CN205579068U - 多自由度姿态角测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及多自由度姿态角测试装置。多自由度姿态角测试装置，包括用于调整被测物品的俯仰角的俯仰机构，所述俯仰机构包括具有两只侧支撑架的U形俯仰机构架和转动装配在两所述侧支撑架之间的U形俯仰支撑座，所述U形俯仰支撑座具有两只分别与两所述侧支撑架对应的连接耳板，所述俯仰机构还包括与所述U形俯仰支撑座的至少一侧连接耳板传动连接以驱动U形俯仰支撑座转动的驱动机构。由于采用了U形俯仰机构架和U形俯仰支撑座，U形俯仰支撑座能够设置到U形俯仰机构架的两侧支撑架之间，并依靠驱动机构驱动实现俯仰调整，与现有技术中的双层支撑板组件相比，结构紧凑，体积小，能够减小空间占用，便于转移，可调范围大，调整方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及多自由度姿态角测试装置。
背景技术
一些物品在测试时需要被调整到设定的姿态角，从而确定其在空间中的方向。姿态角通常包括三个角度，分别为偏航角、俯仰角和滚转角，偏航角是指被测物品沿竖直轴线转动的角度，俯仰角是指被测物品沿水平轴线转动的角度，滚转角即横滚角，是指物品沿自身轴线转动的角度。目前上述测试一般依靠多自由度姿态角测试装置完成。
现有技术中的多自由度姿态角测试装置如申请号为201010528224.1、授权公告号为CN 102052547 B的中国专利公开的适用于回转体工件的姿态调节装置，该装置包括电动转台和设置在电动转台上的产品装夹及调整装置，电动转台形成用于调整被测物品偏航角的偏航机构，产品装夹及调整装置包括有夹持组件、双层支撑板组件、支撑组件和俯仰调节组件。其中，电动转台上设有直线导轨，双层支撑板组件的下层支撑板通过直线导轨导向移动设置；双层支撑板组件中上层支撑板的一端与下层支撑板的对应端铰接，另一端与下层支撑板通过俯仰调节组件连接，俯仰调节组件相当于液压缸，底部与下层支撑板铰接，能够驱动上层支撑板相对下层支撑板转动，双层支撑板组件和俯仰调节组件构成俯仰机构，用于实现被测物品的俯仰调节。夹持组件固定装配在双层支撑板组件上，供被测物品转动装夹；支撑组件通过丝杠螺母机构可升降地设置在夹持组件的一侧，其顶部设有两只滚轮，用于支撑被测物品的另一端，夹持组件和支撑组件构成横滚机构，用于实现被测物体的横滚调整。通过夹持组件、支撑组件、俯仰调节组件和电动转台构成的偏航组件，被测物品即可实现横滚调整、俯仰调整和偏航调整，但是，上述姿态调节装置的俯仰调整机构采用的是双层支撑板组件，整体尺寸长，体积庞大，结构笨重，成本高，不易于转移，很难开展机动条件下的测试工作。并且，横滚机构采用的支撑组件无法对测物品进行稳定支撑，不易保证测试过程安全，可靠性差。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种体积小、结构紧凑的多自由度姿态角测试装置，能够减小空间占用，便于转移。
本实用新型多自由度姿态角测试装置采用的技术方案是：多自由度姿态角测试装置，包括用于调整被测物品的俯仰角的俯仰机构，所述俯仰机构包括具有两只侧支撑架的U形俯仰机构架和转动装配在两所述侧支撑架之间的U形俯仰支撑座，所述U形俯仰支撑座具有两只分别与两所述侧支撑架对应的连接耳板，所述俯仰机构还包括与所述U形俯仰支撑座的至少一侧连接耳板传动连接以驱动U形俯仰支撑座转动的驱动机构。
所述多自由度姿态角测试装置包括横滚机构，所述横滚机构固定在所述U形俯仰支撑座的两侧支撑架之间的支撑底板上且回转轴线与所述U形俯仰支撑座的回转轴线垂直。
所述横滚机构包括与所述支撑底板固定连接的横滚支座和转动装配在横滚支座上的横滚夹具，所述横滚夹具的径向外侧具有滚动配合面，所述横滚支座上设有与滚动配合面滚动配合的滚动支撑件，横滚支座上还设有与滚动夹具的轴向侧面挡止配合的轴向挡止结构、与滚动夹具上相应的弧形内侧面沿径向挡止配合的防脱结构和用于对横滚夹具定位的定位件。
所述横滚夹具为环形，包括设有所述滚动配合面的滚动配合部分和用于将被测物品压紧固定到所述滚动配合部分上的装夹部分，所述装夹部分包括两只分别铰接在滚动配合部分的对应端的装夹臂，横滚夹具还包括用于使两装夹臂远离滚动配合部分的一端相互靠近而沿径向收紧以夹紧被测物品的锁紧件。横滚机构采用环形的横滚夹具，能够对测物品进行稳定支撑，保证测试过程的安全，可靠性高。
所述横滚夹具上设有沿周向分布的定位销孔，所述定位件为设置在横滚支座上的横滚定位销。
所述驱动机构为回转工作台，所述U形俯仰支撑座的连接耳板固定在回转工作台的回转台上。
所述多自由度姿态角测试装置包括偏航机构，所述偏航机构包括偏航底座，所述U形俯仰机构架通过转盘轴承转动装配在偏航底座上，所述偏航底座上设有沿圆周分布的定位销孔，所述U形俯仰机构上设有与定位销孔对应的偏航定位销。
所述多自由度姿态角测试装置还包括移动小车，所述移动小车包括具有支撑平台的车体，所述支撑平台上设置有脚轮和上下活动设置的可调支脚，所述偏航底座固定在所述支撑平台上。采用移动小车的形式，能够更方便地实现转移，便于开展机动条件下的测试工作。
所述移动小车具有推拉扶手，所述推拉扶手通过插拔销可拆固定在车体上。
本实用新型采用上述技术方案，俯仰机构包括具有两只侧支撑架的U形俯仰机构架和转动装配在两所述侧支撑架之间的U形俯仰支撑座，所述U形俯仰支撑座具有两只分别与两所述侧支撑架对应的连接耳板，所述俯仰机构还包括与所述U形俯仰支撑座的至少一侧连接耳板传动连接以驱动U形俯仰支撑座转动的驱动机构，由于采用了U形俯仰机构架和U形俯仰支撑座，U形俯仰支撑座能够设置到U形俯仰机构架的两侧支撑架之间，并依靠驱动机构驱动实现俯仰调整，与现有技术中的双层支撑板组件相比，结构紧凑，体积小，能够减小空间占用，便于转移，可调范围大，调整方便。
附图说明
图1是本实用新型多自由度姿态角测试装置的一个实施例的立体图一；
图2是本实用新型多自由度姿态角测试装置的一个实施例的立体图二；
图3是图1中多自由度姿态角测试装置的主视图；
图4是图2中多自由度姿态角测试装置的俯视图；
图5是图1中横滚夹具的结构示意图；
图6是图1中移动支撑平台的结构示意图。
图中各附图标记对应的名称为：1-移动小车，2-支撑平台，3-脚轮，4-可调支脚，5-推拉扶手，6-插拔销，7-偏航机构，8-偏航底座，9-偏航定位销，10-俯仰机构，11-U形俯仰机构架，12-侧支撑架，13-回转工作台，14-手轮，15-底固定板，16-U形俯仰支撑座，17-连接耳板，18-支撑底板，19-减重孔，20-横滚机构，21-横滚支座，22-横滚夹具，23-滚动配合面，24-径向定位面，25-定位销孔，26-支撑轮，27-定位扣，28-横滚定位销，29-滚动配合部分，30-装夹部分，31-装夹臂，32-锁紧轴，33-锁紧螺母。
具体实施方式
本实用新型多自由度姿态角测试装置的一个实施例如图1~图6所示，是一种多自由度手动测试车，包括移动小车1、用于调整被测物品偏航角的偏航机构7、用于调整被测物品的俯仰角的俯仰机构10和用于调整被测物品的横滚角的横滚机构20。
移动小车1包括具有支撑平台2的车体，用方钢管和钢板焊接而成，牢固可靠。支撑平台2上设置有水平仪、脚轮3和上下活动设置的可调支脚4，脚轮3由两个万向轮和两个定向轮组成，可调支脚4为现有技术，与车体螺纹连接，转动可调支脚4即可实现上下活动。设置脚轮3能够实现多自由度姿态角测试装置的灵活移动，而可调支脚4可以在测试车到达测试地点后保证测试车处于水平位置，转运方便。移动小车1还具有推拉扶手5，推拉扶手5通过插拔销6可拆固定在车体上，测试时可以快速取下，避免与被测物品或其他机构干涉。
偏航机构7包括固定在支撑平台2上的偏航底座8，偏航底座8上设置有转盘轴承，供俯仰机构10转动装配。偏航底座8上根据测试需要设有刻度盘，并且设有沿圆周分布的定位销孔，能够与设置在俯仰机构10上的偏航定位销9配合实现偏航定位，精度可达到1°。
俯仰机构10包括U形俯仰机构架11和U形俯仰支撑座16，U形俯仰机构架11包括两只侧支撑架12和设置在两只侧支撑架12之间的底固定板15，其中一侧的侧支撑架12是由回转轴向沿水平方向设置的回转工作台13构成；U形俯仰支撑座16包括两只分别与两所述侧支撑架12对应的连接耳板17和设置在两只连接耳板17之间的支撑底板18。U形俯仰机构架11的底固定板15通过转盘轴承转动装配在偏航底座8上，且设有上述偏航定位销9。U形俯仰支撑座16的连接耳板17和支撑底板18上设有减重安装孔，并且连接耳板17与支撑底板18倾斜连接，可以减轻自身重量。一侧的连接耳板17上固定有转轴并通过转轴与对应侧的侧支撑架12转动配合，另一侧的连接耳板17直接固定在回转工作台13的回转台中心，从而实现在U形俯仰机构架11上的转动配合。回转工作台13为现有技术，在镗床、钻床、铣床和插床等机械加工领域普遍运用，能够利用其上的手轮14驱动回转台的转动并定位，构成用于驱动U形俯仰支撑座16转动的驱动机构，其具体结构此处不再详细说明。
横滚机构20固定在U形俯仰支撑座16的两侧支撑架12之间的支撑底板18上，包括两只与所述支撑底板18固定连接的横滚支座21和转动装配在各横滚支座21上的横滚夹具22，横滚夹具22的回转轴线与U形俯仰支撑座16的回转轴线垂直。两横滚夹具22均为环形，包括设有滚动配合面23的滚动配合部分29和用于将被测物品压紧固定到所述滚动配合部分29上的装夹部分30。横滚支座21顶部设有供滚动配合部分29嵌入的弧形槽，构成与滚动夹具的轴向侧面挡止配合的轴向挡止结构；弧形槽内转动装配有与滚动配合面23滚动配合的支撑轮26，支撑轮26构成滚动支撑件。横滚夹具22装夹部分30包括两只分别铰接在滚动配合部分29的对应端的装夹臂31，其中一只装夹臂31的末端铰接有锁紧轴32，锁紧轴32上设有外螺纹并旋装有锁紧螺母33；另一只装夹臂31的末端设有供锁紧轴32嵌入的开槽。锁紧轴32和锁紧螺母33构成锁紧件，能够在锁紧螺母33旋紧时使两装夹臂31远离滚动配合部分29的一端相互靠近而沿径向收紧，从而夹紧被测物品。滚动配合部分29还具有翼缘，翼缘的内表面为弧形内侧面，构成径向定位面24；横滚支座21上通过螺钉固定有定位扣27，定位扣27具有与翼缘的弧形内侧面沿滚动配合部分29的径向挡止配合的折边，形成防脱结构，避免横滚夹具22从横滚支座21上脱出，可靠性高。为了对横滚夹具22进行定位，横滚夹具22的轴向侧面上设有沿轴向分布的定位销孔25，横滚支座21上设有对应的横滚定位销28。为避免测试时划伤被测物品的表面，横滚夹具22的内侧面上还粘贴有海绵橡胶板。
本实施例中，通过偏航机构7，被测物品能够实现±90°的偏航角调整；通过俯仰机构10，被测物品能够实现±30°转动的俯仰角调整；通过横滚机构20，被测物品能够实现±60°的横滚角调整，从而方便地实现多自由度调整。
使用时，将被测物品装夹到横滚机构20上，手动调整横滚夹具22的位置、俯仰机构10的位置和偏航机构7的位置，调整到位后进行定位，即可达到模拟测试所需的横滚、俯仰、偏航的要求，装置结构简单、利用成熟器件，成本低，转运方便，不但降低了测试设备的成本，还增加了测试设备的可靠性和机动性。
在上述实施例中，多自由度姿态角测试装置设置有移动小车1，并且俯仰机构10设置在偏航机构7上，横滚机构20设置在俯仰机构10上，而驱动U形俯仰支撑座16转动的驱动机构采用的是回转工作台13。在本实用新型的其他实施例中，多自由度姿态角测试装置也可以不设置移动小车1，将整个测试装置固定设置，而根据被测物品的尺寸和调整需求，也可以将俯仰机构10设置到相应的底座上，同时将偏航机构7设置到俯仰机构10上、将横滚机构20设置到偏航机构7上。另外，在其他实施例中，用于驱动U形俯仰支撑座16转动的驱动机构也可以替换为其他形式，例如减速机，并可以采用其他定位形式，例如销轴定位。再者，上述实施例中的横滚机构20采用了横滚夹具22，在其他实施例中，横滚机构20也可以替换为其他形式的横滚机构20，例如现有技术中采用的夹持组件和支撑组件。
Claims (9)
1.多自由度姿态角测试装置，包括用于调整被测物品的俯仰角的俯仰机构，其特征在于：所述俯仰机构包括具有两只侧支撑架的U形俯仰机构架和转动装配在两所述侧支撑架之间的U形俯仰支撑座，所述U形俯仰支撑座具有两只分别与两所述侧支撑架对应的连接耳板，所述俯仰机构还包括与所述U形俯仰支撑座的至少一侧连接耳板传动连接以驱动U形俯仰支撑座转动的驱动机构。
2.根据权利要求1所述的多自由度姿态角测试装置，其特征在于：所述多自由度姿态角测试装置包括横滚机构，所述横滚机构固定在所述U形俯仰支撑座的两侧支撑架之间的支撑底板上且回转轴线与所述U形俯仰支撑座的回转轴线垂直。
3.根据权利要求2所述的多自由度姿态角测试装置，其特征在于：所述横滚机构包括与所述支撑底板固定连接的横滚支座和转动装配在横滚支座上的横滚夹具，所述横滚夹具的径向外侧具有滚动配合面，所述横滚支座上设有与滚动配合面滚动配合的滚动支撑件，横滚支座上还设有与滚动夹具的轴向侧面挡止配合的轴向挡止结构、与滚动夹具上相应的弧形内侧面沿径向挡止配合的防脱结构和用于对横滚夹具定位的定位件。
4.根据权利要求3所述的多自由度姿态角测试装置，其特征在于：所述横滚夹具为环形，包括设有所述滚动配合面的滚动配合部分和用于将被测物品压紧固定到所述滚动配合部分上的装夹部分，所述装夹部分包括两只分别铰接在滚动配合部分的对应端的装夹臂，横滚夹具还包括用于使两装夹臂远离滚动配合部分的一端相互靠近而沿径向收紧以夹紧被测物品的锁紧件。
5.根据权利要求3所述的多自由度姿态角测试装置，其特征在于：所述横滚夹具上设有沿周向分布的定位销孔，所述定位件为设置在横滚支座上的横滚定位销。
6.根据权利要求1—5中的任意一项所述的多自由度姿态角测试装置，其特征在于：所述驱动机构为回转工作台，所述U形俯仰支撑座的连接耳板固定在回转工作台的回转台上。
7.根据权利要求1—5中的任意一项所述的多自由度姿态角测试装置，其特征在于：所述多自由度姿态角测试装置包括偏航机构，所述偏航机构包括偏航底座，所述U形俯仰机构架通过转盘轴承转动装配在偏航底座上，所述偏航底座上设有沿圆周分布的定位销孔，所述U形俯仰机构上设有与定位销孔对应的偏航定位销。
8.根据权利要求7所述的多自由度姿态角测试装置，其特征在于：所述多自由度姿态角测试装置还包括移动小车，所述移动小车包括具有支撑平台的车体，所述支撑平台上设置有脚轮和上下活动设置的可调支脚，所述偏航底座固定在所述支撑平台上。
9.根据权利要求8所述的多自由度姿态角测试装置，其特征在于：所述移动小车具有推拉扶手，所述推拉扶手通过插拔销可拆固定在车体上。
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