一种用于检测轴系机械回转精度和正交性的设备及方法与流程

本发明属于精密回转装置的轴系精准调校检测，具体地说，涉及一种用于检测轴系机械回转精度和正交性的设备及方法。

背景技术：

1、轴系机械回转精度和正交性是精密回转平台需要重点检测的指标，在对精密转台等回转类产品调校过程中，调试人员需要通过该设备检测装配完成的机械轴系在整周回转过程中对应的偏差值，根据检测结果对机械回转轴系进行微调，使机械轴系满足高精度回转指标要求。对于高精度的双轴回转系统和三轴回转系统而言，在机械回转精度调校完成后，调试人员需要进行空间轴系正交性的检测工作，根据检测结果的偏差值判断微调的量值和对应的校正方向，然后对各轴系的安装端面进行微调，使各轴系的正交性满足回转指标要求。

2、然而现有技术中，轴系机械回转精度检测装置和正交性检测装置通常是互相独立的装置，且装置结构相对复杂，检测时还需要对整机轴系进行拆装，容易带来系统整机指标超差，且不利于提高系统的调校工作效率，由此本领域人员亟需研发一种既能够检测轴系回转精度，又能检测轴系正交性且简单的检测装置，以有效排除由于轴系机械回转误差而带来的系统整机指标超差，并提高系统调校工作效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于检测轴系机械回转精度和正交性的设备及方法，以解决精密回转平台装调过程中轴系机械回转精度和正交性两个重要指标的检测和校正问题，通过该检测设备可以实现空间回转轴系的快速调校，从而有效避免对回转轴系不必要的重复拆装工作。

2、本发明的目的之一是提出一种用于检测轴系机械回转精度和正交性的设备，包括自准直仪、双面反射镜、双面反射镜摆角微调机构和角度刻度盘，所述双面反射镜摆角微调机构和角度刻度盘分别固定连接在被测轴的两端，所述被测轴内设有光路通孔，所述自准直仪水平放置在双面反射镜摆角微调机构远离角度刻度盘的一侧，且自准直仪与双面反射镜摆角微调机构对应设置，所述双面反射镜嵌设在双面反射镜摆角微调机构上，所述双面反射镜摆角微调机构用于调节双面反射镜且使双面反射镜与被测轴的轴线垂直(即自准直仪自准十字中心在旋转一周内的变化尽量小)。

3、优选地，双面反射镜摆角微调机构包括连接座、调校螺钉、承载板和压簧，所述连接座呈圆筒状且内径与被测轴的外径匹配设置，所述连接座靠近被测轴的一端内部设有连接板，所述连接板中心设有与光路通孔相对应的通光孔，且连接板上沿通光孔的周向均布有多个螺栓孔，所述螺栓孔内滑动穿设有螺栓，所述被测轴靠近连接座的一端对应设置有与螺栓相匹配的螺纹孔，所述连接座的外壁中部设置有法兰盘，所述法兰盘上沿周向均布有螺孔，所述螺孔内螺纹连接有调校螺钉，所述承载板的外边缘上设有与调校螺钉相匹配的连接孔，且承载板通过调校螺钉与法兰盘可调节连接，所述调节螺钉上套设有压簧，所述压簧抵触在承载板与法兰盘之间，所述连接座远离连接板的一端与承载板球面抵触，所述双面反射镜嵌设在承载板的中心孔内，且双面反射镜与通光孔对中设置。将连接座和承载板之间进行球面接触设计，并对二者之间的球面接触部分充分地研磨处理，配合压簧和调校螺钉，可确保微调过程的稳定可靠性。

4、优选地，所述法兰盘和承载板均为等边三角形，所述螺孔的数量为三个，且对应设置于法兰盘的三个角部，结构简单且方便操作。

5、优选地，所述法兰盘和承载板的三个角部均采用圆滑处理，即可减少设备重量，还能够提高操作时的安全性。

6、优选地，所述自准直仪采用精密光电自准直仪。更进一步地，可采用型号为yr1000u-3050的光电自准直仪。

7、本发明的目的之二是提出一种用于检测轴系机械回转精度和正交性的方法，其采用上述的用于检测轴系机械回转精度和正交性的设备，对精密回转平台按以下步骤进行检测：

8、1)轴系机械回转精度的检测：把双面反射镜摆角微调机构和精密回转平台被测轴的一端固定连接，把角度刻度盘和被测轴的另一端固定连接，调整双面反射镜摆角微调机构与自准直仪的相对位置，通过自准直仪观察反射的亮点位置，然后通过双面反射镜摆角微调机构微调双面反射镜，使双面反射镜与被测轴的轴线垂直，即自准直仪自准十字中心在旋转一周内的变化值尽量小。将被测轴置于回转零位，从零度开始每隔10°旋转被测轴一周，根据自准直仪目镜中读取的数值计算出对应的机械回转偏差值；

9、2)空间轴系正交性的检测：在机械回转精度调校完成后，将被测轴置于回转零位，然后将精密回转平台的方位轴进行锁定，避免由于方位轴的微小转动而带来测量误差，通过自准直仪记录下自准直仪水平方向的读数，再将被测轴按45°间隔转动一周，依次记下读数；将方位轴进行解锁并转动180°后再锁定，再次通过自准直仪记录下被测轴在回转零位时自准直仪水平方向的读数，继续将被测轴按45°间隔转动360°，依次记下读数，根据自准直仪目镜中读取的数值计算出对应的回转轴线垂直度偏差值。

10、优选地，所述精密回转平台为双轴回转系统或三轴回转系统，所述双轴回转系统包括双轴吊舱平台。

11、本发明的工作原理是，测横轴时，将自准直仪放置于被测轴一侧，将角度刻度盘和双面反射镜摆角微调机构分别装于被测轴的两端，使自准直仪对准双面反射镜(测竖轴时需要在双面反射镜和自准直仪之间加装五棱镜)。调整双面反射镜摆角微调机构与自准直仪的相对位置，通过自准直仪观察反射的亮点位置后，旋转被测轴，调整双面反射镜摆角微调机构使双面反射镜与被测轴的轴线垂直(即自准直仪自准十字中心在旋转一周内的变化值尽量小)，然后将被测轴置于零位，从零度开始旋转被测轴一周，每隔10°从自准直仪目镜中读取自准直仪十字偏移分划十字的水平读数wxi和高低读数wyi，i＝1，2，…，36，根据自准直仪目镜中读取的数值计算出对应的机械回转偏差值。

12、产品方位轴系和俯仰轴系的正交性即两正交回转轴线的垂直误差角，被测轴绕方位轴转动180°，测量被测轴转位前后的夹角即可得到两倍的垂直误差角。在被测轴(轴内必须有光路通孔)的一端安装一块双面反射镜，自准直仪处于水平位置并对准被测轴的一端，调整双面反射镜与被测轴的轴线垂直。先使自准直仪对准双面反射镜记下自准直仪水平方向读数θ11，再将被测轴按45°间隔转动360°，记下读数θ12，…，θ18。然后再将方位轴转动180°，记下自准直仪对准双面反射镜的水平方向读数θ11′，再将被测轴按45°间隔转动360°，记下读数θ12′，…，θ18′，根据自准直仪目镜中读取的数值计算出对应的回转轴线垂直度偏差值。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够有效地排除由于轴系机械回转误差而带来的系统整机指标超差，避免对整机轴系不必要的重复拆装工作，且设备操作使用简便，可以较快地完成机械回转轴系的检测与校正工作，从而提高对整机轴系的调校工作效率。

技术特征：

1.一种用于检测轴系机械回转精度和正交性的设备，包括自准直仪，其特征在于：还包括双面反射镜、双面反射镜摆角微调机构和角度刻度盘，所述双面反射镜摆角微调机构和角度刻度盘分别固定连接在被测轴的两端，所述被测轴内设有光路通孔，所述自准直仪水平放置在双面反射镜摆角微调机构远离角度刻度盘的一侧，自准直仪与双面反射镜摆角微调机构对应设置，所述双面反射镜嵌设在双面反射镜摆角微调机构上，所述双面反射镜摆角微调机构用于调节双面反射镜且使双面反射镜与被测轴的轴线垂直。

2.根据权利要求1所述的用于检测轴系机械回转精度和正交性的设备，其特征在于：双面反射镜摆角微调机构包括连接座、调校螺钉、承载板和压簧，所述连接座呈圆筒状且内径与被测轴的外径匹配设置，所述连接座靠近被测轴的一端内部设有连接板，所述连接板中心设有与光路通孔相对应的通光孔，且连接板上沿通光孔的周向均布有多个螺栓孔，所述螺栓孔内滑动穿设有螺栓，所述被测轴靠近连接座的一端对应设置有与螺栓相匹配的螺纹孔，所述连接座的外壁中部设置有法兰盘，所述法兰盘上沿周向均布有螺孔，所述螺孔内螺纹连接有调校螺钉，所述承载板的外边缘上设有与调校螺钉相匹配的连接孔，且承载板通过调校螺钉与法兰盘可调节连接，所述调节螺钉上套设有压簧，所述压簧抵触在承载板与法兰盘之间，所述连接座远离连接板的一端与承载板球面抵触，所述双面反射镜嵌设在承载板的中心孔内，且双面反射镜与通光孔对中设置。

3.根据权利要求2所述的用于检测轴系机械回转精度和正交性的设备，其特征在于：所述法兰盘和承载板均为等边三角形，所述螺孔的数量为三个，且对应设置于法兰盘的三个角部。

4.根据权利要求3所述的用于检测轴系机械回转精度和正交性的设备，其特征在于：所述法兰盘和承载板的三个角部均采用圆滑处理。

5.根据权利要求1所述的用于检测轴系机械回转精度和正交性的设备，其特征在于：所述自准直仪采用精密光电自准直仪。

6.一种用于检测轴系机械回转精度和正交性的方法，其特征在于，采用权利要求1～5中任一项所述的用于检测轴系机械回转精度和正交性的设备，对精密回转平台按以下步骤进行检测：

7.根据权利要求6所述的用于检测轴系机械回转精度和正交性的方法，其特征在于，所述精密回转平台为双轴回转系统或三轴回转系统。

技术总结本发明属于精密回转装置的轴系精准调校检测技术领域，涉及一种用于检测轴系机械回转精度和正交性的设备及方法，包括自准直仪、双面反射镜、双面反射镜摆角微调机构和角度刻度盘，双面反射镜摆角微调机构和角度刻度盘分别固定连接在被测轴的两端，被测轴内设有光路通孔，自准直仪水平放置在双面反射镜摆角微调机构远离角度刻度盘的一侧，自准直仪与双面反射镜摆角微调机构对应设置，双面反射镜嵌设在双面反射镜摆角微调机构上，双面反射镜摆角微调机构用于调节双面反射镜且使双面反射镜与被测轴的轴线垂直。本发明能够有效地排除由于轴系机械回转误差而带来的系统整机指标超差，设备操作使用简便，可以较快地完成机械回转轴系的检测与校正工作。技术研发人员：樊丰进,付明亮,朱怀兵,高向民,张存武,李帅,曹乾坤,宋小二,陈龙飞,王宇,付金宇受保护的技术使用者：河南平原光电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26