CN112780906B - 一种用于吨级光机组件的精密安装调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于吨级光机组件的精密安装调整方法，属于吨级光机精密安装技术领域，光机组件进入安装工位后，利用坐标测量设备测试光机组件外部靶标，得到光机组件的实测位，通过实测位与理论位拟合得到光机组件的目标位，计算出调整量，按照物体六自由度定位原理，将调整量转换成至少6个独立量，所述至少6个独立量包括Z向调整量、X向调整量和Y向调整量，按照转换成的独立量进行调整，本发明实现了光机组件的精密定位，既提高了调整效率，又保证了定位精度，同时，能够满足由各种结构类型的支撑装置支撑的光机组件定位问题，应用范围广。
Description
技术领域
本发明属于吨级光机精密安装技术领域，具体地说涉及一种用于吨级光机组件的精密安装调整方法。
背景技术
在大型激光惯性约束聚变装置和其他一些大型光学工程中，存在一些体积较大、吨级重量的光机组件，这些光机组件需要满足亚毫米级的位置安装精度要求和亚毫弧度级的指向精度要求，现有的加工制造工艺无法达到上述精度要求。即使有能够达到精度要求的制造工艺，其所需的成本也是很昂贵的。因此，只能通过安装调整环节实现其精度要求。
目前，大型光机组件安装时都使用了高精度坐标测量技术，经过测量和换算得到安装调整面的精确调整量，为精确安装调整提供了数据支撑。安装调整基本上采用的是人力调整办法，使用撬棍撬或者榔头敲，这种调整方式存在随机性，无法进行定量调节，且耗费时间长。同时，光机组件支撑装置的结构多样化，导致安装调整方法不同且无规律可循，增加了安装调整难度。
发明内容
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种用于吨级光机组件的精密安装调整方法，既能提高安装调整效率，又能够满足由各种结构类型的支撑装置支撑的光机组件定位问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于吨级光机组件的精密安装调整方法，包括以下步骤：
S1、光机组件进入安装工位后，利用坐标测量设备测试光机组件外部靶标，得到光机组件的实测位；
S2、通过实测位与理论位拟合得到光机组件的目标位，计算出调整量；
S3、按照物体六自由度定位原理，将调整量转换成至少6个独立量，所述至少6个独立量包括Z向调整量、X向调整量和Y向调整量，按照转换成的独立量进行调整，即可。
具体的，实测位为通过测试光机组件外部靶标坐标组值表征的光机组件当下位姿，理论位为模型和图纸表征的光机组件的位姿，由于光机组件自身误差的存在，实测位不可能完全调整至理论位，通过实测位与理论位拟合得到一个与理论位综合误差最小的位置为目标位。光机组件由实测位移动到目标位时，光机组件外部靶标在空间维度上的坐标变化量为调整量。
进一步，采用调整工装对光机组件的X向和Y向进行调整，所述调整工装包括调整片、限位块和固定块，调整片与光机组件支撑装置的侧面贴合，限位块与调整片的另一边贴合，通过固定件对限位块进行固定。
进一步，所述限位块与调整片的贴合面为光机组件在X向或Y向的调整目标面。
进一步，所述调整片的厚度与X向调整量、Y向调整量的偏差小于0.01mm。
进一步，所述调整片至少由1块塞尺片组成，调整片的厚度即为至少1块塞尺片的总厚度。
进一步，根据X向调整量、Y向调整量选择合适的塞尺，所述塞尺包含多个厚度不同的塞尺片。
进一步，所述光机组件支撑装置的下方设有支撑板，且固定块与支撑板固定连接。
进一步，所述固定块与支撑板通过螺栓固定连接，且固定块上开设容纳螺栓的腰型孔。
进一步，采用垫片对光机组件的Z向进行调整，且垫片的厚度为Z向调整量。
进一步，所述光机组件的Z向调整过程为：
抬高光机组件，移走X向和Y向的调整片，将垫片放置于光机组件支撑装置和支撑板之间；
降低光机组件，使光机组件支撑装置落在垫片上方，移动光机组件，使光机组件支撑装置的侧边与位于X向和Y向的限位块均贴合，即可。
进一步，光机组件完成定位安装后，移除位于X向和Y向的限位块和固定块，供下一台光机组件的定位安装使用。
进一步，当光机组件支撑装置为支撑工装时，所述6个独立量包括3个Z向调整量、2个X向调整量和1个Y向调整量，所述支撑工装下方设有4个支腿，选择坐标测量设备能够通视的3个支腿作为调整支腿，且调整支腿上设置靶标座，并在与调整支腿对应的支撑板上开设固定块连接口。
进一步，当光机组件支撑装置为支撑座时，在支撑座上设置靶标座，所述支撑座为圆锥支座、V形支座和平面支座，所述6个独立量包括3个Z向调整量、2个Y向调整量和1个X向调整量，对圆锥支座或V形支座或平面支座进行X向调整，对圆锥支座和V形支座进行Y向调整，对圆锥支座、V形支座和平面支座进行Z向调整。
进一步，按照先X向调整、Y向调整，后Z向调整的时间顺序进行调整。
进一步，X向调整、Y向调整和Z向调整可同步进行。
本发明的有益效果是：
1、用量化的垫片和调整工装代替人工调整，实现了光机组件的精密定位，既提高了调整效率，又保证了定位精度，同时，能够满足由各种结构类型的支撑装置支撑的光机组件定位问题，应用范围广。
2、调整工装采用螺栓加腰型孔的方式固定，不会产生污染环境的烟尘，保障光机组件的表面洁净度。
附图说明
图1是支撑工装、坐标测量设备的装配示意图；
图2是调整工装的结构示意图；
图3是支撑座与光机组件的装配示意图。
附图中：1-支撑工装、2-坐标测量设备、3-支撑板、4-靶标座、5-调整片、6-限位块、7-固定块、8-光机组件、9-圆锥支座、10-平面支座、11-V形支座。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
实施例一：
一种用于吨级光机组件的精密安装调整方法，包括以下步骤：
S1、光机组件进入安装工位后，利用坐标测量设备测试光机组件外部靶标，得到光机组件的实测位，实测位为通过测试光机组件外部靶标坐标组值表征的光机组件当下位姿，其中，坐标测量设备优选为激光跟踪仪。
S2、通过实测位与理论位拟合得到光机组件的目标位，计算出调整量，具体的，理论位为模型和图纸表征的光机组件的位姿，由于光机组件自身误差的存在，实测位不可能完全调整至理论位，通过实测位与理论位拟合得到一个与理论位综合误差最小的位置为目标位，光机组件由实测位移动到目标位时，光机组件外部靶标在空间维度上的坐标变化量为调整量。
S3、按照物体六自由度定位原理，将调整量转换成至少6个独立量，所述至少6个独立量包括Z向调整量、X向调整量和Y向调整量，所述Z向调整量、X向调整量和Y向调整量均为矢量，按照转换成的独立量进行调整，即可。
采用调整工装对光机组件的X向和Y向进行调整，所述调整工装包括调整片、限位块和固定块，沿着X向调整量或Y向调整量的方向放置调整片，具体的，调整片与光机组件支撑装置的侧面贴合，其中，调整片的厚度与X向调整量、Y向调整量的偏差小于0.01mm。优选的，所述调整片至少由1块塞尺片组成，调整片的厚度即为至少1块塞尺片的总厚度。实际应用过程中，根据X向调整量、Y向调整量选择合适的塞尺，所述塞尺包含多个厚度不同的塞尺片。限位块与调整片的另一边贴合，通过固定件对限位块进行固定，此时，所述限位块与调整片的贴合面为光机组件在X向或Y向的调整目标面。相对应的，所述光机组件支撑装置的下方设有支撑板，固定块与支撑板通过螺栓固定连接，且固定块上开设容纳螺栓的腰型孔，也就是说，调整工装采用螺栓加腰型孔的方式固定，不会产生污染环境的烟尘，保障光机组件的表面洁净度。
采用垫片对光机组件的Z向进行调整，且垫片的厚度为Z向调整量。具体的，所述光机组件的Z向调整过程为：首先，抬高光机组件，移走X向和Y向的调整片，将垫片放置于光机组件支撑装置和支撑板之间。然后，降低光机组件，使光机组件支撑装置落在垫片上方。最后，移动光机组件，使光机组件支撑装置的侧边与位于X向和Y向的限位块均贴合，即可。此外，光机组件完成定位安装后，移除位于X向和Y向的限位块和固定块，供下一台光机组件的定位安装使用。也就是说，用量化的垫片和调整工装代替人工调整，实现了光机组件的精密定位，既提高了调整效率，又保证了定位精度。
实施例二：
本实施例与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：
如图1和图2所示，当光机组件支撑装置为支撑工装1时，所述6个独立量包括3个Z向调整量、2个X向调整量和1个Y向调整量，所述支撑工装1下方设有4个支腿，选择坐标测量设备2能够通视的3个支腿作为调整支腿，调整支腿上设置靶标座4，调整支腿下方设有支撑板3，并在与调整支腿对应的支撑板3上开设固定块连接口。
具体的，利用坐标测量设备2测试光机组件外部靶标，得到光机组件的实测位，通过实测位与理论位最小二乘法拟合后，得出光机组件的目标位，并计算出调整量。
按X向调整量选择合适的塞尺，由塞尺片组成调整片5，且调整片5的厚度与X向调整量的偏差小于0.01mm。将调整片5与调整支腿的侧面贴合。限位块6与调整片5的另一边贴合，通过固定块7将限位块6与支撑板3进行固定。按照上述步骤完成2个X向调整量的调整，即完成2个X向的调整工装的定位及固定。
1个Y向调整量的调整方法与X向调整量的调整方法相同，在此不做赘述。
移动光机组件，使光机组件与支撑板3之间的距离满足垫片能够放入，移走X向和Y向的调整片，同时，将3个垫片分别放入3个调整支腿与支撑板3之间。降低光机组件，使调整支腿落在垫片上。移动光机组件，使调整支腿的侧边与2个X向的限位块和1个Y向的限位块均贴合。确保Z向、X向和Y向定位无问题后，固定光机组件并保证其位置无变化。
光机组件完成定位后，移除2个X向的限位块和1个Y向的限位块和固定块，供下一个光机组件安装调整使用。
实施例三：
如图2和图3所示，当光机组件支撑装置为支撑座时，在支撑座上设置靶标座，本实施例中，光机组件处于倾斜状态。所述支撑座为圆锥支座9、V形支座11和平面支座10，同时，圆锥支座9、V形支座11和平面支座10的下方均设有支撑板。所述6个独立量包括3个Z向调整量、2个Y向调整量和1个X向调整量，对圆锥支座9或V形支座11或平面支座10进行X向调整，本实施例中，对圆锥支座9进行X向调整，对圆锥支座9和V形支座11进行Y向调整，对圆锥支座9、V形支座11和平面支座10进行Z向调整。
具体的，利用坐标测量设备2测试光机组件外部靶标，得到光机组件8的实测位，通过实测位与理论位最小二乘法拟合后，得出光机组件8的目标位，并计算出圆锥支座9、V形支座11和平面支座10的调整量。
按Y向的调整量选择合适的塞尺，由塞尺片组成调整片5，且调整片5的厚度与X向调整量的偏差小于0.01mm。将调整片5分别与圆锥支座9和V形支座11的侧面贴合。限位块6与调整片5的另一边贴合，通过固定块7将限位块6与支撑板进行固定。按照上述步骤完成2个Y向调整量的调整，即完成2个Y向的调整工装的定位及固定。
1个X向调整量的调整方法与Y向调整量的调整方法相同，在此不做赘述。
移走光机组件8，拆除圆锥支座9、V形支座11和平面支座10，移走X向和Y向的调整片，同时，按照调整量的对应关系，将3个垫片分别在与圆锥支座9、V形支座11和平面支座10对应的支撑板3上。在垫片上安装圆锥支座9，并使圆锥支座9的侧边与X向的限位块和Y向的限位块均贴合。在垫片上安装V形支座11，并使V形支座11的侧边与Y向的限位块贴合。在垫片上安装平面支座10。当圆锥支座9、V形支座11和平面支座10完成定位后，移除2个Y向的限位块和1个X向的限位块，供下一个光机组件安装调整使用。
在其他一些实施例中，光机组件处于竖直状态，此时，光机组件的安装调整方法与光机组件处于倾斜状态的方法相同。也就是说，本发明能够满足由各种结构类型的支撑装置支撑的光机组件定位问题，应用范围广。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (6)
1.一种用于吨级光机组件的精密安装调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、光机组件进入安装工位后，利用坐标测量设备测试光机组件外部靶标，得到光机组件的实测位；
S2、通过实测位与理论位拟合得到光机组件的目标位，计算出调整量；
S3、按照物体六自由度定位原理，将调整量转换成至少6个独立量，所述至少6个独立量包括Z向调整量、X向调整量和Y向调整量，按照转换成的独立量进行调整；
采用调整工装对光机组件的X向和Y向进行调整，所述调整工装包括调整片、限位块和固定块，调整片与光机组件支撑装置的侧面贴合，限位块与调整片的另一边贴合，通过固定件对限位块进行固定，所述限位块与调整片的贴合面为光机组件在X向或Y向的调整目标面；
采用垫片对光机组件的Z向进行调整，且垫片的厚度为Z向调整量。
2.根据权利要求1所述的一种用于吨级光机组件的精密安装调整方法，其特征在于，所述调整片的厚度与X向调整量、Y向调整量的偏差小于0.01mm。
3.根据权利要求2所述的一种用于吨级光机组件的精密安装调整方法，其特征在于，所述调整片至少由1块塞尺片组成，调整片的厚度为至少1块塞尺片的总厚度。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种用于吨级光机组件的精密安装调整方法，其特征在于，所述光机组件支撑装置的下方设有支撑板，且固定块与支撑板固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于吨级光机组件的精密安装调整方法，其特征在于，所述光机组件的Z向调整过程为：
抬高光机组件，移走X向和Y向的调整片，将垫片放置于光机组件支撑装置和支撑板之间；
降低光机组件，使光机组件支撑装置落在垫片上方，移动光机组件，使光机组件支撑装置的侧边与位于X向和Y向的限位块均贴合，即可。
6.根据权利要求5所述的一种用于吨级光机组件的精密安装调整方法，其特征在于，光机组件完成定位安装后，移除位于X向和Y向的限位块和固定块，供下一台光机组件的定位安装使用。
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