CN115781271A

CN115781271A - 一种陀螺框架的高精度装配对位装置

Info

Publication number: CN115781271A
Application number: CN202211409731.2A
Authority: CN
Inventors: 张之敬; 苏泰玉; 李二波; 萨仁其木格; 熊健
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2022-11-10
Filing date: 2022-11-10
Publication date: 2023-03-14

Abstract

本发明公开了一种陀螺框架的高精度装配对位装置，包括：底板，待装配零件，宏动平台组件，微动平台组件，检测组件，移动板组件，二维辅助支撑组件，连接板，装配运动组件，光源。其中，宏动平台组件由直线模组A，直线模组B，模组安装板组成，用于实现微动平台组件的整体宏动；微动平台组件由安装板，压电陶瓷A，压电陶瓷B，辅助运动导轨组，压电陶瓷固定板A，压电陶瓷固定板B，L形板组成，用于驱动移动板组件带动陀螺框架精准微动实现对位；检测组件用于采集图像得出对位误差；二维辅助支撑组件用于实现移动板组件的支撑与运动辅助。该装置结构简单，操作方便，能够实现陀螺框架的对位误差精确测量与调整，最终提高陀螺框架对位精度。

Description

一种陀螺框架的高精度装配对位装置

技术领域

本发明属于精密装配对位领域，具体涉及一种陀螺框架的高精度装配对位装置。

背景技术

随着陀螺仪等惯性仪表器件在航空航天、兵器装备领域的广泛使用，在性能迅速提升的同时，对其装配对位精度的要求也越来越高，已经达到了微米甚至亚微米级别，且其装配对位精度将直接影响系统的性能。相关研究表明，对于三浮陀螺仪，其最终系统的制导精度与使用稳定性很大程度上受陀螺框架等零组件装配精度的影响，国外对此已经开展了大量的研究，国内对于相关领域的研究虽然取得一定的成果但相对较晚。由于陀螺框架本身尺寸在几十毫米级别，要求的对位精度要优于微米级，在其装配对位过程中的对位检测及微调整是其中的关键，因此需要设计一套高精度装配对位装置来解决装配对位过程中遇到的一系列问题，提高最终陀螺框架的装配对位精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种陀螺框架的高精度装配对位装置，该装置能够实现陀螺框架与框架壳的高精度装配对位，且该装置结构简单，操作方便，装配对位精度高。

本发明的技术方案为：一种陀螺框架的高精度装配对位装置，包括：底板，二维辅助支撑组件，装配运动组件，待装配零件，检测组件，移动板组件，连接板，微动平台组件，宏动平台组件，光源。

其整体位置关系为：待装配零件分别安装在装配运动组件和移动板组件上；移动板组件安装在二维辅助支撑组件上；微动平台组件与移动板组件由连接板负责连接；微动平台组件安装在宏动平台组件上；宏动平台组件、装配运动组件、检测组件、二维辅助支撑组件、光源均安装在底板上。

所述二维辅助支撑组件由底架，X向辅助运动导轨组，中间支板，Y向辅助运动导轨组组成；用于实现移动板组件的支撑与运动辅助。

所述装配运动组件由V形块，夹持基座，直线模组D，支架组成；用于完成框架壳的夹持与装配运动。

所述待装配零件由陀螺框架，框架壳组成；陀螺框架安装在移动板组件上，随着移动板组件运动对位；框架壳安装在装配运动组件上，随着装配运动组件运动完成装配。

所述检测组件由CCD相机，相机安装架，安装架转接板，直线模组C，相机支架组成；用于实现在装配对位中的图像信息采集。

所述移动板组件由对位板，衍射片，衍射片夹板，楔形块，压紧块A，压紧块B组成；用于完成陀螺框架的夹持与对位运动，实现陀螺框架与衍射片的位置关系标定。

所述宏动平台组件由直线模组A，直线模组B，模组安装板组成；直线模组B通过模组安装板安装在直线模组A上，直线模组A安装在底板上，用于实现移动板组件在两个方向上的宏动量调整。

所述微动平台组件由安装板，压电陶瓷A，压电陶瓷B，辅助运动导轨组，压电陶瓷固定板A，压电陶瓷固定板B，L形板组成；安装在宏动组件上，用于实现对二维运动平台的纳米级调整。

所述连接板安装在微动平台组件与移动板组件之间，传递微动平台组件的运动。

基于上述基本技术方案，本发明还作出如下优化限定：

上述装配运动组件经过测量并进行了精密调整，用于实现装配过程中沿待装配零件轴线的精确运动控制；

上述CCD相机与压电陶瓷执行器需要连接计算机进行数据采集与驱动，CCD相机为高分辨率相机，要求像素尺寸在微米级别；

上述压电陶瓷A与压电陶瓷B为高精度微进给机构，可实现纳米级的微动。

本发明有如下有益效果：

1、本发明通过宏动平台组件与微动平台组件结合实现大量程高精度的对位运动。

2、本发明通过对位板组件实现陀螺框架与衍射片的位置关系标定，实现通过衍射片的位置偏差得到陀螺框架的对位偏差。

3、本发明根据光线通过衍射片后到达CCD相机的成像前后对比得出的对位偏差进行对位运动实现高精度装配对位。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

其中，1-底板，2-二维辅助支撑组件，3-支架，4-V形块，5-框架壳，6-夹持基座，7-陀螺框架，8-直线模组D,9-直线模组C,10-CCD相机，11-相机安装架，12-安装架转接板，13-移动板组件，14-相机支架，15-连接板，16-光源，17-微动平台组件，18-直线模组B，19-模组安装板，20-直线模组A；

图2为本发明的图1所示中二维辅助支撑组件结构示意图；

其中，201-X向辅助运动导轨组，202-中间支板，203-Y向辅助运动导轨组，204-底架；

图3为本发明的图1所示中移动板组件结构示意图；

其中，1301-压紧块A，1302-楔形块，1303-压紧块B，1304-对位板，1305-衍射片，1306-衍射片夹板；

图4为本发明的图1所示中微动平台组件结构示意图；

其中，1701-安装板，1702-压电陶瓷固定板A，1703-L形板，1704-压电陶瓷A，1705-辅助运动导轨组，1706-压电陶瓷B，1707-压电陶瓷固定板B。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提供了一种陀螺框架的高精度装配对位装置，实现本发明技术方案如下：

如附图1、图2、图3、图4所示，一种陀螺框架的高精度装配对位装置包括：底板1，二维辅助支撑组件2，支架3，V形块4，框架壳5，夹持基座6，陀螺框架7，直线模组D8，直线模组C9，CCD相机10，相机安装架11，安装架转接板12，移动板组件13，相机支架14，连接板15，光源16，微动平台组件17，直线模组B18，模组安装板19，直线模组A20。

二维辅助支撑组件2由X向辅助运动导轨组201，中间支板202，Y向辅助运动导轨组203，底架204组成；使用时微动平台组件17驱动移动板组件13整体沿着X向辅助运动导轨组201、Y向辅助运动导轨组203的方向运动。

移动板组件13由压紧块A1301，楔形块1302，压紧块B1303，对位板1304，衍射片1305，衍射片夹板1306组成；其中对位板1304安装在二维辅助支撑组件2上；使用时通过压紧块A1301与压紧块B1303对楔形块1302施加压力实现对陀螺框架7的夹紧，其垂直度要求高，实现标定陀螺框架(5)与衍射片(1305)的位置关系；通过连接板15与微动平台组件17连接并传递运动实现对位。

微动平台组件17由安装板1701，压电陶瓷固定板A1702，L形板1703，压电陶瓷A1704，辅助运动导轨组1705，压电陶瓷B1706，压电陶瓷固定板B1707组成；其中安装板1701安装到直线模组B18上，压电陶瓷A1704与压电陶瓷B1706垂直交叉安装实现两个方向上的微动。

宏动平台组件由直线模组B18，模组安装板19，直线模组A20组成；其中直线模组A20安装在底板1上，直线模组B18通过模组安装板19安装到直线模组A20，实现带动微动平台组件17的整体宏动。

检测组件由直线模组C9，CCD相机10，相机安装架11，安装架转接板12，相机支架14组成；用于实现在装配对位中的图像信息采集。

装配运动组件由支架3，V形块4，夹持基座6，直线模组D8组成；其中支架3安装到底板1上，使用时通过固定V形块4将框架壳5夹紧固定到夹持基座6上，同时安装后的位置精度要求高，要求经过调整后其轴线与陀螺框架7轴线平行。使用时通过直线模组D8运动驱动夹持基座6，从而带动框架壳5纵向移动实现装配。

一种陀螺框架的高精度装配对位装置，其使用方法步骤如下：

第一步：CCD相机10安装固定到相机安装架11后，对光源16进行位置调整，使得光源16与CCD相机10同轴，然后将光源10的位置固定；

第二步：通过调整V形块4将框架壳5夹紧固定，调整压紧块A1301、压紧块B1303和楔形块1302从而将陀螺框架7固定到对位板1304上，同时通过测量与调整保证框架壳5与陀螺框架7轴线平行。

第三步：通过人工调整直线模组A、直线模组B使得微动平台组件17运动，进而通过连接板15带动移动板组件13移动，使得陀螺框架7与框架壳5完成对位，直到通过控制直线模组D8使得框架壳5上升完成装配；此时为理想对位状态。

第四步：保持第三步中移动板组件13的位置固定，调整衍射片1305的位置，使得衍射片1305在CCD相机10视野中央区域，然后利用衍射片夹板1306固定；此时移动板组件13与衍射片1305的位置为其各自初始位置且相互位置关系确定，此时陀螺框架7与框架壳5仍是对位状态。

第五步：通过调整直线模组D8使得框架壳5下降与陀螺框架7分离；此时仍然是理想对位状态，记录下此时CCD相机10视野的初始状态成像。

第六步：控制压电陶瓷A1704，压电陶瓷B1706驱动对位板组件13，使得衍射片1305位置发生微动，此时，陀螺框架7与框架壳5已不是理想对位状态。

第七步：更换新的陀螺框架7与框架壳5，控制并测量出其重复安装误差。

第八步：获取此时CCD相机10里的图像，将其与初始图像相比对，得出衍射片1305在两个方向上发生的对位偏差，然后将重复安装误差进行补偿，得到最终的对位偏差，再控制压电陶瓷A1704，压电陶瓷B1706驱动完成对位；由于压电陶瓷A与压电陶瓷B为高精度微进给机构，可实现纳米级的微动，因此对位偏差的检测精度越高，可实现的对位精度就越高，在本实施例中可达到亚微米级对位精度。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种陀螺框架的高精度装配对位装置，其特征在于：包括底板(1)，二维辅助支撑组件(2)，支架(3)，V形块(4)，框架壳(5)，夹持基座(6)，陀螺框架(7)，直线模组D(8)，直线模组C(9)，CCD相机(10)，相机安装架(11)，安装架转接板(12)，移动板组件(13)，相机支架(14)，连接板(15)，光源(16)，微动平台组件(17)，直线模组B(18)，模组安装板(19)，直线模组A(20)；二维辅助支撑组件(2)由X向辅助运动导轨组(201)，中间支板(202)，Y向辅助运动导轨组(203)，底架(204)组成，用于实现对移动板组件(13)的支撑与辅助运动；微动平台组件(17)由安装板(1701)，压电陶瓷固定板A(1702)，L形板(1703)，压电陶瓷A(1704)，辅助运动导轨组(1705)，压电陶瓷B(1706)，压电陶瓷固定板B(1707)组成，用于实现驱动移动板组件(13)带动陀螺框架(5)精准微动实现对位；所述宏动平台组件由直线模组B(18)，模组安装板(19)，直线模组A(20)组成，实现微动平台组件(17)的整体宏动；检测组件由直线模组C(9)，CCD相机(10)，相机安装架(11)，安装架转接板(12)，相机支架(14)组成，用于实现在装配对位中的图像信息采集；装配运动组件由支架(3)，V形块(4)，夹持基座(6)，直线模组D(8)组成，用于实现带动框架壳(5)纵向移动实现装配。

2.如权利要求1所述的移动板组件(13)，其特征在于：所述移动板组件(13)由压紧块A(1301)，楔形块(1302)，压紧块B(1303)，对位板(1304)，衍射片(1305)，衍射片夹板(1306)组成；同时安装固定陀螺框架(7)和衍射片(1305)，实现陀螺框架(7)和衍射片(1305)的位置关系标定。