CN202361957U

CN202361957U - 一种精密定位盘的角位置精度检测装置

Info

Publication number: CN202361957U
Application number: CN2011204334662U
Authority: CN
Inventors: 陈力平; 王明元; 吕伟
Original assignee: Jiujiang Precision Measuring Technology Research Institute
Current assignee: Jiujiang Precision Measuring Technology Research Institute
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-11-04

Abstract

一种精密定位盘的角位置精度检测装置，包括测量平板，所述的测量平板上设有单轴转台，单轴转台上固定被测定位盘，被测定位盘上固定精密正多面棱体，所述测量平板上设有光管垫块，光管垫块上安装数显光学自准直仪，所述数显光学自准直仪的光轴对准精密正多面棱体，所述测量平板上设有高精度可自锁直线导轨，高精度可自锁直线导轨上设有定位杆，定位杆前端设有锥窝，锥窝内设有钢球，经钢球连接被测定位盘的V型槽两面，从而解决了角位置精度要求在10角秒到600角秒（10角分）的精密定位盘的角度位置检测的问题。具有测量直观、测量数据重复性高和测量数据可信度高的特点，且结构简单、方使。

Description

一种精密定位盘的角位置精度检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种精密定位盘的角位置精度检测装置，特别是一种涉及具有V型槽圆周均布特性的定位盘的V型槽角度位置精密测量装置，角位置测量精度可达到10角秒，角位置测量重复精度可达到3角秒，角位置测量精度范围可达10角秒到600角秒。

背景技术

定位盘是利用圆柱体或球体在V型槽中的自动定心作用来实现自身转角精确定位的角位置定位构件，在其圆周上一般均布若干个V型槽，各V型槽的对称中心线过内孔中心，各V型槽的对称中心线之间的夹角精度既V型槽的角位置精度。因定位盘定位机构结构简单，定位可靠，造价低廉，因而广泛应用在精密车床刀具转位定位、小型飞行控制惯组的标定机构、惯组自标定机构中的角度基准等较高精度角度定位的应用场合。

定位盘由于没有反射面，难于用光学方法进行直接精密测量，生产制造过程中一般采用公知的三坐标测量机测量或公知的万能工具显微镜测量，公知的万能工具显微镜测量方法由于测量仪器自身的精度不够高,不能用于测量角位置精度在优于1角分的定位盘的度角位置。公知的三坐标测量机测量则由于定位盘的测量面太小，在将测量点拟合成面时，由于除数过小而使固有测量误差经过运算被放大，并且这些误差被带入后续的计算中进一步放大，表现在三坐标测量机对定位盘的多次测量的数据重复性普遍高于1角分，因此三坐标测量机不能适用于精度优于1角分的定位盘角度位置的测量。这就使得角位置精度优于1角分（即60角秒）的精密定位盘的角度位置测量没有公知的测量方法，本精密定位盘的角位置精度测量方法可以解决角位置精度要求在10角秒到600角秒（10角分）的精密定位盘的角度位置检测方法的问题。

实用新型内容

本实用新型其目的就在于提供一种精密定位盘的角位置精度检测装置，从而解决了角位置精度要求在10角秒到600角秒（10角分）的精密定位盘的角度位置检测的问题。具有测量直观、测量数据重复性高和测量数据可信度高的特点，且结构简单、方使。

实现上述目的而采取的技术方案，包括测量平板，所述的测量平板上设有单轴转台，单轴转台上固定被测定位盘，被测定位盘上固定精密正多面棱体，所述测量平板上设有光管垫块，光管垫块上安装数显光学自准直仪，所述数显光学自准直仪的光轴对准精密正多面棱体，所述测量平板上设有高精度可自锁直线导轨，高精度可自锁直线导轨上设有定位杆，定位杆前端设有锥窝，锥窝内设有钢球，经钢球连接被测定位盘的V型槽两面。

有益效果

与现有技术相比本实用新型具有以下优点。

解决了角位置精度要求在10角秒到600角秒（10角分）的精密定位盘的角度位置检测的问题。具有测量直观、测量数据重复性高和测量数据可信度高的特点，且结构简单、方使。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1为本装置结构原理示意图。

图2为本装置中被测定位盘V型槽定位原理示意图。

图3为本装置中被测定位盘、精密正多面棱体与单轴转台的安装关系示意图。

具体实施方式

包括测量平板12，如图1所示，所述的测量平板12上设有单轴转台10，单轴转台10上固定被测定位盘1，被测定位盘1上固定精密正多面棱体2，所述测量平板12上设有光管垫块11，光管垫块11上安装数显光学自准直仪9，所述数显光学自准直仪9的光轴对准精密正多面棱体2，所述测量平板12上设有高精度可自锁直线导轨5，高精度可自锁直线导轨5上设有定位杆3，定位杆3前端设有锥窝，锥窝内设有钢球8，经钢球8连接被测定位盘1的V型槽两面。

所述的高精度可自锁直线导轨5下方设有导轨垫块7，所述的定位杆3两端设有前压板4和后压板6。

所述的被测定位盘1和精密正多面棱体2与单轴转台10的回转轴线同轴。

本装置是利用单轴转台为被测定位盘和精密正多面棱体提供高精度回转轴线，实现被测定位盘与光学基准棱体的定轴旋转功能，利用高精度可自锁直线导轨提供高精度定位驱动与位置锁定实现定位盘的角度定位，利用精密正多面棱体提供高精度角度基准，利用数显光学自准直仪与精密正多面棱体组成光学测量系统。

包括精密正多面棱体2、定位杆3、高精度可自锁直线导轨5、前压板4、后压板6、导轨垫块7、钢球8、数显光学自准直仪9、单轴转台10、光管垫块11、测量平板12组成的机械定位光学测量装置。如附图所示，被测定位盘1与精密正多面棱体2均固定安装在单轴转台10的回转台面上，并与单轴转台10的回转轴线保持同轴，形成高精度回转轴系；钢球8与定位杆3连为一体，组成定位杆，定位杆固定安装在高精度可自锁直线导轨5上，组成高精度定位机构；数显光学自准直仪9与精密正多面棱体2组成光学测量系统。

被测定位盘1、精密正多面棱体2均与单轴转台10的回转台面连为一体，并且定位盘1的安装内孔与单轴转台10的回转轴线同轴，精密正多面棱体的安装内孔与单轴转台10的回转轴线同轴。

使用单轴转台10获得低摩擦力矩、转动灵活的回转轴系，减小定位锁紧力对测量精度的影响。

使用高精度可自锁直线导轨5来驱动定位杆3运动实现高精度直线运动，限制定位杆3的运动轨迹在与运动方向垂直的各方向上的跳动误差，并利用高精度可自锁直线导轨5的位置自锁功能，使定位杆3在定位状态下保持在定位位置，不发生松动。

一、测量原理

本实用新型所采用的测量装置为光学测量装置，用数显光学自准直仪与精密正多面棱体组成光学测量系统，利用入射角等于反射角的光学原理，用数显自准直仪测量精密正多面棱体反射面的法向对数显光学自准直仪光轴的夹角的X向分量。

在这个光学测量系统中，精密正多面棱体需要绕定轴转动，因此应用了单轴转台来提供精密回转轴线。定位盘与精密正多面棱体都固定在单轴转台的回转台面上，并使定位盘的基准轴线、精密正多面棱体的基准轴线均与单轴转台的回转轴线同轴，并将定位盘与精密正多面棱体和单轴转台回转台面连为一体，使精密正多面棱体转动角度完全等于定位盘V型槽转动角度，由于精密正多面棱体各工作面之间的夹角是已知的，因此，精密正多面棱体转动角度可以被测量出来，并且精密正多面棱体转动的角度完全等于定位盘转动的角度，这样就实现了定位盘转动角度的光学测量。

沿直线运动的标准球与定轴旋转的定位盘V型槽能有且只可能有两个接触点，因此能对定轴旋转的定位盘进行精确角向定位。利用这个原理使用标准球沿直线方向运动对定轴旋转的定位盘的每个V型槽按顺序进行角向定位，就可以使定轴旋转的定位盘获得若干个稳定的测量状态，每个稳定状态之间的夹角可以被精密正多面棱体的转动角度反应出来，精密正多面棱体的转动角度与精密正多面棱体工作面之间的夹角误差被数显自准直仪测量出来反应为数显读数的增量。

由于定位盘的定位原理是限制性定位，因此沿直线运动的定位装置必须能在直线方向锁定位置，才能使测量系统获得稳定的测量状态。

二、特点

本装置结构简单、易加工；

本装置使用光学测量方法，测量数据的重复性高，测量数据的可信度高；

本装置利用了定位盘的定位原理，测量方法直观，测量精度根据所选光学测量仪器的精度可以达到10角秒，测量精度范围根据所选光学测量仪器的量程可以达到600角秒（10角分）。

三、实施例

单轴转台10的底座固定在测量平板12上，并使单轴转台10的回转轴

线垂直于测量平板12的工作面，使单轴转台10与测量平板12连为一体；被测定位盘1固定在单轴转台10的台面上，并使被测定位盘1的内孔轴线与单轴转台10的回转轴线同轴，使被测定位盘1与单轴转台10的台面连为一体；精密正多面棱体2固定在被测定位盘1上，并使精密正多面棱体2的内孔轴线与单轴转台10的回转轴线同轴，使精密正多面棱体2与被测定位盘1连为一体，使单轴转台10的回转台面可以带着被测定位盘1与精密正多面棱体2一起同轴转动。

使钢球8固定在定位杆3的锥窝端并与定位杆3连为一体。用前压板4和后压板6使定位杆3固定在高精度可自锁直线导轨5的上工作面上，并与高精度可自锁直线导轨5的上工作面连为一体。用导轨调整垫块7调整高精度可自锁直线导轨5的高度，使定位杆3上的钢球8的球心与被测定位盘1的V型槽中部位置等高，调整高精度可自锁直线导轨5的X向位置使钢球8能与被测定位盘1的V型槽中部位置双面接触，使导轨调整垫块7与测量平板12连为一体；调整高精度可自锁直线导轨5的前后位置，使高精度可自锁直线导轨5的Y向行程内可以实现钢球8与被测定位盘1的V型槽的两面接触并能从V型槽中完全脱离而不干涉被测定位盘1随单轴转台10的回转运动，使高精度可自锁直线导轨5与导轨调整垫块7连为一体。调整高精度可自锁直线导轨5的Y向，使钢球8卡入被测定位盘1的V型槽并与V型槽两斜面双面接触定位。对被测定位盘1的V型槽编号，编号时使被测定位盘的#1号槽与在精密正多面棱体0号工作面方向错开90°或180°，编号的递增方向按照精密正多面棱体工作面编号的递增方向对V型槽进行顺序递增编号。

使光管垫块11固定在测量平板12上并与测量平板12连为一体，使数显自准直仪9的光管固定在光管垫块11上，使数显自准直仪9的光管的光轴对准精密正多面棱体2并垂直于精密正多面棱体2的0号工作面，使数显自准直仪9的光管的基座与光管垫块11连为一体；使数显自准直仪9的光管的测量方向设置到X方向。

记录数显自准直仪9的读数

Figure 2011204334662100002DEST_PATH_IMAGE001

，调节高精度可自锁直线导轨5的Y向旋钮使钢球8脱离被测定位盘1的V型槽，旋转单轴转台10的台面使被测定位盘1的#2号V型槽对准钢球8，调节高精度可自锁直线导轨5的Y向旋钮使钢球8卡入被测定位盘1的#2号V型槽并保持与V型槽两斜面双面接触定位，记录数显自准直仪9的读数；按此方法完成被测定位盘1的所有V型槽定位并记录数显自准直仪9的读数

Figure 2011204334662100002DEST_PATH_IMAGE003

…

Figure 2011204334662100002DEST_PATH_IMAGE004

。

四、数据处理

计算各点误差并扣除棱体相应面的修正值：

Figure 2011204334662100002DEST_PATH_IMAGE006

即为第i个V型槽的角度位置偏差值，单位为角秒。

Claims

1.一种精密定位盘的角位置精度检测装置，包括测量平板（12），其特征在于，所述的测量平板（12）上设有单轴转台（10），单轴转台（10）上固定被测定位盘（1），被测定位盘（1）上固定精密正多面棱体（2），所述测量平板（12）上设有光管垫块（11），光管垫块（11）上安装数显光学自准直仪（9），所述数显光学自准直仪（9）的光轴对准精密正多面棱体（2），所述测量平板（12）上设有高精度可自锁直线导轨（5），高精度可自锁直线导轨（5）上设有定位杆（3），定位杆（3）前端设有锥窝，锥窝内设有钢球（8），经钢球（8）连接被测定位盘（1）的V型槽两面。

2.根据权利要求1所述的一种精密定位盘的角位置精度检测装置，其特征在于，所述的高精度可自锁直线导轨（5）下方设有导轨垫块（7），所述的定位杆（3）两端设有前压板（4）和后压板（6）。

3.根据权利要求1所述的一种精密定位盘的角位置精度检测装置，其特征在于，所述的被测定位盘（1）和精密正多面棱体（2）与单轴转台（10）的回转轴线同轴。