CN104296644A - 一种测角误差校准装置及其安装调节方法 - Google Patents
一种测角误差校准装置及其安装调节方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种测角误差校准装置，包括下底座、定心钢珠和上支撑件，其中下底座边缘光孔内设置有偏心调节螺钉，用于将所述下底座固定到测角装置上，定心钢珠放置于所述下底座和所述上支撑件相对的中心处的小凹槽中，以及上支撑件通过均匀分布的倾斜调节螺钉与所述下底座固定连接。以及一种测角误差校准装置的安装调节方法。本发明的误差校准装置具有结构简单、体积小、重量轻、安装拆卸快速、精度高、调节方便、成本低廉等特点。本发明的方法可提高多面棱体与测角装置同轴度的调节范围，同时适用于方位角和俯仰角测角装置的校准，且安装、调节和拆卸方便。
Description
技术领域
本发明涉及仪器测量和校准领域，尤其涉及一种测角误差校准装置及其安装调节方法。
背景技术
角度的测量在工程施工和装备制造中经常面对，通常采用角度测量装置和角度测量仪器来实现。为了提高角度测量装置和角度测量仪器的测角精度，常采用多面棱体结合自准直仪的方法对测角误差进行校准，因此保证多面棱体与测角装置之间的同轴度等几何关系至关重要。
现有测角误差校准装置采用专用高精度加工件，多面棱体与测角装置同轴度的调节范围小，且无法调节多面棱体轴线与测角装置转轴轴线之间的倾斜。通过特制螺钉和压板压紧多面棱体防止相对转动的方法，只能用于方位角校准，并不适用于俯仰角校准。如何简单快捷地实现对多面棱体与测角装置的同轴度进行校准就是迫切需要解决的一个难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种测角误差校准装置及其安装调节方法，以实现测角装置和测角仪器的方位角和俯仰角的校准。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提出的一种测角误差校准装置，包括下底座201、定心钢珠207、上支撑件204，其中下底座201，用于连接测角装置1和所述上支撑件204，其边缘光孔2011内设置有偏心调节螺钉208，用于将所述下底座201固定到所述测角装置1上，并调节所述下底座201与所述测角装置1的同轴度平移误差；
定心钢珠207，放置于所述下底座201和所述上支撑件204相对的中心处的小凹槽2012中；以及上支撑件204，通过均匀分布的倾斜调节螺钉203与所述下底座201固定连接，并通过所述定心钢珠207和所述倾斜调节螺钉203调节所述上支撑件204与所述测角装置1的同轴度倾斜误差。
其中，所述的上支撑件204采用阶梯轴，轴下端的直径大于轴中间部分的直径。
其中，所述上支撑件204下端设置有减轻孔2043，以减轻所述上支撑件204的重量。
其中，所述上支撑件204和下底座201采用高强度轻质材料制造。
其中，所述上支撑件204和下底座201采用高强度轻质的铝合金材料制造。
其中，所述测角误差校准装置2还包括垫片205和锁紧螺母206，用于将多面棱体3与所述上支撑件204固定。
作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种测角误差校准装置的同轴度平移误差调节方法，包括以下步骤：
将所述测角误差校准装置2安装到测角装置1上，但不安装多面棱体3；
将千分表5固定在所述测角误差校准装置2的上支撑件204与多面棱体3中心孔配合的接触面2041的径向方向，将测角装置1的转轴旋转一周，观察所述千分表5的示数变化，用橡胶小锤沿下底座201径向轻轻敲击，按示数最大值与最小值之差的1/2调节偏心量；
通过反复观察示数和敲击，可逐渐减小偏心量，直到满足要求，最后拧紧偏心调节螺钉208。
作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种测角误差校准装置的同轴度倾斜误差的粗调节方法，包括以下步骤：
将所述测角误差校准装置2安装到测角装置1上，但不安装多面棱体3；
将千分表5固定在所述测角误差校准装置2的上支撑件204与多面棱体3基准面接触的支撑面2042的外边缘，反复转动测角装置1的转轴，调节倾斜调节螺钉203，逐渐减小所述上支撑件204的支撑面2042的跳动。
作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种测角误差校准装置的同轴度倾斜误差的粗调节方法，包括以下步骤：
将所述测角误差校准装置2安装到测角装置1上，并将多面棱体3安装到所述测角误差校准装置2的上支撑件204上；
将千分表5固定在所述多面棱体3上表面外边缘，转动测角装置1的转轴，调节倾斜调节螺钉203；
重复转动所述测角装置1的转轴和调节所述倾斜调节螺钉203，逐渐减小所述多面棱体3的端面跳动。
作为本发明的再一个方面，本发明还提供了一种测角误差校准装置的同轴度倾斜误差精调节方法，包括以下步骤：
将所述测角误差校准装置2安装到测角装置1上，并将多面棱体3安装到所述测角误差校准装置2的上支撑件204上；
将自准直仪4的光管中心对准多面棱体3工作面中心，观察第一个测量点时，将所述自准直仪4示数调至x＝0”，Y＝0”附近；
依次将所述多面棱体3的第i个工作面对准所述自准直仪4，记录Yi的示数，使所述多面棱体3旋转一周，记录Y1、Y2、…、Yn的值，变化量ΔY＝max(Yi)-min(Yi)代表同轴度倾斜误差；
调节倾斜调节螺钉203，重复上述过程，直至ΔY满足要求，ΔX则不需要调节。
作为本发明的再一个方面，本发明还提供了一种测角误差校准装置的安装调节方法，包括以下步骤：
将所述测角误差校准装置2安装到测角装置1上，但不安装多面棱体3；
执行如上所述的测角误差校准装置的同轴度平移误差调节方法的步骤；
执行如上所述的测角误差校准装置的同轴度倾斜误差的粗调节方法的步骤；
执行如上所述的测角误差校准装置的同轴度倾斜误差的粗调节方法；
执行如上所述的测角误差校准装置的同轴度倾斜误差精调节方法。
由此可见，通过阶梯轴和定心钢珠，本发明的测角误差校准装置具有结构简单、体积小、重量轻、安装拆卸快速、精度高、调节方便、成本低廉等特点。本发明的方法可以提高多面棱体与测角装置同轴度的调节范围，使多面棱体轴线与测角装置转轴轴线之间的平移和倾斜可调，同时适用于方位角和俯仰角测角装置的校准，且安装、调节和拆卸方便。
附图说明
图1是本发明的测角误差校准装置测角误差精细校准的装置位置示意图；
图2是本发明的测角误差校准装置的零部件装配横截面图；
图3是本发明的测角误差校准装置的上支撑件的立体图；
图4是本发明的测角误差校准装置的下底座的立体图；
图5是本发明的测角误差校准装置的同轴度平移误差调节示意图；
图6是本发明的测角误差校准装置的同轴度倾斜误差第一次粗调节示意图；
图7是本发明的测角误差校准装置的同轴度倾斜误差第二次粗调节示意图；
图8是本发明的测角误差校准装置的安装调节方法的流程图。
附图标记说明：
1-测角装置；2-测角误差校准装置；3-多面棱体；4-自准直仪；5-千分表；201-下底座；202-弹簧垫片；203-倾斜调节螺钉；204-上支撑件；205-垫片；206-锁紧螺母；207-定心钢珠；208-偏心调节螺钉；2011-光孔；2012-小凹槽；2041-接触面；2042-支撑面；2043-减轻孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
如图2所示，本发明的测角误差校准装置2主要由下底座201、定心钢珠207、上支撑件204、垫片205、锁紧螺母206等组成。下底座201是连接测角装置1和测角误差校准装置2的转接部分，其立体图如图4所示，偏心调节螺钉208置于其边缘光孔2011内，用于调节测角误差校准装置2与测角装置1的同轴度平移误差。下底座201和上支撑件204相对的中心处各有一小凹槽2012用于放置定心钢珠207。下底座201和上支撑件204用三个均匀分布的倾斜调节螺钉203连接在一起。通过定心钢珠207和三个均匀分布的倾斜调节螺钉203可以调节校准装置2的同轴度倾斜误差。上支撑件204采用阶梯轴，其立体图如图3所示，下端较大直径可以提高倾斜调节螺钉203调节的灵敏度，轴中间部分直径略小便于保证支撑面2042平面度的加工精度。为了便于偏心调节螺钉208的调节和上支撑件204减重，上支撑件204下端设计了减轻孔2043。垫片205和锁紧螺母206用于固定多面棱体3。
为了减重，本发明的测角误差校准装置2的主体部分，即上支撑件204和下底座201可以采用高轻度轻质材料，例如铝合金等。而下底座201上的调节孔2011设计成光孔，也便于调节多面棱体轴线与测角装置1转轴轴线之间的同轴度平移误差。
本发明提出了一种测角误差校准装置的安装调节方法，包括同轴度平移误差调节、同轴度倾斜误差第一次粗调节、同轴度倾斜误差第二次粗调节和同轴度倾斜误差精调节等几个方面，下面分别详述之。
将下底座201通过偏心调节螺钉208与测角装置1固定，让偏心调节螺钉208略微松动，以便调节同轴度平移误差。上支撑件204通过定心钢珠207和三个倾斜调节螺钉203固定在下底座上，倾斜调节螺钉203松紧应适中，避免同轴度平移误差调节时校准装置2产生松动，同时可预留调节同轴度倾斜误差的余量。倾斜调节螺钉203单向拧紧，防止空程。
同轴度平移误差调节：如图5所示，将千分表5固定在上支撑件204与多面棱体3中心孔配合的接触面2041的径向方向，观察测角装置1的转轴旋转一周，千分表5的示数变化，用橡胶小锤沿下底座201径向轻轻敲击，按示数最大值与最小值之差的1/2调节偏心量。通过反复打表和敲击，可逐渐减小偏心量，直到满足要求，具体情况视被校准测角装置1而定。最后拧紧偏心调节螺钉208。
同轴度倾斜误差第一次粗调节：如图6所示，千分表5固定在上支撑件204与多面棱体3基准面接触的支撑面2042的外边缘，反复转动测角装置1的转轴，调节三个倾斜调节螺钉203，逐渐减小上支撑件204的支撑面2042的跳动，具体情况视被校准测角装置1而定。
同轴度倾斜误差第二次粗调节：如图7所示，安装多面棱体3，加载垫片205和锁紧螺母206。千分表5固定在多面棱体3上表面外边缘，转动测角装置1的转轴，调节三个倾斜调节螺钉203。重复以上过程，逐渐减小多面棱体3的端面跳动，具体情况视被校准测角装置1而定。
同轴度倾斜误差精调节：如图1所示，通过监测自准直仪4的示数，对多面棱体3相对测角装置1同轴度倾斜误差进行精细调节。自准直仪4光管中心对准多面棱体3工作面中心，观察第一个测量点时，将自准直仪4示数调至x＝0”，Y＝0”附近。以校准竖轴为例，依次将多面棱体3(有n个工作面)的工作面对准自准直仪4(Xi＝0”)，记录Yi的示数，使多面棱体3旋转一周，记录Y1，Y2，…，Yn的值，变化量ΔY＝max(Yi)-min(Yi)代表同轴度倾斜误差。调节三个倾斜调节螺钉203，重复上述过程，直至ΔY满足要求。
重复以上同轴度平移和倾斜误差调节步骤，直至同轴度平移误差、同轴度倾斜误差都满足测角误差校准所需条件。调节流程如图8所示。
通过在实际中使用本发明的测角误差校准的安装调节装置及方法，可以方便快捷地调节多面棱体轴线与测角装置1转轴轴线之间的平移和倾斜误差，且调节精度高，制造使用成本低廉。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种测角误差校准装置，包括下底座(201)、定心钢珠(207)、上支撑件(204)，其中
下底座(201)，用于连接测角装置(1)和所述上支撑件(204)，其边缘光孔(2011)内设置有偏心调节螺钉(208)，用于将所述下底座(201)固定到所述测角装置(1)上，并调节所述下底座(201)与所述测角装置(1)的同轴度平移误差；
定心钢珠(207)，放置于所述下底座(201)和所述上支撑件(204)相对的中心处的小凹槽(2012)中；以及
上支撑件(204)，通过均匀分布的倾斜调节螺钉(203)与所述下底座(201)固定连接，并通过所述定心钢珠(207)和所述倾斜调节螺钉(203)调节所述上支撑件(204)与所述测角装置(1)的同轴度倾斜误差。
2.根据权利要求1所述的测角误差校准装置，其中所述的上支撑件(204)采用阶梯轴，轴下端的直径大于轴中间部分的直径。
3.根据权利要求1所述的测角误差校准装置，其中所述上支撑件(204)下端设置有减轻孔(2043)，以减轻所述上支撑件(204)的重量。
4.根据权利要求1所述的测角误差校准装置，其中所述上支撑件(204)和下底座(201)采用高强度轻质材料制造，以及所述高强度轻质材料为铝合金材料。
5.根据权利要求1所述的测角误差校准装置，其中所述测角误差校准装置(2)还包括垫片(205)和锁紧螺母(206)，用于将多面棱体(3)与所述上支撑件(204)固定。
6.一种测角误差校准装置的同轴度平移误差调节方法，包括以下步骤：
将所述测角误差校准装置(2)安装到测角装置(1)上，但不安装多面棱体(3)；
将千分表(5)固定在所述测角误差校准装置(2)的上支撑件(204)与多面棱体(3)中心孔配合的接触面(2041)的径向方向，将测角装置(1)的转轴旋转一周，观察所述千分表(5)的示数变化，用橡胶小锤沿下底座(201)径向轻轻敲击，按示数最大值与最小值之差的1/2调节偏心量；
通过反复观察示数和敲击，可逐渐减小偏心量，直到满足要求，最后拧紧偏心调节螺钉(208)。
7.一种测角误差校准装置的同轴度倾斜误差的粗调节方法，包括以下步骤：
将所述测角误差校准装置(2)安装到测角装置(1)上，但不安装多面棱体(3)；
将千分表(5)固定在所述测角误差校准装置(2)的上支撑件(204)与多面棱体(3)基准面接触的支撑面(2042)的外边缘，反复转动测角装置(1)的转轴，调节倾斜调节螺钉(203)，逐渐减小所述上支撑件(204)的支撑面(2042)的跳动。
8.一种测角误差校准装置的同轴度倾斜误差的粗调节方法，包括以下步骤：
将所述测角误差校准装置(2)安装到测角装置(1)上，并将多面棱体(3)安装到所述测角误差校准装置(2)的上支撑件(204)上；
将千分表(5)固定在所述多面棱体(3)上表面外边缘，转动测角装置(1)的转轴，调节倾斜调节螺钉(203)；
重复转动所述测角装置(1)的转轴和调节所述倾斜调节螺钉(203)，逐渐减小所述多面棱体(3)的端面跳动。
9.一种测角误差校准装置的同轴度倾斜误差精调节方法，包括以下步骤：
将所述测角误差校准装置(2)安装到测角装置(1)上，并将多面棱体(3)安装到所述测角误差校准装置(2)的上支撑件(204)上；
将自准直仪(4)的光管中心对准多面棱体(3)工作面中心，观察第一个测量点时，将所述自准直仪(4)示数调至x＝0”，Y＝0”附近；
依次将所述多面棱体(3)的第i个工作面对准所述自准直仪(4)，记录Yi的示数，使所述多面棱体(3)旋转一周，记录Y1、Y2、…、Yn的值，变化量ΔY＝max(Yi)-min(Yi)代表同轴度倾斜误差；
调节倾斜调节螺钉(203)，重复上述过程，直至ΔY满足要求，ΔX则不需要调节。
10.一种测角误差校准装置的安装调节方法，包括以下步骤：
将所述测角误差校准装置(2)安装到测角装置(1)上，但不安装多面棱体(3)；
将千分表(5)固定在所述测角误差校准装置(2)的上支撑件(204)与多面棱体(3)中心孔配合的接触面(2041)的径向方向，将测角装置(1)的转轴旋转一周，观察所述千分表(5)的示数变化，用橡胶小锤沿下底座(201)径向轻轻敲击，按示数最大值与最小值之差的1/2调节偏心量；
通过反复观察示数和敲击，可逐渐减小偏心量，直到满足要求，最后拧紧偏心调节螺钉(208)；
将千分表(5)固定在所述测角误差校准装置(2)的上支撑件(204)与多面棱体(3)基准面接触的支撑面(2042)的外边缘，反复转动测角装置(1)的转轴，调节倾斜调节螺钉(203)，逐渐减小所述上支撑件(204)的支撑面(2042)的跳动；
将多面棱体(3)安装到所述测角误差校准装置(2)的上支撑件(204)上；
将千分表(5)固定在所述多面棱体(3)上表面外边缘，转动测角装置(1)的转轴，调节倾斜调节螺钉(203)；
重复转动所述测角装置(1)的转轴和调节所述倾斜调节螺钉(203)，逐渐减小所述多面棱体(3)的端面跳动；
将自准直仪(4)的光管中心对准多面棱体(3)工作面中心，观察第一个测量点时，将所述自准直仪(4)示数调至x＝0”，Y＝0”附近；
依次将所述多面棱体(3)的第i个工作面对准所述自准直仪(4)，记录Yi的示数，使所述多面棱体(3)旋转一周，记录Y1、Y2、…、Yn的值，变化量ΔY＝max(Yi)-min(Yi)代表同轴度倾斜误差；
调节倾斜调节螺钉(203)，重复上述过程，直至ΔY满足要求，ΔX则不需要调节。
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