專利名稱：一種精密定位盤的角位置精度檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種精密定位盤的角位置精度檢測裝置，特別是一種涉及具有V型槽圓周均布特性的定位盤的V型槽角度位置精密測量裝置，角位置測量精度可達(dá)到10角秒，角位置測量重復(fù)精度可達(dá)到3角秒，角位置測量精度范圍可達(dá)10角秒到600角秒。
背景技術(shù)：
定位盤是利用圓柱體或球體在V型槽中的自動(dòng)定心作用來實(shí)現(xiàn)自身轉(zhuǎn)角精確定位的角位置定位構(gòu)件，在其圓周上一般均布若干個(gè)V型槽，各V型槽的對(duì)稱中心線過內(nèi)孔中心，各V型槽的對(duì)稱中心線之間的夾角精度既V型槽的角位置精度。因定位盤定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，造價(jià)低廉，因而廣泛應(yīng)用在精密車床刀具轉(zhuǎn)位定位、小型飛行控制慣組的標(biāo)定機(jī)構(gòu)、慣組自標(biāo)定機(jī)構(gòu)中的角度基準(zhǔn)等較高精度角度定位的應(yīng)用場合。定位盤由于沒有反射面，難于用光學(xué)方法進(jìn)行直接精密測量，生產(chǎn)制造過程中一般采用公知的三坐標(biāo)測量機(jī)測量或公知的萬能工具顯微鏡測量，公知的萬能工具顯微鏡測量方法由于測量儀器自身的精度不夠高，不能用于測量角位置精度在優(yōu)于I角分的定位盤的度角位置。公知的三坐標(biāo)測量機(jī)測量則由于定位盤的測量面太小，在將測量點(diǎn)擬合成面吋，由于除數(shù)過小而使固有測量誤差經(jīng)過運(yùn)算被放大，并且這些誤差被帶入后續(xù)的計(jì)算中進(jìn)ー步放大，表現(xiàn)在三坐標(biāo)測量機(jī)對(duì)定位盤的多次測量的數(shù)據(jù)重復(fù)性普遍高于I角分，因此三坐標(biāo)測量機(jī)不能適用于精度優(yōu)于I角分的定位盤角度位置的測量。這就使得角位置精度優(yōu)于I角分(即60角秒)的精密定位盤的角度位置測量沒有公知的測量方法，本精密定位盤的角位置精度測量方法可以解決角位置精度要求在10角秒到600角秒(10角分)的精密定位盤的角度位置檢測方法的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型其目的就在于提供ー種精密定位盤的角位置精度檢測裝置，從而解決了角位置精度要求在10角秒到600角秒(10角分)的精密定位盤的角度位置檢測的問題。具有測量直觀、測量數(shù)據(jù)重復(fù)性高和測量數(shù)據(jù)可信度高的特點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)簡單、方使。實(shí)現(xiàn)上述目的而采取的技術(shù)方案，包括測量平板，所述的測量平板上設(shè)有單軸轉(zhuǎn)臺(tái)，單軸轉(zhuǎn)臺(tái)上固定被測定位盤，被測定位盤上固定精密正多面棱體，所述測量平板上設(shè)有光管墊塊，光管墊塊上安裝數(shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀，所述數(shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀的光軸對(duì)準(zhǔn)精密正多面棱體，所述測量平板上設(shè)有高精度可自鎖直線導(dǎo)軌，高精度可自鎖直線導(dǎo)軌上設(shè)有定位桿，定位桿前端設(shè)有錐窩，錐窩內(nèi)設(shè)有鋼球，經(jīng)鋼球連接被測定位盤的V型槽兩面。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)。 解決了角位置精度要求在10角秒到600角秒(10角分)的精密定位盤的角度位置檢測的問題。具有測量直觀、測量數(shù)據(jù)重復(fù)性高和測量數(shù)據(jù)可信度高的特點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)簡單、方使。以下結(jié)合附圖
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。圖I為本裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為本裝置中被測定位盤V型槽定位原理示意圖。圖3為本裝置中被測定位盤、精密正多面棱體與單軸轉(zhuǎn)臺(tái)的安裝關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式
包括測量平板12，如圖I所示，所述的測量平板12上設(shè)有單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10，單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10上固定被測定位盤1，被測定位盤I上固定精密正多面棱體2，所述測量平板12上設(shè)有光管墊塊11，光管墊塊11上安裝數(shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀9，所述數(shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀9的光軸對(duì)準(zhǔn)精密正多面棱體2，所述測量平板12上設(shè)有高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5，高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5上設(shè)有定位桿3，定位桿3前端設(shè)有錐窩，錐窩內(nèi)設(shè)有鋼球8，經(jīng)鋼球8連接被測定位盤I的V型槽兩面。所述的高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5下方設(shè)有導(dǎo)軌墊塊7，所述的定位桿3兩端設(shè)有前壓板4和后壓板6。所述的被測定位盤I和精密正多面棱體2與單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的回轉(zhuǎn)軸線同軸。本裝置是利用單軸轉(zhuǎn)臺(tái)為被測定位盤和精密正多面棱體提供高精度回轉(zhuǎn)軸線，實(shí)現(xiàn)被測定位盤與光學(xué)基準(zhǔn)棱體的定軸旋轉(zhuǎn)功能，利用高精度可自鎖直線導(dǎo)軌提供高精度定位驅(qū)動(dòng)與位置鎖定實(shí)現(xiàn)定位盤的角度定位，利用精密正多面棱體提供高精度角度基準(zhǔn)，利用數(shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀與精密正多面棱體組成光學(xué)測量系統(tǒng)。包括精密正多面棱體2、定位桿3、高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5、前壓板4、后壓板6、導(dǎo)軌墊塊7、鋼球8、數(shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀9、單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10、光管墊塊11、測量平板12組成的機(jī)械定位光學(xué)測量裝置。如附圖所示，被測定位盤I與精密正多面棱體2均固定安裝在單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的回轉(zhuǎn)臺(tái)面上，并與單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的回轉(zhuǎn)軸線保持同軸，形成高精度回轉(zhuǎn)軸系；鋼球8與定位桿3連為一體,組成定位桿,定位桿固定安裝在高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5上,組成高精度定位機(jī)構(gòu)；數(shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀9與精密正多面棱體2組成光學(xué)測量系統(tǒng)。被測定位盤I、精密正多面棱體2均與單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的回轉(zhuǎn)臺(tái)面連為一體,并且定位盤I的安裝內(nèi)孔與單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的回轉(zhuǎn)軸線同軸，精密正多面棱體的安裝內(nèi)孔與單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的回轉(zhuǎn)軸線同軸。使用單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10獲得低摩擦力矩、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的回轉(zhuǎn)軸系，減小定位鎖緊力對(duì)測量精度的影響。使用高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5來驅(qū)動(dòng)定位桿3運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)高精度直線運(yùn)動(dòng)，限制定位桿3的運(yùn)動(dòng)軌跡在與運(yùn)動(dòng)方向垂直的各方向上的跳動(dòng)誤差，并利用高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5的位置自鎖功能，使定位桿3在定位狀態(tài)下保持在定位位置，不發(fā)生松動(dòng)。一、測量原理本實(shí)用新型所采用的測量裝置為光學(xué)測量裝置，用數(shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀與精密正多面棱體組成光學(xué)測量系統(tǒng)，利用入射角等于反射角的光學(xué)原理，用數(shù)顯自準(zhǔn)直儀測量精密正多面棱體反射面的法向?qū)?shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀光軸的夾角的X向分量。、[0023]在這個(gè)光學(xué)測量系統(tǒng)中，精密正多面棱體需要繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，因此應(yīng)用了單軸轉(zhuǎn)臺(tái)來提供精密回轉(zhuǎn)軸線。定位盤與精密正多面棱體都固定在單軸轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)臺(tái)面上，并使定位盤的基準(zhǔn)軸線、精密正多面棱體的基準(zhǔn)軸線均與單軸轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)軸線同軸，并將定位盤與精密正多面棱體和單軸轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)臺(tái)面連為一體，使精密正多面棱體轉(zhuǎn)動(dòng)角度完全等于定位盤V型槽轉(zhuǎn)動(dòng)角度，由于精密正多面棱體各工作面之間的夾角是已知的，因此，精密正多面棱體轉(zhuǎn)動(dòng)角度可以被測量出來，并且精密正多面棱體轉(zhuǎn)動(dòng)的角度完全等于定位盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，這樣就實(shí)現(xiàn)了定位盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度的光學(xué)測量。沿直線運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)球與定軸旋轉(zhuǎn)的定位盤V型槽能有且只可能有兩個(gè)接觸點(diǎn)，因此能對(duì)定軸旋轉(zhuǎn)的定位盤進(jìn)行精確角向定位。利用這個(gè)原理使用標(biāo)準(zhǔn)球沿直線方向運(yùn)動(dòng)對(duì)定軸旋轉(zhuǎn)的定位盤的每個(gè)V型槽按順序進(jìn)行角向定位，就可以使定軸旋轉(zhuǎn)的定位盤獲得若干個(gè)穩(wěn)定的測量狀態(tài)，每個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)之間的夾角可以被精密正多面棱體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度反應(yīng)出來，精密正多面棱體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度與精密正多面棱體工作面之間的夾角誤差被數(shù)顯自準(zhǔn)直儀測量出來反應(yīng)為數(shù)顯讀數(shù)的増量。由于定位盤的定位原理是限制性定位，因此沿直線運(yùn)動(dòng)的定位裝置必須能在直線方向鎖定位置，才能使測量系統(tǒng)獲得穩(wěn)定的測量狀態(tài)。ニ、特點(diǎn)本裝置結(jié)構(gòu)簡單、易加工；本裝置使用光學(xué)測量方法，測量數(shù)據(jù)的重復(fù)性高，測量數(shù)據(jù)的可信度高；本裝置利用了定位盤的定位原理，測量方法直觀，測量精度根據(jù)所選光學(xué)測量儀器的精度可以達(dá)到10角秒，測量精度范圍根據(jù)所選光學(xué)測量儀器的量程可以達(dá)到600角秒(10角分)。三、實(shí)施例單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的底座固定在測量平板12上，并使單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的回轉(zhuǎn)軸線垂直于測量平板12的工作面，使單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10與測量平板12連為一體；被測定位盤I固定在單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的臺(tái)面上，并使被測定位盤I的內(nèi)孔軸線與單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的回轉(zhuǎn)軸線同軸，使被測定位盤I與單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的臺(tái)面連為一體；精密正多面棱體2固定在被測定位盤I上，并使精密正多面棱體2的內(nèi)孔軸線與單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的回轉(zhuǎn)軸線同軸，使精密正多面棱體2與被測定位盤I連為一體，使單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的回轉(zhuǎn)臺(tái)面可以帶著被測定位盤I與精密正多面棱體2 —起同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。使鋼球8固定在定位桿3的錐窩端并與定位桿3連為一體。用前壓板4和后壓板6使定位桿3固定在高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5的上工作面上，并與高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5的上工作面連為一體。用導(dǎo)軌調(diào)整墊塊7調(diào)整高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5的高度，使定位桿3上的鋼球8的球心與被測定位盤I的V型槽中部位置等高，調(diào)整高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5的X向位置使鋼球8能與被測定位盤I的V型槽中部位置雙面接觸，使導(dǎo)軌調(diào)整墊塊7與測量平板12連為一體；調(diào)整高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5的前后位置，使高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5的Y向行程內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)鋼球8與被測定位盤I的V型槽的兩面接觸并能從V型槽中完全脫離而不干渉被測定位盤I隨單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5與導(dǎo)軌調(diào)整墊塊7連為一體。調(diào)整高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5的Y向，使鋼球8卡入被測定位盤I的V型槽并與V型槽兩斜面雙面接觸定位。對(duì)被測定位盤I的V型槽編號(hào)，編號(hào)時(shí)使被測定位盤的#1號(hào)槽與在精密正多面棱體O號(hào)工作面方向錯(cuò)開90°或180°，編號(hào)的遞增方向按照精密正多面棱體工作面編號(hào)的遞增方向?qū)型槽進(jìn)行順序遞增編號(hào)。使光管墊塊11固定在測量平板12上并與測量平板12連為一體，使數(shù)顯自準(zhǔn)直儀9的光管固定在光管墊塊11上，使數(shù)顯自準(zhǔn)直儀9的光管的光軸對(duì)準(zhǔn)精密正多面棱體2并垂直于精密正多面棱體2的O號(hào)工作面，使數(shù)顯自準(zhǔn)直儀9的光管的基座與光管墊塊11連為一體；使數(shù)顯自準(zhǔn)直儀9的光管的測量方向設(shè)置到X方向。記錄數(shù)顯自準(zhǔn)直儀9的讀數(shù)調(diào)節(jié)高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5的Y向旋鈕使鋼球
8脫離被測定位盤I的V型槽，旋轉(zhuǎn)單軸轉(zhuǎn)臺(tái)10的臺(tái)面使被測定位盤I的#2號(hào)V型槽對(duì)準(zhǔn)鋼球8，調(diào)節(jié)高精度可自鎖直線導(dǎo)軌5的Y向旋鈕使鋼球8卡入被測定位盤I的#2號(hào)V型 槽并保持與V型槽兩斜面雙面接觸定位，記錄數(shù)顯自準(zhǔn)直儀9的讀數(shù)色按此方法完成被
測定位盤I的所有V型槽定位并記錄數(shù)顯自準(zhǔn)直儀9的讀數(shù)巧…仏。四、數(shù)據(jù)處理計(jì)算各點(diǎn)誤差并扣除棱體相應(yīng)面的修正值A(chǔ)i :
— β. — β' — A-z 二 _is%即為第i個(gè)V型槽的角度位置偏差值，單位為角秒。
權(quán)利要求1.一種精密定位盤的角位置精度檢測裝置，包括測量平板(12)，其特征在于，所述的測量平板(12)上設(shè)有單軸轉(zhuǎn)臺(tái)(10)，單軸轉(zhuǎn)臺(tái)(10)上固定被測定位盤(1)，被測定位盤(I)上固定精密正多面棱體(2 )，所述測量平板(12 )上設(shè)有光管墊塊(11 )，光管墊塊(11)上安裝數(shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀(9 )，所述數(shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀(9 )的光軸對(duì)準(zhǔn)精密正多面棱體(2 )，所述測量平板(12)上設(shè)有高精度可自鎖直線導(dǎo)軌(5)，高精度可自鎖直線導(dǎo)軌(5)上設(shè)有定位桿(3 )，定位桿(3 )前端設(shè)有錐窩，錐窩內(nèi)設(shè)有鋼球(8 )，經(jīng)鋼球(8 )連接被測定位盤(I)的V型槽兩面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種精密定位盤的角位置精度檢測裝置，其特征在于，所述的高精度可自鎖直線導(dǎo)軌(5)下方設(shè)有導(dǎo)軌墊塊(7)，所述的定位桿(3)兩端設(shè)有前壓板(4)和后壓板(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種精密定位盤的角位置精度檢測裝置，其特征在于，所述的被測定位盤(I)和精密正多面棱體(2)與單軸轉(zhuǎn)臺(tái)(10)的回轉(zhuǎn)軸線同軸。
專利摘要一種精密定位盤的角位置精度檢測裝置，包括測量平板，所述的測量平板上設(shè)有單軸轉(zhuǎn)臺(tái)，單軸轉(zhuǎn)臺(tái)上固定被測定位盤，被測定位盤上固定精密正多面棱體，所述測量平板上設(shè)有光管墊塊，光管墊塊上安裝數(shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀，所述數(shù)顯光學(xué)自準(zhǔn)直儀的光軸對(duì)準(zhǔn)精密正多面棱體，所述測量平板上設(shè)有高精度可自鎖直線導(dǎo)軌，高精度可自鎖直線導(dǎo)軌上設(shè)有定位桿，定位桿前端設(shè)有錐窩，錐窩內(nèi)設(shè)有鋼球，經(jīng)鋼球連接被測定位盤的V型槽兩面，從而解決了角位置精度要求在10角秒到600角秒(10角分)的精密定位盤的角度位置檢測的問題。具有測量直觀、測量數(shù)據(jù)重復(fù)性高和測量數(shù)據(jù)可信度高的特點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)簡單、方使。
文檔編號(hào)G01B11/26GK202361957SQ20112043346
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者呂偉, 王明元, 陳力平 申請(qǐng)人:九江精密測試技術(shù)研究所