及方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种大型望远镜主镜室系统安装定位装置，包括转台和固定在望远镜下端的四通，所述四通下表面左右两侧分别安装有平面定位块和V形定位块；该装置还包括：

放置在转台一侧的支撑桁架；

固定在支撑桁架上且相互平行的两个L形导轨，这两个L形导轨的另一端搭接在转台上；

通过多个滚轮与两个L形导轨滑动连接的平台，主镜室系统放置在平台上表面；

分别安装在主镜室上表面左右两侧的两个定位球头杆，用于与平面定位块和V形定位块配合来定位主镜室系统与四通之间的相对位置；

分别连接在四通和平台上的四个手拉葫芦。

进一步的，还包括安装在支撑桁架下端的四个万向轮和六个调平地脚，所述支撑桁架通过万向轮实现任意位置的移动，通过调平地脚实现高度调整。

进一步的，四个手拉葫芦分别为两个手拉葫芦一和两个手拉葫芦二，将两个手拉葫芦一的一端分别挂在四通的右端两个角处，将两个手拉葫芦二的一端分别挂在四通的左端两个角处；同时，将两个手拉葫芦一的另一端分别挂在平台的两个吊环螺钉上，将两个手拉葫芦二的另一端分别挂在平台的另外两个吊环螺钉上。

本发明还提供了一种大型望远镜主镜室系统安装定位方法，采用上述的安装定位装置实现的，包括以下步骤：

步骤一、在主镜室上表面左右两侧分别安装定位球头杆一和定位球头杆二；

步骤二、在四通下表面左右两侧分别安装平面定位块和V形定位块，同时，将四通固定在望远镜下端；

步骤三、将转台放置在支撑桁架右侧，同时将两个L形导轨安装在支撑桁架上，并保证L形导轨高于转台上表面；

步骤四、利用支撑桁架的四个万向轮推动支撑桁架至四通正下方，升起四个万向轮，利用六个调平地脚调整支撑桁架的高度使两个L形导轨水平，并且使两个L形导轨与转台搭接固定在一起；

步骤五、在平台下端安装上多个滚轮，将平台放置在两个L形导轨上，平台即通过滚轮在两个L形导轨上滑动，操作平台空载运行数次，检查两个L形导轨的平行性，最终使两个L形导轨相互平行；

步骤六、将主镜室系统放置在平台上，拉动平台带动主镜室系统至四通正下方；

步骤七、将两个手拉葫芦一一端分别挂在四通的右端两个角处，将两个手拉葫芦二一端分别挂在四通的左端两个角处；同时，将两个手拉葫芦一的另一端分别挂在平台的两个吊环螺钉上，将两个手拉葫芦二的另一端分别挂在平台的另外两个吊环螺钉上；

步骤八、同时拉起两个手拉葫芦一和两个手拉葫芦二，平台升起直至主镜室上表面与四通下表面接触，此时主镜室上的定位球头杆一、定位球头杆二分别与四通上的平面定位块和V形定位块完全接触，表明主镜室系统与四通之间的相对位置定位完成，旋紧四通与主镜室之间的连接螺钉，完成主镜室系统的安装。

进一步的，当主镜室上的定位球头杆一、定位球头杆二与四通上的平面定位块和V形定位块未接触时，通过调整平台的五个自由度，使主镜室上的定位球头杆一、定位球头杆二与四通上的平面定位块和V形定位块完全接触。

进一步的，所述定位球头杆一与平面定位块的位置度小于0.02mm。

进一步的，所述定位球头杆二与V形定位块的位置度小于0.02mm。

进一步的，所述定位球头杆一与平面定位块的面轮廓度小于0.005mm。

进一步的，所述定位球头杆二与V形定位块的面轮廓度小于0.005mm。

本发明的有益效果是：本发明在安装定位时，先在转台铺设两段L形导轨，L形导轨上放置一个可以移动的平台，主镜室系统直接通过吊车放置在平台上，然后推至四通的正下方，此时利用四通的四个角处连接的四个手拉葫芦，将平台连同主镜室系统拉起，当拉至主镜室和四通上事先设计好的定位组件完全接触后，说明此时主镜室系统位置正确，旋紧相应的连接螺钉即可完成主镜室系统的安装和定位。

本发明的安装定位装置简化了现有专用安装工装的功能，结构简单、安全可靠、成本低、定位精准度高。

本发明的安装定位方法简化了现有安装步骤，操作简便快捷、安全系数高、可快速完成安装、耗时短、效果好、定位精准度高。

附图说明

图1为本发明的一种大型望远镜主镜室系统安装定位装置的结构示意图(主镜室系统处于初始位置)。

图2为本发明的一种大型望远镜主镜室系统安装定位装置的结构示意图(主镜室系统处于安装定位完成后的位置)。

图3为四通的结构示意图。

图4为主镜室系统与四通连接固定示意图。

图中：1、支撑桁架，1-1、万向轮，1-2、调平地脚，2、滚轮，3、平台，4、主镜室系统，41、主镜室，5、L形导轨，6、转台，7、四通，8、手拉葫芦一，9、手拉葫芦二，10、平面定位块，11、V形定位块，12，定位球头杆一、13、定位球头杆二，14、望远镜。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明的一种大型望远镜主镜室系统安装定位装置，主要包括：支撑桁架1、多个滚轮2、平台3、两个L形导轨5、转台6、四通7、两个手拉葫芦一8、两个手拉葫芦二9、平面定位块10、V形定位块11、定位球头杆一12、定位球头杆二13。

如图1所示，四通7固定在望远镜14下端。如图3所示，在四通7的下表面(与主镜室41的配合面)左右两侧分别安装一个平面定位块10和一个V形定位块11，用于定位主镜室系统4相对于四通7的位置。

支撑桁架1下端安装有四个万向轮1-1和六个调平地脚1-2，支撑桁架1通过四个万向轮1-1实现任意位置的移动，通过六个调平地脚1-2实现高低调整功能。

转台6放置在支撑桁架1右侧，两个L形导轨5相互平行，它们搭接在一起形成矩形导轨，两个L形导轨5的一端固定在支撑桁架1上表面，另一端伸出支撑桁架1上表面，并且这两个L形导轨5伸出支撑桁架1上表面的一端高于转台6上表面。安装定位时，这两个L形导轨5伸出支撑桁架1上表面的一端完全搭接在转台6上。

平台3上安装有四个吊环螺钉，用于挂手拉葫芦。平台3下端安装有多个滚轮2，平台3通过多个滚轮2与两个L形导轨5实现滑动连接，通过多个滚轮2与个L形导轨5的共同作用可以防止台3滑落。

如图4所示，在主镜室系统4的主镜室41上表面左右两侧分别安装有一个定位球头杆一12和一个定位球头杆二13，用于与四通7上的平面定位块10、V形定位块11配合来定位主镜室系统4相对于四通7的位置。

如图2所示，将两个手拉葫芦一8的一端分别挂在四通7的右端两个角处，将两个手拉葫芦二9的一端分别挂在四通7的左端两个角处；安装定位时，将两个手拉葫芦一8的另一端分别挂在平台3的两个吊环螺钉上，将两个手拉葫芦二9的另一端分别挂在平台3的另外两个吊环螺钉上。

安装定位时，将主镜室系统4放置在平台3上表面，通过多个滚轮2拉动平台3以及其上的主镜室系统4至四通7的正下方，采用两个手拉葫芦一8和两个手拉葫芦二9分别连接在四通7和平台3上，同时拉起这四个手拉葫芦，可以使平台3以及平台3上的主镜室系统4悬吊在空中，通过调整平台3使主镜室41上的定位球头杆一12、定位球头杆二13分别与四通7上的平面定位块10和V形定位块11(定位球头杆一12与平面定位块10完全接触，定位球头杆二13与V形定位块11完全接触)完全接触，表明主镜室系统4相对于四通7的位置已经确定，这一方法可以实现平台3五个自由度的调整。

本发明的一种大型望远镜主镜室系统安装定位方法，主要是采用上述的一种大型望远镜主镜室系统安装定位装置实现的，其具体过程如下：

步骤一、基于Kinematic定位原理，需要提前在主镜室41和四通7上设计相应的定位接口。具体的是：在主镜室41的上表面左右两侧分别安装有一个定位球头杆一12和一个定位球头杆二13，如图4所示。

步骤二、在四通7的下表面(与主镜室41的配合面)左右两侧分别安装一个平面定位块10和一个V形定位块11，如图3所示。同时，将四通7固定在望远镜14下端。

步骤三、将转台6放置在支撑桁架1右侧，同时将两个L形导轨5安装在支撑桁架1上，并保证L形导轨5高于转台6上表面。

步骤四、利用支撑桁架1的四个万向轮1-1推动支撑桁架1至四通7下方正确位置，然后升起四个万向轮1-1，利用六个调平地脚1-2调整支撑桁架1的高度使两个L形导轨5水平，并且支撑桁架1上的两个L形导轨5与转台6完全搭接，然后通过螺钉将L形导轨5与转台6完全连接在一起。

步骤五、在平台3下端安装上多个滚轮2，然后将平台3放置在两个L形导轨5上，平台3即通过滚轮2在两个L形导轨5上滑动，通过多个滚轮2与个L形导轨5的共同作用可以防止台3滑落。操作平台3空载运行数次，检查两个L形导轨5的平行性，最终使两个L形导轨5相互平行。

步骤六、如图1所示，当平台3处于初始位置(转台6和四通7的左侧，即不是四通7的正下方)时，将主镜室系统4放置在平台3上，由于平台3与两个L形导轨5之间通过滚轮2进行滑动连接，摩擦力比较小，通过滚轮2拉动平台3以及其上的主镜室系统4至四通7的正下方，如图2所示。

步骤七、将两个手拉葫芦一8的一端分别挂在四通7的右端两个角处，将两个手拉葫芦二9的一端分别挂在四通7的左端两个角处；同时，将两个手拉葫芦一8的另一端分别挂在平台3的两个吊环螺钉上，将两个手拉葫芦二9的另一端分别挂在平台3的另外两个吊环螺钉上。

步骤八、同时拉起两个手拉葫芦一8和两个手拉葫芦二9，平台3缓慢升起直至主镜室41上表面与四通7的配合面接触，此时主镜室41上的定位球头杆一12、定位球头杆二13分别与四通7上的平面定位块10和V形定位块11(定位球头杆一12与平面定位块10完全接触，定位球头杆二13与V形定位块11完全接触)完全接触，如图4所示，表明主镜室系统4相对于四通7的位置已经确定，如果主镜室41上的定位球头杆一12、定位球头杆二13与四通7上的平面定位块10和V形定位块11不能完全接触，因为平台3是悬吊在空中的，因此其五个自由度都是可以调整的，旋转或者倾斜平台3，使主镜室41上的定位球头杆一12、定位球头杆二13与四通7上的平面定位块10和V形定位块11完全接触，表明主镜室系统4的位置定位完成，旋紧四通7与主镜室41之间的连接螺钉，完成主镜室系统4的安装。

本发明基于Kinematic定位原理，利用定位球头杆一12、定位球头杆二13和平面定位块10、V形定位块11定位，可以使主镜室系统4与四通7的相对位置具有唯一性和可重复性，提高定位的精准性。

本实施方式中，定位球头杆一12与平面定位块10的位置度一般优于0.02mm，同时定位球头杆二13与V形定位块11的位置度一般也优于0.02mm，其数值主要依赖于主镜室41中主镜的定位误差要求。

本实施方式中，定位球头杆一12与平面定位块10的面轮廓度一般优于0.005mm，同时定位球头杆二13与V形定位块11的面轮廓度一般也优于0.005mm，其数值主要依赖于主镜室41中主镜的定位误差要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。