CN109186502A - 基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台及方法 - Google Patents

基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台及方法 Download PDF

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Abstract

一种基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台及方法，包括有回转轴，连接在所述回转轴底端用于驱动回转轴正向或反向旋转的驱动装置，以及设置在所述驱动装置一侧的光电自准直仪，所述的回转轴中部固定设置有下回转台，所述回转轴的顶端通过锁紧装置设置有上回转台，所述的下回转台在对应所述光电自准直仪的侧边上设置有与所述光电自准直仪的光轴相对应的平面反射镜，所述上回转台的外侧设置有用于对上回转台进行定位的定位装置。本发明的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台及方法，具有全圆周、高精度的转角定位的优点，适用于高精度、高分辨率的角度定位。本发明能够突破现有的精密回转工作台转角定位精度不足的局限性。

Description

基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台及方法
技术领域
本发明涉及一种全圆周定位回转工作台。特别是涉及一种基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台及方法。
背景技术
高精度回转工作台在精密驱动、分度以及角度测量等场合中具有重要应用。现有的回转工作台的转角定位大多以圆光栅或旋转编码器为基准。这类角度传感器可以实现全圆周角度定位，但其角度分辨率有限，尤其是旋转编码器。光电自准直仪是一种利用光学自准直原理将角度测量转换为线性测量的一种角度计量仪器。它具有高精度、高分辨、测量距离无关性等优点，但测角范围小，无法进行大角度的转角定位。在回转工作台定位应用中，经常将多面棱体和光电自准直仪相结合使用，如采用四面棱体，则可以实现90°、180°、270°和360°附近小范围的高精度转角定位。但这种方案仍然不能解决全圆周高精度转角定位问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种适用于高精度、高分辨率的角度定位的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台及方法。
本发明所采用的技术方案是：一种基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台，包括有回转轴，连接在所述回转轴底端用于驱动回转轴正向或反向旋转的驱动装置，以及设置在所述驱动装置一侧的光电自准直仪，所述的回转轴中部固定设置有下回转台，所述回转轴的顶端通过锁紧装置设置有上回转台，所述的下回转台在对应所述光电自准直仪的侧边上设置有与所述光电自准直仪的光轴相对应的平面反射镜，所述上回转台的外侧设置有用于对上回转台进行定位的定位装置。
回转轴的底端贯穿位于所述驱动装置内的轴承连接驱动装置中的驱动电机。
所述的定位装置是对称设置在所述上回转台两侧的液压驱动的活塞杆，或气压驱动的活塞杆，或是手动活塞杆。
所述的锁紧装置是胀紧联结套，或电磁离合器，或是摩擦离合器。
所述平面反射镜的法线与所述光电自准直仪光轴的夹角在所述光电自准直仪的测量角度的量程之内。
一种基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台的使用方法，包括如下步骤：
1)将定位装置与上回转台处于非接触状态，锁紧装置处于锁紧状态，使上回转台与回转轴固定连接；
2)通过驱动装置驱动回转轴带动上回转台和下回转台旋转，使上回转台处于初始位置，并保证平面反射镜的法线与光电自准直仪光轴的夹角位于所述光电自准直仪的测量角度的量程之内；
3)调节光电自准直仪的光源强度，得到光电自准直仪成像的十字交叉线；
4)得到光电自准直仪成像的十字交叉线与光电自准直仪的基准十字线之间的距离di；
5)根据光学自准直原理，由公式得到上回转台处于当位置时的平面反射镜的法线与光电自准直仪光轴的夹角其中，f为焦距,
6)通过驱动装置驱动回转轴带动上回转台和下回转台正向旋转设定角度，得到此时平面反射镜的法线与光电自准直仪光轴的夹角
7)计算得到上回转台的转角
8)将定位装置与上回转台处于接触并夹紧状态，锁紧装置处于非锁紧状态，使上回转台与回转轴处于非接触状态；
9)通过驱动装置驱动回转轴带动下回转台反向旋转设定角度；
10)将锁紧装置处于锁紧状态，再将定位装置与上回转台处于非接触状态，使上回转台与回转轴固定连接；
11)重复步骤3)～步骤10)得到上回转台的每一次的转动角度并对全部转动角度求和：直到达到设定的角度定位值时结束。
步骤6)和步骤9)所述的设定角度是在光电自准直仪的测量角度的量程之内。
本发明的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台及方法，具有全圆周、高精度的转角定位的优点，适用于高精度、高分辨率的角度定位。本发明能够突破现有的精密回转工作台转角定位精度不足的局限性。
附图说明
图1是本发明基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台的整体结构示意图；
图2是本发明中回转工作台回转轴结构示意图；
图3是本发明中自准直仪成像示意图；
图4a是基准反射镜与光轴垂直的原理图；
图4b是基准反射镜与光轴成角度时的原理图。
图中
1：上回转台 2：下回转台
3：回转轴 4：驱动装置
5：光电自准直仪 6：平面反射镜
7：锁紧装置 8：定位装置
9：轴承 10：基准十字线
11：十字交叉线 12：基准十字线与十字交叉线的距离d
13：基准反射镜 14：透镜
15：自准直仪接收屏
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台及方法做出详细说明。
如图1、图2所示，本发明的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台，包括有回转轴3，连接在所述回转轴3底端用于驱动回转轴3正向或反向旋转的驱动装置4，以及设置在所述驱动装置4一侧的光电自准直仪5，所述回转轴3的底端贯穿位于所述驱动装置4内的轴承9连接驱动装置4中的驱动电机。所述的回转轴3中部固定设置有下回转台2，所述回转轴3的顶端通过锁紧装置7设置有上回转台1，所述驱动回转轴3与所述的上回转台1之间为非接触设置，所述驱动回转轴3与所述的上回转台1之间是通过锁紧装置7进行固定。所述的下回转台2在对应所述光电自准直仪5的侧边上设置有与所述光电自准直仪5的光轴相对应的平面反射镜6，所述平面反射镜6的法线与所述光电自准直仪5光轴的夹角在所述光电自准直仪5的测量角度的量程之内。所述上回转台1的外侧设置有用于对上回转台1进行定位的定位装置8。
本发明中，所述的定位装置8是对称设置在所述上回转台1两侧的液压驱动的活塞杆，或气压驱动的活塞杆，或是手动活塞杆；所述的锁紧装置7是胀紧联结套，或电磁离合器，或是摩擦离合器。
本发明实施例中，所述的光电自准直仪采用TJDX2000型号的光电自准直仪。
本发明的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台的使用方法，包括如下步骤：
1)将定位装置8与上回转台1处于非接触状态，锁紧装置7处于锁紧状态，使上回转台1与回转轴3固定连接；
2)通过驱动装置4驱动回转轴3带动上回转台1和下回转台2旋转，使上回转台1处于初始位置，使平面反射镜近似垂直于光电自准直仪，并保证平面反射镜6的法线与光电自准直仪5光轴的夹角位于所述光电自准直仪5的测量角度的量程之内；
3)调节光电自准直仪5的光源强度，得到光电自准直仪5成像的十字交叉线；光电自准直仪5成像如图3所示。
4)得到光电自准直仪5成像的十字交叉线与光电自准直仪5的基准十字线之间的距离di；
5)根据如图4a和图4b所示的光学自准直原理，由公式得到上回转台1处于当位置时的平面反射镜6的法线与光电自准直仪5光轴的夹角其中，f为焦距,
6)通过驱动装置4驱动回转轴3带动上回转台1和下回转台2正向旋转设定角度，所述的设定角度是在光电自准直仪5的测量角度的量程之内，得到此时平面反射镜6的法线与光电自准直仪5光轴的夹角
7)计算得到上回转台1的转角
8)将定位装置8与上回转台1处于接触并夹紧状态，锁紧装置7处于非锁紧状态，使上回转台1与回转轴3处于非接触状态；
9)通过驱动装置4驱动回转轴3带动下回转台2反向旋转设定角度，所述的设定角度是在光电自准直仪5的测量角度的量程之内；
10)将锁紧装置7处于锁紧状态，再将定位装置8与上回转台1处于非接触状态，使上回转台1与回转轴3固定连接；
11)重复步骤3)～步骤10)得到上回转台1的每一次的转动角度并对全部转动角度求和：直到达到设定的角度定位值时结束。
按照本发明的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台及方法，能够利用光电自准直仪的高精度、高分辨率的优点，实现全圆周、高精度的转角定位。

Claims (7)

1.一种基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台，包括有回转轴(3)，连接在所述回转轴(3)底端用于驱动回转轴(3)正向或反向旋转的驱动装置(4)，以及设置在所述驱动装置(4)一侧的光电自准直仪(5)，其特征在于，所述的回转轴(3)中部固定设置有下回转台(2)，所述回转轴(3)的顶端通过锁紧装置(7)设置有上回转台(1)，所述的下回转台(2)在对应所述光电自准直仪(5)的侧边上设置有与所述光电自准直仪(5)的光轴相对应的平面反射镜(6)，所述上回转台(1)的外侧设置有用于对上回转台(1)进行定位的定位装置(8)。
2.根据权利要求1所述的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台，其特征在于，回转轴(3)的底端贯穿位于所述驱动装置(4)内的轴承(9)连接驱动装置(4)中的驱动电机。
3.根据权利要求1所述的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台，其特征在于，所述的定位装置(8)是对称设置在所述上回转台(1)两侧的液压驱动的活塞杆，或气压驱动的活塞杆，或是手动活塞杆。
4.根据权利要求1所述的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台，其特征在于，所述的锁紧装置(7)是胀紧联结套，或电磁离合器，或是摩擦离合器。
5.根据权利要求1所述的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台，其特征在于，所述平面反射镜(6)的法线与所述光电自准直仪(5)光轴的夹角在所述光电自准直仪(5)的测量角度的量程之内。
6.一种权利要求1所述的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将定位装置(8)与上回转台(1)处于非接触状态，锁紧装置(7)处于锁紧状态，使上回转台(1)与回转轴(3)固定连接；
2)通过驱动装置(4)驱动回转轴(3)带动上回转台(1)和下回转台(2)旋转，使上回转台(1)处于初始位置，并保证平面反射镜(6)的法线与光电自准直仪(5)光轴的夹角位于所述光电自准直仪(5)的测量角度的量程之内；
3)调节光电自准直仪(5)的光源强度，得到光电自准直仪(5)成像的十字交叉线；
4)得到光电自准直仪(5)成像的十字交叉线与光电自准直仪(5)的基准十字线之间的距离di；
5)根据光学自准直原理，由公式得到上回转台(1)处于当位置时的平面反射镜(6)的法线与光电自准直仪(5)光轴的夹角其中，f为焦距,
6)通过驱动装置(4)驱动回转轴(3)带动上回转台(1)和下回转台(2)正向旋转设定角度，得到此时平面反射镜(6)的法线与光电自准直仪(5)光轴的夹角
7)计算得到上回转台(1)的转角
8)将定位装置(8)与上回转台(1)处于接触并夹紧状态，锁紧装置(7)处于非锁紧状态，使上回转台(1)与回转轴(3)处于非接触状态；
9)通过驱动装置(4)驱动回转轴(3)带动下回转台(2)反向旋转设定角度；
10)将锁紧装置(7)处于锁紧状态，再将定位装置(8)与上回转台(1)处于非接触状态，使上回转台(1)与回转轴(3)固定连接；
11)重复步骤3)～步骤10)得到上回转台(1)的每一次的转动角度并对全部转动角度求和：直到达到设定的角度定位值时结束。
7.根据权利要求6所述的基于光电自准直仪的全圆周高精度定位回转工作台的使用方法，其特征在于，步骤6)和步骤9)所述的设定角度是在光电自准直仪(5)的测量角度的量程之内。
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