CN107462227A - 一种调平及水平误差测试设备 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种调平及水平误差测试设备，包括基座、花岗岩平板、调平瞄准装置、传动系统、电控箱，其中调平瞄准装置包括光电自准直仪、五棱镜、硅油盘、单轴激光对准器、支架，光电自准直仪用于平台调平误差的光学瞄准，五棱镜用于将光电自准直仪的测量光轴折转90°后对准平台基准六面体，硅油盘用于光电自准直仪的零位校正，单轴激光对准器用于自准直仪光轴的精确对准，支架用于光电自准直仪、五棱镜、硅油盘、单轴激光对准器的安装。本发明能实现光轴的自动对准，同时实现调平误差的自动测量，测试效率高，测试数据一致性好。

Description

一种调平及水平误差测试设备
技术领域
本发明涉及一种调平及水平误差测试设备，属于调平领域。
背景技术
随着航天导航技术的发展，惯性平台的精度越来越高，惯性仪表、轴端组件作为平台的核心部件，其装配误差将直接影响了整个惯性平台的导航精度。在进行惯性仪表、轴端组件装配前，应预先使用光电自准直仪对平台基准六面体进行调平误差测试，根据测试结果，调整平台台体位置，确保装配过程中台体处于水平状态，因此，平台台体调平精度将直接影响惯性仪表、轴端组件的装配精度。由于，调平精度测试过程是人工将光电自准直仪安装到悬臂结构的支架上，通过手动调整光电自准直仪的位置实现瞄准。整个调平精度测试过程中，存在一定弊端，一方面，人工进行光学瞄准，受人眼视差影响，测试数据准确性、一致性较差。另一方面，光电自准直仪支架为悬臂式结构，稳定性不足，造成调平精度测试过程中自准直仪数据不稳定。如何克服上述弊端，提高平台调平精度是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种调平及水平误差测试设备，通过提高设备的自动化水平和整体稳定性，实现平台调平精度的自动化测试，提高测试数据的准确性及一致性。
本发明目的通过如下技术方案予以实现：
一种调平设备，包括基座、花岗岩平板、调平瞄准装置、传动系统、电控箱；
基座四个角上设置水平调整垫块，花岗岩平板安装在基座水平调整垫块上，通过水平调整垫块调整花岗岩平板处于水平位置；花岗岩平板的上表面安装水平滑动导轨；
传动系统的两个支撑臂连接到花岗岩平板的水平滑动导轨上，电控箱能够控制传动系统在花岗岩平板的水平滑动导轨上移动。
调平瞄准装置包括光电自准直仪、五棱镜、硅油盘、单轴激光对准器、垂直导轨和支架；
垂直导轨位于支架的下表面，与花岗岩平板的水平滑动导轨垂直；支架固定在传动系统上；
单轴激光对准器安装在硅油盘下方，二者共同安装在垂直导轨上，能够沿着垂直导轨移动；
五棱镜和光电自准直仪安装在支架上表面，二者水平对齐，光电自准直仪发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架上的通孔；
待调平产品的调平面朝上放置在花岗岩平板上，调平面上安装六面体，六面体的上下表面平行，上表面为反射镜面；将待调平产品放置在五棱镜的正下方，六面体对准五棱镜。
同时提供一种水平误差测试设备，包括基座、花岗岩平板、调平瞄准装置、传动系统、电控箱；
基座四个角上设置水平调整垫块，花岗岩平板安装在基座水平调整垫块上，通过水平调整垫块调整花岗岩平板处于水平位置；花岗岩平板的上表面安装水平滑动导轨；
传动系统的两个支撑臂连接到花岗岩平板的水平滑动导轨上，电控箱能够控制传动系统在花岗岩平板的水平滑动导轨上移动。
调平瞄准装置包括光电自准直仪、五棱镜、硅油盘、单轴激光对准器、垂直导轨和支架；
垂直导轨位于支架的下表面，与花岗岩平板的水平滑动导轨垂直；支架固定在传动系统上；
单轴激光对准器安装在硅油盘下方，二者共同安装在垂直导轨上，能够沿着垂直导轨移动；
五棱镜和光电自准直仪安装在支架上表面，二者水平对齐，光电自准直仪发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架上的通孔；
待测试产品的测试平面朝上放置在花岗岩平板上，测试平面上安装六面体，六面体的上下表面平行，上表面为反射镜面；将待测试产品放置在五棱镜的正下方，六面体对准五棱镜。
优选的，使用前进行光电自准直仪校准，硅油盘和单轴激光对准器通过垂直导轨移动到五棱镜正下方，五棱镜折转后的光线经硅油盘上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪；调整光电自准直仪的光线发射方向，读取光电自准直仪的读数，直至光电自准直仪的读数为0，表明光电自准直仪处于水平状态；单轴激光对准器发出的激光对准六面体的上表面中心，完成待调平产品的定位；然后通过垂直导轨移走硅油盘和单轴激光对准器。
优选的，使用前进行产品水平调平，光电自准直仪发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪；读取光电自准直仪的读数，调整产品水平，直至光电自准直仪为0。
优选的，传动系统为龙门支架。
优选的，光电自准直仪发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪；读取光电自准直仪的读数，调整待调平产品上表面的水平偏差，直至光电自准直仪为0。
优选的，光电自准直仪发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪；光电自准直仪根据反射光线的角度得出六面体在水平方向的角度偏差，即为水平误差。
提供一种利用权利要求所述的调平设备进行调平的方法，包括如下步骤：
(1)通过调整基座四个角上设置的水平调整垫块，使花岗岩平板水平，调整的过程中通过水平仪测试；
(2)待调平产品的调平面朝上放置，调平面上安装调平六面体，六面体的上下表面平行，上表面为反射镜面；将待调平产品放置在五棱镜的正下方，六面体对准五棱镜；
(3)进行光电自准直仪校准，硅油盘和单轴激光对准器通过垂直导轨移动到五棱镜正下方，五棱镜折转后的光线经硅油盘上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪；调整光电自准直仪的光线发射方向，读取光电自准直仪的读数，直至光电自准直仪的读数为0，表明光电自准直仪处于水平状态；
(4)调整待调平产品的位置，使得单轴激光对准器发出的激光对准六面体的上表面中心，完成待调平产品的精确定位；然后通过垂直导轨移走硅油盘和单轴激光对准器；
(5)进行待测产品水平调平，光电自准直仪发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪；读取光电自准直仪的读数，调整待调平产品上表面的水平偏差，直至光电自准直仪为0。
提供一种利用所述的水平误差测试设备进行水平误差测试的方法，包括如下步骤：
(1)通过调整基座四个角上设置的水平调整垫块，使花岗岩平板水平，调整的过程中通过水平仪测试。
(2)待测量产品的测量平面朝上放置，测量平面上安装六面体，六面体的上下表面平行，上表面为反射镜面；将待测量产品放置在五棱镜的正下方，六面体对准五棱镜。
(3)进行光电自准直仪校准，硅油盘和单轴激光对准器通过垂直导轨移动到五棱镜正下方，五棱镜折转后的光线经硅油盘上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪；调整光电自准直仪的光线发射方向，读取光电自准直仪的读数，直至光电自准直仪的读数为0，表明光电自准直仪处于水平状态；
(4)调整待测量产品的位置，使得单轴激光对准器发出的激光对准六面体的上表面中心，完成待测量产品的精确定位；然后通过垂直导轨移走硅油盘和单轴激光对准器；
(5)进行待测量产品水平误差测量，光电自准直仪发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪；光电自准直仪根据反射光线的角度得出六面体在水平方向的角度偏差，即为产品调平误差。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明增加了传动系统，能够带动光电自准直仪在X、Y两个方向实现快速位置调整，缩短光电自准直仪对准时间，提高光学瞄准效率。相比于人工对准方式，使用传动系统进行位置调整，自动化水平更高，光学对准速度更快，而且传动系统可以实现X、Y两个方向的位置微调整，位置对准精度更高，测试数据更加准确。
(2)本发明采用龙门式的支架代替悬臂梁支架，结构上提高了支架的稳定性，光电自准直仪安装到龙门式的支架上，测试数据更加稳定、准确。而且，在传动系统工作时，龙门式支架相比于悬臂梁结构，能够更加有效保护光电自准直仪不受损坏。
(3)本发明增加了调平瞄准装置，五棱镜利用光的折射原理，能够将细长结构的光电自准直仪水平放置，增加整个测量系统的稳定性。运动导轨能够实现激光对准器及硅油盘位置自动调整。单轴激光对准器能够实现光轴与待测件的快速精确对准。调平瞄准装置中自带硅油盘，有利于自准直仪的快速零位校正。采用数显式的光电自准直仪代替人工瞄准，能够实现光学自动瞄准，减小人眼视差对调平精度的影响，提高测试数据的准确性。设备自带数据处理功能，能够实现数据自动处理，提高数据处理速度。
(4)本发明利用五棱镜调整光路，将光电自准直仪竖直安装转为水平安装，提高了结构的稳定性，光学瞄准结果更加准确。
(5)本发明既能够用于水平精度调整，又能够用于水平误差测试，利用率高，用途广泛。
附图说明
图1为本发明调平精度测试设备结构图；
图2为本发明调平瞄准装置结构图；
图3为平台调平光学瞄准原理图。
具体实施方式
本发明整体结构如图1所示，包括基座1、花岗岩平板2、调平瞄准装置3、传动系统4、电控箱5；
基座1四个角上设置水平调整垫块，花岗岩平板2安装在基座1水平调整垫块上，通过水平调整垫块调整花岗岩平板2处于水平位置，花岗岩平板2用于放置待调平产品。花岗岩平板2的上表面安装水平滑动导轨；
传动系统4为龙门支架，两个支撑臂连接到花岗岩平板2的水平滑动导轨上，电控箱5控制传动系统4在花岗岩平板2的水平滑动导轨上移动。
调平瞄准装置3与传动系统4装配在一起，调平瞄准装置3结构如图2所示，包括光电自准直仪31、五棱镜32、硅油盘33、单轴激光对准器34、垂直导轨36和支架35。
垂直导轨36位于支架35的下表面，与花岗岩平板2的水平滑动导轨垂直；
单轴激光对准器34安装在硅油盘33下方，二者共同安装在垂直导轨36上，能够沿着垂直导轨36移动；支架35固定在传动系统4上。
五棱镜32和光电自准直仪31安装在支架35上表面，二者水平对齐，光电自准直仪31发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架35上的通孔。
待调平产品的待调平面朝上放置，待调平面上放置六面体，六面体的上下表面平行，上表面为反射镜面；将待调平产品放置在五棱镜的正下方，六面体对准五棱镜。
在进行光电自准直仪31校准时，硅油盘33和单轴激光对准器34通过垂直导轨36移动到五棱镜正下方，五棱镜折转后的光线经硅油盘33上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪31；调整光电自准直仪的发射方向，读取光电自准直仪31的读数，直至光电自准直仪31的读数为0，表明光电自准直仪31处于水平状态；单轴激光对准器34发出的激光对准平台六面体的上表面中心，完成待调平产品的定位；然后通过垂直导轨36移走硅油盘33和单轴激光对准器34；
进行待测产品水平调平，光电自准直仪31发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架35上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪31；读取光电自准直仪31的读数，调整待调平产品水平，直至光电自准直仪31为0。
本发明还能够用于水平误差测试，如图3所示，传动系统将光电自准直仪带动至被测平台基准六面体的上方，光电自准直仪31借助自带硅油进行零位校正后，光电自准直仪31发出光线，经过五棱镜折转后对准平台六面体的上表面，光线经上表面反射后返回光电自准直仪31，光电自准直仪31根据反射光线的角度得出平台六面体在水平方向的角度偏差，即为平台调平误差。
本发明的调平过程如下：
(1)通过调整基座1四个角上设置的水平调整垫块，使花岗岩平板2水平，调整的过程中通过水平仪测试。
(2)待调平产品的待调平面朝上放置，待调平面上安装调平六面体，六面体的上下表面平行，上表面为反射镜面；将待调平产品放置在五棱镜的正下方，六面体对准五棱镜。
(3)进行光电自准直仪31校准，硅油盘33和单轴激光对准器34通过垂直导轨36移动到五棱镜正下方，五棱镜折转后的光线经硅油盘33上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪31；调整光电自准直仪的发射方向，读取光电自准直仪31的读数，直至光电自准直仪31的读数为0，表明光电自准直仪31处于水平状态；
(4)调整待调平产品的位置，使得单轴激光对准器34发出的激光对准六面体的上表面中心，完成待调平产品的精确定位；然后通过垂直导轨36移走硅油盘33和单轴激光对准器34；
(5)进行待测产品水平调平，光电自准直仪31发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架35上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪31；读取光电自准直仪31的读数，调整待调平产品上表面的水平偏差，直至光电自准直仪31为0。
本发明的水平误差测量过程如下：
(1)通过调整基座1四个角上设置的水平调整垫块，使花岗岩平板2水平，调整的过程中通过水平仪测试。
(2)待测量产品的待测量平面朝上放置，待测量平面上安装六面体，六面体的上下表面平行，上表面为反射镜面；将待测量产品放置在五棱镜的正下方，六面体对准五棱镜。
(3)进行光电自准直仪31校准，硅油盘33和单轴激光对准器34通过垂直导轨36移动到五棱镜正下方，五棱镜折转后的光线经硅油盘33上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪31；调整光电自准直仪的发射方向，读取光电自准直仪31的读数，直至光电自准直仪31的读数为0，表明光电自准直仪31处于水平状态；
(4)调整待测量产品的位置，使得单轴激光对准器34发出的激光对准六面体的上表面中心，完成待测量产品的精确定位；然后通过垂直导轨36移走硅油盘33和单轴激光对准器34；
(5)进行待测量产品水平误差测量，光电自准直仪31发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架35上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪31；光电自准直仪31根据反射光线的角度得出六面体在水平方向的角度偏差，即为平台调平误差。
本发明大大提高了调平效率，结构稳定，误差测试数据的一致性好。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种调平设备，其特征在于：包括基座(1)、花岗岩平板(2)、调平瞄准装置(3)、传动系统(4)、电控箱(5)；
基座(1)四个角上设置水平调整垫块，花岗岩平板(2)安装在基座(1)水平调整垫块上，通过水平调整垫块调整花岗岩平板(2)处于水平位置；花岗岩平板(2)的上表面安装水平滑动导轨；
传动系统(4)的两个支撑臂连接到花岗岩平板(2)的水平滑动导轨上，电控箱5能够控制传动系统(4)在花岗岩平板(2)的水平滑动导轨上移动；
调平瞄准装置(3)包括光电自准直仪(31)、五棱镜(32)、硅油盘(33)、单轴激光对准器(34)、垂直导轨(36)和支架(35)；
垂直导轨(36)位于支架(35)的下表面，与花岗岩平板2的水平滑动导轨垂直；支架(35)固定在传动系统(4)上；
单轴激光对准器(34)安装在硅油盘(33)下方，二者共同安装在垂直导轨(36)上，能够沿着垂直导轨(36)移动；
五棱镜(32)和光电自准直仪(31)安装在支架(35)上表面，二者水平对齐，光电自准直仪(31)发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架(35)上的通孔；
待调平产品的调平面朝上放置在花岗岩平板(2)上，调平面上安装六面体，六面体的上下表面平行，上表面为反射镜面；将待调平产品放置在五棱镜的正下方，六面体对准五棱镜。
2.一种水平误差测试设备，其特征在于：包括基座(1)、花岗岩平板(2)、调平瞄准装置(3)、传动系统(4)、电控箱(5)；
基座(1)四个角上设置水平调整垫块，花岗岩平板(2)安装在基座(1)水平调整垫块上，通过水平调整垫块调整花岗岩平板(2)处于水平位置；花岗岩平板(2)的上表面安装水平滑动导轨；
传动系统(4)的两个支撑臂连接到花岗岩平板(2)的水平滑动导轨上，电控箱5能够控制传动系统(4)在花岗岩平板(2)的水平滑动导轨上移动。
调平瞄准装置(3)包括光电自准直仪(31)、五棱镜(32)、硅油盘(33)、单轴激光对准器(34)、垂直导轨(36)和支架(35)；
垂直导轨(36)位于支架(35)的下表面，与花岗岩平板(2)的水平滑动导轨垂直；支架(35)固定在传动系统(4)上；
单轴激光对准器(34)安装在硅油盘(33)下方，二者共同安装在垂直导轨(36)上，能够沿着垂直导轨(36)移动；
五棱镜(32)和光电自准直仪(31)安装在支架(35)上表面，二者水平对齐，光电自准直仪(31)发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架(35)上的通孔；
待测试产品的测试平面朝上放置在花岗岩平板(2)上，测试平面上安装六面体，六面体的上下表面平行，上表面为反射镜面；将待测试产品放置在五棱镜的正下方，六面体对准五棱镜。
3.根据权利要求1所述的调平设备或权利要求2所述的水平误差测试设备，其特征在于：使用前进行光电自准直仪(31)校准，硅油盘(33)和单轴激光对准器(34)通过垂直导轨(36)移动到五棱镜正下方，五棱镜折转后的光线经硅油盘(33)上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪(31)；调整光电自准直仪的光线发射方向，读取光电自准直仪(31)的读数，直至光电自准直仪(31)的读数为0，表明光电自准直仪(31)处于水平状态；单轴激光对准器(34)发出的激光对准六面体的上表面中心，完成待调平产品的定位；然后通过垂直导轨(36)移走硅油盘(33)和单轴激光对准器(34)。
4.根据权利要求1所述的调平设备或权利要求2所述的水平误差测试设备，其特征在于：使用前进行产品水平调平，光电自准直仪(31)发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架(35)上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪(31)；读取光电自准直仪(31)的读数，调整产品水平，直至光电自准直仪(31)示数为0。
5.根据权利要求1所述的调平设备或权利要求2所述的水平误差测试设备，其特征在于：传动系统(4)为龙门支架。
6.根据权利要求1所述的调平设备，其特征在于：光电自准直仪(31)发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架(35)上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪(31)；读取光电自准直仪(31)的读数，调整待调平产品上表面的水平偏差，直至光电自准直仪(31)示数为0。
7.根据权利要求2所述的水平误差测试设备，其特征在于：光电自准直仪(31)发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架(35)上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪(31)；光电自准直仪(31)根据反射光线的角度得出六面体在水平方向的角度偏差，即为水平误差。
8.一种利用权利要求1所述的调平设备进行调平的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过调整基座(1)四个角上设置的水平调整垫块，使花岗岩平板(2)水平，调整的过程中通过水平仪测试；
(2)待调平产品的调平面朝上放置，调平面上安装调平六面体，六面体的上下表面平行，上表面为反射镜面；将待调平产品放置在五棱镜的正下方，六面体对准五棱镜；
(3)进行光电自准直仪(31)校准，硅油盘(33)和单轴激光对准器(34)通过垂直导轨(36)移动到五棱镜正下方，五棱镜折转后的光线经硅油盘(33)上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪(31)；调整光电自准直仪的光线发射方向，读取光电自准直仪(31)的读数，直至光电自准直仪(31)的读数为0，表明光电自准直仪(31)处于水平状态；
(4)调整待调平产品的位置，使得单轴激光对准器(34)发出的激光对准六面体的上表面中心，完成待调平产品的精确定位；然后通过垂直导轨(36)移走硅油盘(33)和单轴激光对准器(34)；
(5)进行待测产品水平调平，光电自准直仪(31)发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架(35)上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪(31)；读取光电自准直仪(31)的读数，调整待调平产品上表面的水平偏差，直至光电自准直仪(31)为0。
9.一种利用权利要求2所述的水平误差测试设备进行水平误差测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过调整基座(1)四个角上设置的水平调整垫块，使花岗岩平板(2)水平，调整的过程中通过水平仪测试。
(2)待测量产品的测量平面朝上放置，测量平面上安装六面体，六面体的上下表面平行，上表面为反射镜面；将待测量产品放置在五棱镜的正下方，六面体对准五棱镜。
(3)进行光电自准直仪(31)校准，硅油盘(33)和单轴激光对准器(34)通过垂直导轨(36)移动到五棱镜正下方，五棱镜折转后的光线经硅油盘(33)上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪(31)；调整光电自准直仪的光线发射方向，读取光电自准直仪(31)的读数，直至光电自准直仪(31)的读数为0，表明光电自准直仪(31)处于水平状态；
(4)调整待测量产品的位置，使得单轴激光对准器(34)发出的激光对准六面体的上表面中心，完成待测量产品的精确定位；然后通过垂直导轨(36)移走硅油盘(33)和单轴激光对准器(34)；
(5)进行待测量产品水平误差测量，光电自准直仪(31)发出的平行光经过五棱镜折转后光线竖直向下穿过支架(35)上的通孔，经六面体的上表面反射后，经五棱镜返回光电自准直仪(31)；光电自准直仪(31)根据反射光线的角度得出六面体在水平方向的角度偏差，即为产品调平误差。
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