CN110726429B - 一种用于机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光机装调及光轴平行性调校技术领域，具体公开了一种用于机载光电多传感器光轴调校和制销一体化的装置和方法，该装置主要由支撑框架组件、上部水平移动部件、下部水平移动部件组成。上部水平移动部件、下部水平移动部件与支撑框架组件通过螺钉固定连接。该装置将多传感器光轴调校和制销集成在一个装置上，实现多传感器高精度光轴平行性调校和高精度制销；通过销钉定位，可以实现转换接口的快速更换，进一步实现不同大小、不同外形包络、不同尺寸的多传感器光具座组件的光轴调校和制销，极大的提高了该装置的通用性。

Description

一种用于机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装 置和方法

技术领域

本发明属于光机装调及光轴平行性调校技术领域，主要涉及一种用于机载光电多传感器光轴调校和制销的一体化装置和方法。

背景技术

机载光电多传感器光轴平行性调校技术是光具座组件集成装配过程中的重要手段和方法。光具座组件的装配和集成不仅需要保证各传感器光轴的平行性、光轴与安装基准的平行性，还需要在光轴平行性调校完成后配制销钉，从而实现机械的精确定位，保证光轴在复杂环境下的平行性和稳定性。

机载光电各传感器组成的光具座组件具有集成度高、空间包络复杂的特点，如图1所示，光具座组件在集成过程中操作空间小，各传感器之间光轴平行性调校时，若采用传统的光轴平行性调试工装，对传感器位置和姿态进行调整，操作难度大，因此各传感器之间光轴平行性调校过程复杂。其次，光轴平行性调校完成后需要对传感器与光具座进行制销，保证光轴的稳定性，制销时，需要将光具座组件从光轴平行性调试工装上拆除，安装至制销工装上。传统的制销工装采用螺钉连接或非加工面进行支撑制销，还是如图1所示，由于光具座组件集成度高，且空间形状不规则，难以稳定水平放置，导致在制销过程中钻头与光具座制销面不垂直，进一步地导致出现底孔与连接面不垂直、底孔不圆等问题，造成光轴平行性和稳定性精度降低。第三，制销完成后需要对光具座组件的光轴平行性进行精确调校，传统的光轴平行性调校和制销过程，分别在不同工装卡具上完成，由于制销时已经将光具座组件从校轴工装拆除，光具座组件再次安装至光轴调校工装时，其基准发生偏离，造成光轴平行性调校精度降低。

因此，需寻求一种新的装置，以简化传感器光轴平行性调校操作、传感器与安装基准调校过程，提高销孔配制过程中销孔与光具座制销面的垂直度、底孔圆度，进一步保证光轴平行性调校精度。

发明内容

针对机载多传感器光轴平行性调校精度低和制销精度难以保证的难题，本发明提出一种用于机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化的装置和方法，该装置结构轻巧、操作方法简便、精度易于保证，可适用多型高集成度光具座组件的安装及调校，采用安装基准转接、销钉快速定位，实现高精度的光轴平行性调校和高质量制销，提高光轴的稳定性精度。

本发明的技术方案为：

所述一种用于机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置，其特征在于：包括支撑框架组件、上部水平移动部件、下部水平移动部件；

所述支撑框架组件由支撑杆固定连接矩形的支撑前板及支撑后板组成；用于支撑光具座及传感器组件；

在支撑前板以及支撑后板的四角侧面加工有凸台，每个角对应的两个侧面各加工有一个凸台，支撑前板以及支撑后板同一侧上的共四个凸台表面处于同一平面上，共计十六个凸台形成四个平面，每个平面的平面度、相邻平面垂直度以及相对平面平行度均满足设定要求；

所述上部水平移动部件和所述下部水平移动部件安装在支撑前板以及支撑后板之间，用于调整空间位置，适用不同外形尺寸的光具座组件；所述上部水平移动部件与所述下部水平移动部件结构相同；

水平移动部件包括燕尾导轨、燕尾滑块、锁紧块、锁紧螺钉、转换接口以及多个定位销钉；所述燕尾导轨两端分别与支撑前板以及支撑后板固定连接；所述燕尾滑块与所述燕尾导轨配合，能够通过调整燕尾滑块在燕尾导轨上的位置，以适用不同外形尺寸的光具座组件；所述燕尾滑块中与燕尾导轨的配合斜面上开有缺口，缺口内放置有锁紧块；缺口反向有螺纹孔，锁紧螺钉安装在螺纹孔内用于挤压锁紧块实现锁紧；

所述转换接口截面为T字形结构；所述转换接口的横向顶面贴合在燕尾滑块的底面上，并固定连接，同时通过布置在转换接口纵向面两侧的两个定位销钉实现转换接口与燕尾滑块的定位；这两个定位销钉轴线垂直于支撑前板以及支撑后板顶部或底部四个凸台表面所形成的平面，垂直度满足设计要求，且这两个定位销钉轴线形成的平面平行于支撑前板以及支撑后板前侧或后侧四个凸台表面所形成的平面，平行度满足设计要求；所述转换接口纵向面上具有与光具座孔位匹配的螺纹孔，以及对光具座进行定位的定位销钉，该定位销钉垂直于转换接口纵向面，垂直度满足设计要求。

进一步地，支撑前板以及支撑后板中共计十六个凸台形成四个平面，平面度不超过0.01mm，相邻平面垂直度不超过0.015mm，相对平面平行度不超过0.015mm。

进一步地，转换接口横向顶面中布置在转换接口纵向面两侧的两个定位销钉的轴线与支撑前板以及支撑后板顶部或底部四个凸台表面所形成的平面的垂直度不超过0.015mm，且这两个定位销钉轴线形成的平面与支撑前板以及支撑后板前侧或后侧四个凸台表面所形成的平面的平行度不超过0.015mm。

进一步地，转换接口纵向面上的定位销钉与转换接口纵向面的垂直度不超过0.015mm。

所述一种机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：将机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置放置在平台上，置于平行光管前；根据实际光具座组件中螺钉通孔的位置，选择对应丝孔的转换接口；

利用转换接口横向顶面中布置在转换接口纵向面两侧的两个定位销钉，实现转换接口与燕尾滑块的定位，进而通过螺钉将选择好的转换接口紧固在燕尾滑块上；

利用上部水平移动部件以及下部水平移动部件中各自转换接口的纵向面中的定位销钉对光具座实现定位，并通过连接螺钉将光具座与上部水平移动部件以及下部水平移动部件中各自转换接口的纵向面紧固连接；

第二步：将电视传感器、激光传感器和热像传感器分别安装至光具座上；旋松锁紧块，同步水平调节上下燕尾滑块，使各传感器处于机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置的中间位置；通过线缆将电视传感器、激光传感器和热像传感器与监视器连接，通过调节各传感器之间的相对位置，实现各传感器光轴平行性粗校；

第三步：拆除线缆，将机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置与光具座组件放置于钻床上，采用支撑前板以及支撑后板的凸台表面为加工基准面进行制销，利用上下转换接口纵向面中的定位销钉对光具座进行定位，确保光具座制销位置与支撑前板以及支撑后板的凸台表面的平行度或垂直度，从而保证在制销过程中，钻头与光具座制销面的垂直度，继而保证在销孔钻制过程中底孔与光具座的垂直度及底孔的圆度；

第四步：制销完成后，连接线缆及监视器，对各传感器光轴平行性进行精校。

有益效果

本发明的有益效果体现在以下几个方面。

(一)本发明提供了一种高精度机载光电多传感器光轴调校和制销一体化装置和方法，其优点是将多传感器光轴调校和制销集成在一个装置上，实现多传感器高精度光轴平行性调校和高精度制销。

(二)本发明通过支撑框架组件的组合加工，以及定位销钉的快速定位，保证光具座与支撑框架的平行性及垂直度，进一步保证制销过程中底孔与光具座安装面的垂直度和圆度，提高制销精度。

(三)本发明具有水平方向调节燕尾导轨和转换接口，可以实现不同大小、不同外形包络、不同尺寸的多传感器光具座组件的光轴调校和制销，极大的提高了该装置的通用性，通过销钉定位，可以实现转换接口的快速更换。

(四)本发明将光轴平行性调校和制销过程集成至同一个装置上，保证粗校轴和精校轴时基准一致，提高了多传感器光轴平行性调校精度，同时方便操作，提高校轴及制销的效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为光具座组件空间结构形式示意图

图2为本发明机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置的系统组成示意图。

图3为支撑框架组件组成示意图。

图4为上部水平移动部件组成示意图。

图5为下部水平移动部件组成示意图。

其中，1-支撑前板，2-支撑后板，3-支撑杆Ⅰ，4-支撑杆Ⅱ，5-支撑杆Ⅲ，6-支撑杆Ⅳ，7-燕尾导轨Ⅰ，8-燕尾滑块Ⅰ，9-转换接口Ⅰ，10-锁紧块Ⅰ，11-锁紧螺钉Ⅰ，12-定位销钉Ⅰ，13-定位销钉Ⅱ，14-定位销钉Ⅲ，15-燕尾导轨Ⅱ，16-燕尾滑块Ⅱ，17-锁紧块Ⅱ，18-锁紧螺钉Ⅱ，19-转换接口Ⅱ，20-定位销钉Ⅳ，21-定位销钉Ⅴ，22-定位销钉Ⅵ。

图6为本发明应用的光轴平行性调校示意图。

图7为本发明应用的制销位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。

根据图2所示，机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置包括：支撑前板1，支撑后板2，支撑杆Ⅰ3，支撑杆Ⅱ4，支撑杆Ⅲ5，支撑杆Ⅳ6，燕尾导轨Ⅰ7，燕尾滑块Ⅰ8，转换接口Ⅰ9，锁紧块Ⅰ10，锁紧螺钉Ⅰ11，定位销钉Ⅰ12，定位销钉Ⅱ13，定位销钉Ⅲ14，燕尾导轨Ⅱ15，燕尾滑块Ⅱ16，锁紧块Ⅱ17，锁紧螺钉Ⅱ18，转换接口Ⅱ19，定位销钉Ⅳ20，定位销钉Ⅴ21，定位销钉Ⅵ22。

根据图3所示，支撑杆Ⅰ3，支撑杆Ⅱ4，支撑杆Ⅲ5，支撑杆Ⅳ6用螺钉分别连接至支撑前板1，支撑后板2组成支撑框架组件，用于支撑光具座及传感器组件、提高光轴平行性调校精度和制销精度。

在支撑前板以及支撑后板的四角侧面加工有凸台，每个角对应的两个侧面各加工有一个凸台，支撑前板以及支撑后板同一侧上的共四个凸台表面处于同一平面上，共计十六个凸台形成四个平面，每个平面的平面度不超过0.01mm，相邻平面垂直度不超过0.015mm，相对平面平行度不超过0.015mm。

如图3所示，对支撑框架组件进行组合加工，保证前面板凸台1、前面板凸台2、后面板凸台1、后面板凸台2所在的平面A，其平面度保证在0.01mm；前面板凸台3、前面板凸台4、后面板凸台3、后面板凸台4所在的平面B，其平面度保证在0.01mm；前面板凸台5、前面板凸台6、后面板凸台5、后面板凸台6所在的平面C，其平面度保证在0.01mm；前面板凸台7、前面板凸台8、后面板凸台7、后面板凸台8所在的平面D平面度，其平面度保证在0.01mm；A面与B面的垂直度保证在0.015mm，A面与C面的平行度保证在0.015mm，A面与D面的垂直度保证在0.015mm。

根据图4所示，将锁紧块Ⅰ10安装至燕尾滑块Ⅰ8内，锁紧螺钉Ⅰ11安装至燕尾滑块Ⅰ8上，通过旋紧锁紧螺钉Ⅰ11挤压锁紧块Ⅰ10实现锁紧，防止在光轴调校和制销过程中光具座组件发生移动影响光轴平行性调试精度和制销精度。

燕尾滑块Ⅰ8与燕尾导轨Ⅰ7紧密可滑动配合，通过调整前后位置，能够保证适用不同外形尺寸的光具座组件，燕尾导轨Ⅰ7两端与支撑前板1，支撑后板2用螺钉连接紧固。

所述转换接口截面为T字形结构；所述转换接口的横向顶面贴合在燕尾滑块的底面上，并固定连接，同时通过布置在转换接口纵向面两侧的两个定位销钉实现转换接口与燕尾滑块的定位；这两个定位销钉轴线垂直于支撑前板以及支撑后板顶部或底部四个凸台表面所形成的平面，垂直度满足设计要求，且这两个定位销钉轴线形成的平面平行于支撑前板以及支撑后板前侧或后侧四个凸台表面所形成的平面，平行度满足设计要求；所述转换接口纵向面上具有与光具座孔位匹配的螺纹孔，以及对光具座进行定位的定位销钉，该定位销钉垂直于转换接口纵向面，垂直度满足设计要求。

本实施例中如图4所示，在燕尾滑块Ⅰ8底面上制销孔，保证安装定位销钉Ⅰ12和定位销钉Ⅱ13的销孔与所述平面A垂直，垂直度为0.015mm；两销孔轴线的连线平行于所述平面B，保证平行度为0.015mm。安装销钉，并将转换接口Ⅰ9安装至燕尾滑块Ⅰ8上，通过销钉定位，用螺钉连接紧固。在转换接口Ⅰ9上制销孔，保证安装定位销钉Ⅲ14的销孔垂直于销钉安装面，垂直度为0.015mm，安装定位销钉Ⅲ14。

根据图5所示，将锁紧块Ⅱ17安装至燕尾滑块Ⅱ16内，锁紧螺钉Ⅱ18安装至燕尾滑块Ⅱ16上，通过旋紧锁紧螺钉Ⅱ18挤压锁紧块Ⅱ17实现锁紧，防止在光轴调校和制销过程中光具座组件发生移动影响光轴平行性调试精度和制销精度。燕尾滑块Ⅱ16与燕尾导轨Ⅱ15紧密配合，通过调整前后位置，保证适用不同外形尺寸的光具座组件，燕尾导轨Ⅱ15与支撑前板1，支撑后板2用螺钉连接紧固。在燕尾滑块Ⅱ16上制销孔，保证安装定位销钉Ⅳ20和定位销钉Ⅴ21的销孔与所述平面C垂直，垂直度为0.015mm；两销孔轴线的连线平行于所述平面B，保证平行度为0.015mm。安装销钉，并将转换接口Ⅱ19安装至燕尾滑块Ⅱ16上，用销钉定位，用螺钉连接紧固。在转换接口Ⅱ19上制销孔，保证安装定位销钉Ⅵ22的销孔垂直于销钉安装面，垂直度为0.015mm，安装定位销钉Ⅵ22。

通过所述转换接口Ⅰ8上的定位销钉Ⅲ14、所述转换接口Ⅱ19上的定位销钉Ⅵ22共同实现对光具座组件的精确定位和快速装配，实现多传感器的高精度光轴平行性调校。通过翻转机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置，满足不同姿态多传感器制销的需求，保证制销的精度。

机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置的操作步骤如下：

第一步：安装

根据图6所示，将机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置放置在平台上，置于平行光管前，光具座通过转换接口Ⅰ上的定位销钉Ⅲ、转换接口Ⅱ上的定位销钉Ⅵ快速定位，通过连接螺钉将光具座与转换接口Ⅰ、转换接口Ⅱ紧固连接。这里根据实际光具座组件的中螺钉通孔的位置，更换对应丝孔的转换接口Ⅰ、转换接口Ⅱ，通过定位销钉Ⅰ、定位销钉Ⅱ和定位销钉Ⅳ、定位销钉Ⅴ，实现对应丝孔的转换接口Ⅰ、转换接口Ⅱ的快速更换，进一步地实现不同光具座组件的快速连接和后续高精度制销。

第二步：粗校轴

根据图6所示，将电视传感器、激光传感器和热像传感器分别安装至光具座上，并用相应螺钉紧固。旋松锁紧块Ⅰ、锁紧块Ⅱ，水平调节燕尾滑块Ⅰ、燕尾滑块Ⅱ，保证各传感器处于机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置的中间位置。通过线缆将电视传感器、激光传感器和热像传感器与监视器连接，通过调节各传感器之间的相对位置，实现光轴平行性粗校。

第三步：制销

拆除线缆后，将机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置与光具座组件放置于钻床上，将该装置顺时针翻转90°，如图7a所示，对电视传感器和激光传感器进行制销，通过定位销钉Ⅲ、定位销钉Ⅵ对光具座进行定位，保证了光具座制销位置与支撑框架凸台面的平行度及垂直度，从而保证钻头与光具座制销面的垂直度，进一步地保证在销孔钻制过程中底孔与光具座的垂直度及底孔的圆度，进一步地保证光轴平行性的稳定。将该装置顺时针翻转180°，如图7b所示，实现热像传感器的高精度制销。

第四步：精校轴

制销完成后，将机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置继续顺时针翻转90°，连接线缆及监视器，由于光具座组件在光轴调校与制销过程中，其连接基准和校轴基准均未发生拆装过程，精校轴过程与粗校轴过程的基准一致，提高校轴精度。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种机载光电多传感器光轴一体化调校和制销的方法，其特征在于：用于一体化调校和制销的装置包括支撑框架组件、上部水平移动部件、下部水平移动部件；

所述支撑框架组件由支撑杆固定连接矩形的支撑前板及支撑后板组成；用于支撑光具座及传感器组件；

在支撑前板以及支撑后板的四角侧面加工有凸台，每个角对应的两个侧面各加工有一个凸台，支撑前板以及支撑后板同一侧上的共四个凸台表面处于同一平面上，共计十六个凸台形成四个平面，每个平面的平面度、相邻平面垂直度以及相对平面平行度均满足设定要求；

所述上部水平移动部件和所述下部水平移动部件安装在支撑前板以及支撑后板之间，用于调整空间位置，适用不同外形尺寸的光具座组件；所述上部水平移动部件与所述下部水平移动部件结构相同；

水平移动部件包括燕尾导轨、燕尾滑块、锁紧块、锁紧螺钉、转换接口以及多个定位销钉；所述燕尾导轨两端分别与支撑前板以及支撑后板固定连接；所述燕尾滑块与所述燕尾导轨配合，能够通过调整燕尾滑块在燕尾导轨上的位置，以适用不同外形尺寸的光具座组件；所述燕尾滑块中与燕尾导轨的配合斜面上开有缺口，缺口内放置有锁紧块；缺口反向有螺纹孔，锁紧螺钉安装在螺纹孔内用于挤压锁紧块实现锁紧；

所述转换接口截面为T字形结构；所述转换接口的横向顶面贴合在燕尾滑块的底面上，并固定连接，同时通过布置在转换接口纵向面两侧的两个定位销钉实现转换接口与燕尾滑块的定位；这两个定位销钉轴线垂直于支撑前板以及支撑后板顶部或底部四个凸台表面所形成的平面，垂直度满足设计要求，且这两个定位销钉轴线形成的平面平行于支撑前板以及支撑后板前侧或后侧四个凸台表面所形成的平面，平行度满足设计要求；所述转换接口纵向面上具有与光具座孔位匹配的螺纹孔，以及对光具座进行定位的定位销钉，该定位销钉垂直于转换接口纵向面，垂直度满足设计要求；

所述方法包括以下步骤：

第一步：将机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置放置在平台上，置于平行光管前；根据实际光具座组件中螺钉通孔的位置，选择对应丝孔的转换接口；

利用转换接口横向顶面中布置在转换接口纵向面两侧的两个定位销钉，实现转换接口与燕尾滑块的定位，进而通过螺钉将选择好的转换接口紧固在燕尾滑块上；

利用上部水平移动部件以及下部水平移动部件中各自转换接口的纵向面中的定位销钉对光具座实现定位，并通过连接螺钉将光具座与上部水平移动部件以及下部水平移动部件中各自转换接口的纵向面紧固连接；

第二步：将电视传感器、激光传感器和热像传感器分别安装至光具座上；旋松锁紧块，同步水平调节上下燕尾滑块，使各传感器处于机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置的中间位置；通过线缆将电视传感器、激光传感器和热像传感器与监视器连接，通过调节各传感器之间的相对位置，实现各传感器光轴平行性粗校；

第三步：拆除线缆，将机载光电多传感器光轴平行性调校和制销一体化装置与光具座组件放置于钻床上，采用支撑前板以及支撑后板的凸台表面为加工基准面进行制销，利用上下转换接口纵向面中的定位销钉对光具座进行定位，确保光具座制销位置与支撑前板以及支撑后板的凸台表面的平行度或垂直度，从而保证在制销过程中，钻头与光具座制销面的垂直度，继而保证在销孔钻制过程中底孔与光具座的垂直度及底孔的圆度；

第四步：制销完成后，连接线缆及监视器，对各传感器光轴平行性进行精校。

2.根据权利要求1所述一种机载光电多传感器光轴一体化调校和制销的方法，其特征在于：支撑前板以及支撑后板中共计十六个凸台形成四个平面，平面度不超过0.01mm，相邻平面垂直度不超过0.015mm，相对平面平行度不超过0.015mm。

3.根据权利要求1所述一种机载光电多传感器光轴一体化调校和制销的方法，其特征在于：转换接口横向顶面中布置在转换接口纵向面两侧的两个定位销钉的轴线与支撑前板以及支撑后板顶部或底部四个凸台表面所形成的平面的垂直度不超过0.015mm，且这两个定位销钉轴线形成的平面与支撑前板以及支撑后板前侧或后侧四个凸台表面所形成的平面的平行度不超过0.015mm。

4.根据权利要求1所述一种机载光电多传感器光轴一体化调校和制销的方法，其特征在于：转换接口纵向面上的定位销钉与转换接口纵向面的垂直度不超过0.015mm。

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