CN110836635B - 一种轻质蜂窝夹层盒型结构的测量基准建立及测量方法 - Google Patents

一种轻质蜂窝夹层盒型结构的测量基准建立及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轻质蜂窝夹层盒型结构精度基准的建立及测量方法，通过基准的转换、基准面建立、工艺基准及测量平台的建立等方法，确保结构平台上电子仪器的装配精度。本发明的基准转换方法、稳定的基准的建立、基准棱镜安装、测量平台研制，可满足易变形结构平台的精密电子仪器装配，满足舱体机械坐标系精度需求。本发明的基准转换方法、稳定的基准的建立、基准棱镜安装、研制的测量平台可以保证该轻质蜂窝夹层盒型结构在空载状态、满载状态、与其它舱体连接、吊装、转运后等过程，测量基准稳定、无变形，满足在各种状态下测量精度。

Description

一种轻质蜂窝夹层盒型结构的测量基准建立及测量方法
技术领域
本发明涉及测量基准建立、测量方法以及测量用工艺设备，具体为一种轻质蜂窝夹层盒型结构易变形舱体基准转化、测量方法以及测量工艺装备配置。
背景技术
这种轻质蜂窝夹层盒型结构用于探月三期轨道器主要组成部分对接舱，为了满足探测器构型需求以及减重等要求，对接舱结构采用轻质蜂窝夹层盒型结构形式，由4个三角形盒形结构和1个正方形盒形结构组成。对接舱结构每个三角形盒形结构由2块侧板和1块三角顶板组成，正方形盒形结构由4块侧板和1块方形顶板组成。所有侧板之间通过金属接头整体固化成型为一体，顶板通过埋件与侧板螺接固定。下端四点与其它舱体对接，其横向跨度大(Φ2930mm)，相当于1个坡度较小(约35.5度)的四点固支拱桥，结构呈盒型，其整体刚性较弱；电子设备安装后的重力因素和动力学环境对安装精度是否受到影响。此外，体舱还需多次与其它舱体拆装，拆装过程和地面运输过程容易导致结构变形，由于舱体的基准在四个安装连接面上，经过结构受力以及以上多种因素的综合分析，舱体及电子设备安装精度受到影响。
因此，必须解决结构基准不稳定问题，确保结构稳定及电子设备装配精度的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻质蜂窝夹层盒型易变形结构的测量基准建立，通过设置稳定的结构基准、工艺基准以及测量平台满足电子设备的装配精度要求。
本发明解决技术的方案是：一种轻质蜂窝夹层盒型结构的测量基准建立及测量方法，所述的轻质蜂窝夹层盒型结构包括四边形顶板以及与顶板四边相连且具有与顶板相同角度的支撑面，每个支撑面底端设置安装面，安装面上设置安装孔；该方法的步骤包括：
在所述的顶板蜂窝制造成形前预埋四个基准块和工艺基准安装块；
轻质蜂窝夹层盒型结构成形后，以四个安装面为基准加工顶板的基准块、基准块上的孔位、以及工艺基准安装块；基准块上孔位形成的中心与所述盒型结构基准舱体机械坐标系原点位于同一垂直线上；
在工艺基准安装块上安装工艺棱镜支架及工艺棱镜；
将上述安装完成后的轻质蜂窝夹层盒型结构安装在测量平台上，使轻质蜂窝夹层盒型结构处于预设的测量状态；
将基准舱体机械坐标系的原点平移至所述基准块上孔位形成的中心，得到测量坐标系，并确定工艺棱镜与测量坐标系之间的结构坐标关系；
利用经纬仪对工艺棱镜与所述盒型结构上的立方镜进行测量，得到二者之间的角度、点位关系，进而根据工艺棱镜与测量坐标系之间的结构坐标关系，测量坐标系与基准舱体机械坐标系的关系，得到立方镜所在点位与基准舱体机械坐标系下主基准之间的角度、位置关系。
优选的，预埋两块工艺基准安装块，以四个安装面为基准分别加工两块工艺基准安装块，每个工艺基准安装块上均通过工艺棱镜支架安装一个工艺棱镜，两个工艺棱镜作为主备份使用。
优选的，以四个安装面为基准加工顶板的基准块、工艺基准安装块，使得基准块、工艺基准安装块与所述安装面平行。
优选的，顶板的基准块与舱体的四个连接面平行度不大于0.1mm。
优选的，基准块上的四个孔位的位置度不大于Φ0.1mm。
优选的，所述的测量平台能够带动轻质蜂窝夹层盒型结构即舱体360°旋转，能够使舱体停放状态与其它舱体连接状态状态一致。
优选的，所述的测量平台包括支架底座、安装支架、电机；
安装支架主体为四边形结构，四边形顶角设置与轻质蜂窝夹层盒型结构上安装面对应的安装基准面及基准孔；通过该基准孔与轻质蜂窝夹层盒型结构的安装孔连接；安装支架的对称两端设置转轴，转轴通过轴承与支架底座连接，支架底座一端安装电机，电机驱动转轴转动并在转动到位时实现自锁。
优选的，工艺基准安装块的位置要保证安装在其上的工艺棱镜在测量过程中实现不遮挡。
优选的，所述的工艺棱镜通过胶粘剂固定在工艺棱镜支架中并加盖固定。
优选的，四个基准块顶面位于同一平面上，平面度不小于0.1mm；每个基准块顶面的平面度不小于0.01mm。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明可以有效提高设备精度测量效率以及准确率，并且能实现在分舱状态及与其它舱体总装合成状态后的精度测量的一致性。
通过舱体结构坐标基准的转换、工艺基准镜的设置、测量平台的研制以及若干经纬仪构成测量系统，对装有精度棱镜的电子设备进行测量和精度调整，满足电子设备装配精度要求。并通过舱体空载(不安装电子设备、电缆等产品)、满载(安装了电子设备、电缆等产品)状态以及经过安装、起吊、转运等状态后进行精度复测，验证确保转移基准以及工艺基准的稳定性。
本发明的结构坐标基准转移、建立工艺基准，保证了舱体的测量稳定性、工艺基准的建立极大地提高了测量的正确性和工作效率；
本发明的多用途测量平台设备，安装平台稳定、提高了舱体精度测量的稳定，且转移运输便利、总装时可任意翻转角度用途广、安全可靠、可拆卸且便于运输，有较强的可操作性。
本发明测量平台能够确保舱体停放状态与其它舱体连接状态状态一致，另外为了舱体在安装电子设备及其它产品时的可达性，测量平台也可实现360°翻转。
本发明的基准转换方法、稳定的基准的建立、基准棱镜安装、研制的测量平台可以保证该轻质蜂窝夹层盒型结构在空载状态、满载状态、与其它舱体连接、吊装、转运后等过程，测量基准稳定、无变形，满足在各种状态下测量精度。
附图说明
图1是本发明的转移基准的转换方法，具体为舱体顶板转移基准埋块示意图。
图2是本发明的转移基准的转换方法，具体为舱体顶板转移基准埋块加工要求示意图。
图3是本发明的精测工艺基准设置方法中，具体为工艺基准用埋件位置示意图。
图4是本发明精测工艺基准设置方法中，具体为工艺基准镜转接支架安装埋件加工要求示意图。
图5是本发明的精测工艺基准设置方法中,具体为精测工艺基准用立方镜支架及立方镜示意图。
图6是本发明的测量平台(翻身支架车),具体为测量平台(翻身支架车)示意图。
图7是本发明的测量平台(翻身支架车)，具体为测量平台(翻身支架车)翻身状态的示意图；
图8所示为舱体上安装的电子设备的测量用立方镜与工艺立方镜的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
以下将结合图1～图7对本发明的舱体基准转换方法、工艺基准的设置方法以及测量平台研制进行介绍。本发明涉及到的轻质蜂窝夹层盒型结构如图1、2所示，包括四边形顶板以及与顶板四边相连且具有与顶板相同角度的支撑面，每个支撑面底端设置安装面，安装面上设置安装孔；具体一种轻质蜂窝夹层盒型结构的测量基准建立及测量方法，步骤如下：
1)在所述的顶板蜂窝制造成形前预埋四个基准块和工艺基准安装块；预埋在蜂窝夹层板中；
2)轻质蜂窝夹层盒型结构成形后，以四个安装面为基准加工顶板的基准块、基准块上的孔位、以及工艺基准安装块；基准块上孔位形成的中心与所述盒型结构基准舱体机械坐标系原点位于同一垂直线上；经加工基准块和工艺基准安装块与底面舱体安装面成平行。
3)在工艺基准安装块上安装工艺棱镜支架及工艺棱镜；
4)将上述安装完成后的轻质蜂窝夹层盒型结构安装在测量平台上，使轻质蜂窝夹层盒型结构处于预设的测量状态；
5)将基准舱体机械坐标系的原点平移至所述基准块上孔位形成的中心，得到测量坐标系，并确定工艺棱镜与测量坐标系之间的位置转换关系；
6)利用经纬仪对工艺棱镜与所述盒型结构上的立方镜进行测量，得到二者之间的角度、点位关系，进而根据工艺棱镜与测量坐标系之间的位置转换关系，测量坐标系与基准舱体机械坐标系的关系，得到立方镜所在点位与基准舱体机械坐标系下主基准之间的角度、位置关系。
实施例
图1所示为本发明较佳实施例的舱体转移基准位置及转移基准块图，图2所示为本发明较佳实施例的舱体顶板转移基准埋块加工要求示意图。如图1和图2所示，本发明较佳实施例的舱体机械坐标系建立基准，可以通过舱体前端面上的4个φ30mm精测埋块前端面及中心线位置进行测量并向-X轴平移δmm(δ＝L-777)后确定舱体机械坐标系。L的理论值为779mm，精测基准建立时使用L实测值。L实测值为4个φ30mm精测埋块(即基准块)上表面至对接舱后端面的距离，采用对接舱精测用埋块的精度测量数据，精测埋块上表面与舱体下端面的平行度为0.1mm,埋件的平面度0.01mm，精测埋块Φ10孔径加工要求为Φ10H6，四个精测埋块Φ10孔的位置度为Φ0.1mm。
图3所示为本发明较佳实施例中工艺基准用埋件位置示意图，图4所示为本发明的工艺基准镜转接支架安装埋件加工要求示意图，工艺基准共2个，埋件尺寸为30mm×30mm，埋件上表面与舱体连接端面的平行度为0.1mm，埋件平面度为0.01mm。用于安装立方镜支架的埋件的安装孔位4×M2，孔距23mm。
图5为本发明较佳的本实施例中，所述精测用立方镜支架及工艺立方镜示意图，支架的安装孔与埋件安装孔位一致，确保每个支架4个M2螺钉安装到位，工艺立方镜外形尺寸为13×13×13mm，满足立方镜能装入立方镜支架中，并采用胶粘剂固定在支架中，并用盖加以固定，确保立方镜稳定。
图6为本发明较佳的本实施中所述的测量平台(翻身支架车)示意图，用于舱体测量平台的停放面的整体平面度为0.2mm，连接固定孔位与舱体安装相同为4×φ22.5，同轴度为0.2mm,确保舱体状态与其它舱体连接时一直，可以满足舱体精度测量需要，并可方便总装时各种状态的转换，提高了总装的安装和工作效率。
图7所示测量平台(翻身支架车)与空载状态下舱体翻转状态图。
图8所示为舱体上安装的电子设备的测量用立方镜与工艺立方镜的示意图。
完成图1～图7所示的流程后进行工艺基准的建立，具体为：
通过经纬仪测量测量在舱体前端面上的4个φ30mm精测埋块前端面及中心线位置进行测量，分别有角度及点位位置关系，并向-X轴平移δmm(δ＝L-777)，转移基准舱体机械坐标系从舱体底部转移至顶板上，然后通过测量顶板上两个带十字刻线工艺立方镜与相对舱体的结构坐标关系，既三轴角度关系及点位关系、最终完成了舱体的工艺基准的建立。
电子设备安装精度为电子设备机械坐标系(电子设备基准镜)与舱体机械坐标系点位偏差及对应三轴的角度偏差要求。电子设备安装在舱体上后，需与舱体的坐标系的点位及相对于三轴角度通过经纬仪及舱体上的工艺立方镜进行精度测量。点位的测量为通过经纬仪对电子设备上的十字中心与舱体工艺立方镜上的十字中心测量获得，再加上δmm，既为点位。电子设备的三个坐标系角度同样通过经纬仪进行测量，并通过以下转换关系，得到电子设备安装位置与舱体的坐标关系，并进行调整，满足安装指标要求。
舱体机械坐标系OG-XGYGZG
舱体工艺基准机械坐标系OG1-XG1YG1ZG1
电子设备基准镜坐标系Oz-XzYzZz。
电子设备基准镜测量传递关系：Oz/OG＝Oz/OG1×OG1/OG。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (10)

1.一种轻质蜂窝夹层盒型结构的测量基准建立及测量方法，所述的轻质蜂窝夹层盒型结构包括四边形顶板以及与顶板四边相连且具有与顶板相同角度的支撑面，每个支撑面底端设置安装面，安装面上设置安装孔；其特征在于该方法的步骤包括：
在所述的顶板制造成形前预埋四个基准块和两块工艺基准安装块；
轻质蜂窝夹层盒型结构成形后，以四个安装面为基准加工顶板的基准块、基准块上的孔位、以及工艺基准安装块；四个基准块上孔位形成的中心与所述盒型结构基准舱体机械坐标系原点位于同一垂直线上；
在工艺基准安装块上安装工艺棱镜支架及工艺棱镜；
将上述安装完成后的轻质蜂窝夹层盒型结构安装在测量平台上，使轻质蜂窝夹层盒型结构处于预设的测量状态；
将基准舱体机械坐标系的原点平移至所述基准块上孔位形成的中心，得到测量坐标系，并确定工艺棱镜与测量坐标系之间的结构坐标关系；
利用经纬仪对工艺棱镜与所述盒型结构上的电子设备立方镜进行测量，得到二者之间的角度和点位关系，进而根据工艺棱镜与测量坐标系之间的结构坐标关系，测量坐标系与基准舱体机械坐标系的关系，得到电子设备立方镜所在点位与基准舱体机械坐标系之间的角度、位置关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：以四个安装面为基准分别加工两块工艺基准安装块，每个工艺基准安装块上均通过工艺棱镜支架安装一个工艺棱镜，两个工艺棱镜作为主备份使用。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：以四个安装面为基准加工顶板的基准块、工艺基准安装块，使得基准块、工艺基准安装块与所述安装面平行。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：顶板的基准块与舱体的四个连接面平行度不大于0.1mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：基准块上的四个孔位的位置度不大于Φ0.1mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的测量平台能够带动轻质蜂窝夹层盒型结构即舱体360°旋转，能够使舱体停放状态与其它舱体连接状态一致。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于：所述的测量平台包括支架底座、安装支架、电机；
安装支架主体为四边形结构，四边形顶角设置与轻质蜂窝夹层盒型结构上安装面对应的安装基准面及基准孔；通过该基准孔与轻质蜂窝夹层盒型结构的安装孔连接；安装支架的对称两端设置转轴，转轴通过轴承与支架底座连接，支架底座一端安装电机，电机驱动转轴转动并在转动到位时实现自锁。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：工艺基准安装块的位置要保证安装在其上的工艺棱镜在测量过程中实现不遮挡。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的工艺棱镜通过胶粘剂固定在工艺棱镜支架中并加盖固定。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：四个基准块顶面位于同一平面上，平面度不小于0.1mm；每个基准块顶面的平面度不小于0.01mm。
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