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专利号: 2017108775384
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双向找正激光对中调整装置,其特征在于:由固定脚支,直径测量后翼,固定激光接收筒以及可翻转激光宏微调整盒组成,其中直径测量后翼与固定激光接收筒固定连接,固定脚支固定在固定激光接收筒上,可翻转激光宏微调整盒与固定激光接收筒固定连接;

所述固定脚支由四支固定脚,四支活动脚组成;所述的直径测量后翼通过转动轴套与所述固定激光接收筒连接,由设置在其上的水平调整导轨与竖直调整导轨对高精度CCD测量接收仪进行调节,实现直径测量后翼对主动轴的直径进行测量;所述的固定激光接收筒后部设有固定脚支圆盘,一侧端面为圆周斜面,所述的固定脚支固定在其上,另一侧为竖直圆柱面,设有连接柱,所述的连接柱为一段圆柱,一端固定在所述固定脚支圆盘的竖直圆柱面上,另一端连有激光接收盒,所述激光接收盒的前端中心部分设有PSD激光接收器,同时,在激光接收盒的边缘对称部分还设有转动支架,可安装所述可翻转激光宏微调整盒;所述的可翻转激光宏微调整盒由激光发射器,微动激光盒、承装盒、粘滑惯性微动平台、Y向宏动调整盒以及X向宏动调整盒组成,依次由中心向外层分布安装。

2.根据权利要求1所述的一种双向找正激光对中调整装置,其特征在于:所述的固定脚支由四只固定脚和四只活动脚组成,所述的四只固定脚为一段圆柱,上端中空,底端固定在所述固定脚支圆盘的圆周斜面上,每只固定脚内部封装有活动脚,所述的活动脚为圆柱杆状,在每个所述的活动脚的圆柱杆尾端,横向设有固定爪,固定爪为圆柱状,外部套有橡胶防损套,所述的活动脚封装在固定脚内,且所述的四支活动脚可沿着固定脚所在方向移动,四个固定爪可以通过四支活动脚进行伸缩,夹持固定在直径不同的主动轴上。

3.根据权利要求1所述的一种双向找正激光对中调整装置,其特征在于:所述的直径测量后翼由转动轴套,水平调整导轨,竖直调整导轨和两对高精度CCD测量接收仪组成;所述的转动轴套为两个空心半圆柱轴套,通过螺栓连接安装在所述的连接柱上,实现直径测量后翼与所述固定激光接收筒的连接;转动轴套的两侧对称设有水平调整导轨,所述水平调整导轨在其侧壁对称位置又设有方形轨道;所述的竖直调整导轨与所述的水平调整导轨相似,同样在侧壁对称位置设置方形导轨,同时在其底部平面还设有可安装进水平调整导轨且可沿水平导轨方向移动的滑动足Ⅰ,所述的滑动足Ⅰ为L型凸台,在竖直调整导轨底部平面水平方向对称置;所述的高精度CCD测量接收仪为一对LED平行光发射和接收置,在其底部连接滑动支架,滑动支架下方底面同样设有滑动足Ⅱ,滑动足Ⅱ可在竖直调整导轨内移动。

4.根据权利要求1所述的一种双向找正激光对中调整装置,其特征在于:所述的固定激光接收筒由固定脚支圆盘,连接柱,激光接收盒,PSD激光接收器和转动支架组成;所述的固定脚支圆盘一端面为圆周斜面,所述的固定脚支固定在其上,另一端面为竖直圆柱面,连接连接柱;所述的激光接收盒为圆柱型盒体,前端固定安装所述的PSD激光接收器,PSD接收激光发射器接收发出的激光,生成位置信息;所述的转动支架为两条对称的长方形支架,设置在PSD激光接收器的前面,前端呈半圆弧形,且在两条支架前部中心位置对称设有转动中心轴,其上安装可翻转激光调整盒。

5.根据权利要求1所述的一种双向找正激光对中调整装置,其特征在于:所述的可翻转激光宏微调整盒由激光发射器,微动激光盒,承装盒,粘滑惯性微动平台,Y向宏动调整盒以及X向宏动调整盒组成,所述的微动激光盒为空心盒体,无前侧端面,后侧端面设有二维压电微动平台;所述的粘滑惯性微动平台由柔性微动装置和预紧驱动装置连接组成。

6.根据权利要求5所述的一种双向找正激光对中调整装置,其特征在于:所述的二维压电微动平台由X向压电陶瓷驱动器,Y向压电陶瓷驱动器,柔性放大机构,X向微动工作台,Y向微动工作台和固定框架组成;所述的柔性放大机构为直板型柔性铰链;所述X向微动工作台与Y向微动工作台串联工作。

7.根据权利要求5所述的一种双向找正激光对中调整装置,其特征在于:所述的承装盒为空心盒体,前侧端面设有圆形激光孔,上下顶面不完全封闭,设置成横向3/4大小的顶面无摩擦挡板,且在上下顶面左右两端各连有一块侧面无摩擦挡板,且所述的侧面无摩擦挡板也并不完全将侧面封闭,顶面无摩擦挡板与侧面无摩擦挡板内表面均涂有聚四氟乙烯涂层,可有效减少摩擦;在所述的整个承装盒竖直侧壁的外部同样对称设有Y向方形导轨,Y向方形导轨可安装进所述的Y向宏动调整盒的Y向滑动轨道内。

8.根据权利要求5所述的一种双向找正激光对中调整装置,其特征在于:所述的柔性微动装置由支撑板,双平行板放大铰链,柔性微动平台和压电叠堆组成;所述的支撑板为长方形;所述的双平行板放大铰链分别设置在柔性微动平台的前后两端,可有效放大位移行程;

所述的柔性微动平台在支撑板的中央位置,整个柔性微动平台通过在支撑板四个直角位置的螺钉安装在所述承装盒内部侧壁上;所述的预紧驱动装置包括平行四边形柔性铰链,压电叠堆和预紧螺钉;所述的压电叠堆通过预紧螺钉封装在所述的平行四边形柔性铰链内;

所述的平行四边形柔性铰链上部顶面设有预紧触头,所述预紧触头紧贴所述的微动激光盒,当对其中的压电叠堆通电时,可有效预紧微动激光盒,有利于粘滑惯性的实现;所述的预紧驱动装置通过螺钉连接在所述柔性微动平台的微动工作台上。

9.根据权利要求5所述的一种双向找正激光对中调整装置,其特征在于:所述的Y向宏动调整盒为四面框架方盒,在两个竖直侧壁内对称设有Y向滑动轨道,上下两个水平顶面上分别设有两个螺孔,安有竖直校准螺钉,且在上下两个水平顶面外侧中部对称设有X向方形导轨,X向方形导轨可安装进所述的X向宏动调整盒的X向滑动轨道内;所述的X向宏动调整盒同样为四面框架方盒,在上下两个水平侧壁内侧对称设有X向滑动轨道,两个竖直侧壁上分别设有两个螺孔,安有水平校准螺钉,且在两个竖直侧壁外部中心对称位置设有转动中心孔;所述的转动中心孔与所述转动支架上的转动中心轴配合安装;所述的激光发射器,微动激光盒,承装盒,Y向宏动调整盒以及X向宏动调整盒由可翻转激光调整盒内部中心依次向外分布;所述的激光发射器尾部安装在所述二维压电微动平台的Y向微动工作台上;所述的微动激光盒整体封装在所述的承装盒内。

10.采用如权利要求1所述双向找正激光对中调整装置的对中方法,其特征在于,包括下列步骤:

步骤一:一种双向找正的激光对中调整装置通过控制所述固定脚支内的活动脚支进行伸缩,实现固定爪的同时抓紧与放松,将该装置安装在一定范围的主动轴上,检查装置是否安装牢靠,并用水平象限仪检查是否安装水平;

步骤二:将所述的直径测量后翼安装在固定激光接收筒的连接柱上,通过其上的两组高精度CCD测量接收仪一端的高精度CCD测量仪发出不会散射的LED平行光,另一端高精度CCD接收仪接收所述的LED平行光,LED平行光一部分照射到轴上,另一部分由高精度CCD接收仪直接接收,对CCD上明暗区域进行边缘检出,通过计算确定主动轴的直径d1,通过转动转动轴套可转动整个直径测量后翼,进行多次直径测量,最后取其均值计算输出轴心O1所在位置,以PSD激光接收器前端平面水平方向为X轴,竖直方向为Y轴,垂直PSD激光接收器所在平面的方向为Z轴建立第一空间直角坐标系,生成相对第一空间直角坐标系的空间位置坐标O1(x1,y1,z1);

步骤三:通过转动所述可翻转激光宏微调整盒,使激光光路水平照射到所述的PSD激光接收器上,设此时的激光光路为第一激光光路,激光起始点为第一激光发射点,将第一激光光路理想化为第一激光直线L1,记第一激光光路照射到PSD激光接收器上的点为A,第一激光发射点为B,此时激光光路照射到PSD激光接收器上形成的点A相对于第一空间直角坐标系的位置坐标为(x2,y2,0),第一激光发射点B相对于第一空间直角坐标系的位置坐标为(x3,y3,z3),判断第一激光光路是否水平,由点A(x2,y2,0)、B(x3,y3,z3)计算得第一激光直线方向向量若x3‑x2≠0或y3‑y2≠0,则判断第一激光光路与Z轴不水平,此时,分别计算第一激光光路所需的X向角度调整量和Y向角度调整量,设X向所需角度调整量为θ1,Y向所需角度调整量为θ2,分别作第一激光直线L1在B点垂直于Y轴且平行于XOZ平面的平面上的投影与B点垂直于Y轴且平行于YOZ平面的平面上的投影,可得:由θ1、θ2对应调整双向可变激光发射装置,使其水平;

调整第一激光光路水平,设此时第一激光光路照射在PSD激光接收器1034上的点为C,其坐标应为(x3,y3,0),将C点坐标与轴心坐标O1(x1,y1,z1)进行比较,计算输出第一激光光路与轴心所在位置的偏差并给出调整量△X1、△Y1:△X1=x3‑x1    (1‑4)

△Y1=y3‑y1    (1‑5)

再分别通过竖直校准螺钉和水平校准螺钉调节所述Y向宏动调整盒和X向宏动调整盒,使激光发射器所发射的激光光路基本对中所述的轴心坐标,并再次输出此时第一激光光路照射在PSD激光接收器上的位置坐标D(x4,y4,0),生成微小偏差并给出调整量△X2、△Y2:△X2=x4‑x1    (1‑6)

△Y2=y4‑y1    (1‑7)

然后利用反馈调节驱动微动激光盒,对二维压电微动平台进行X、Y方向的位移驱动,根据微小偏差值对X向压电陶瓷驱动器、Y向压电陶瓷驱动器通入不同大小的电信号,进而实现对二维压电微动平台的不同大小的高精度位移调整,直到所形成的偏差值在允许的误差范围内,并记录此时的第一激光直线方程L1:记录此时第一激光直线方程L1;

步骤四:转动所述可翻转激光宏微调整盒至180°到相反方向,以PSD靶标前端平面水平方向为X轴,竖直方向为Y轴,垂直PSD靶标所在平面的方向为Z轴建立第二空间直角坐标系,设此时的激光光路为第二激光光路,激光起始点为第二激光发射点,将第二激光光路理想化为第二激光直线L2,记第二激光光路照射到PSD靶标上的点为E,第二激光发射点为F,此时激光光路照射到PSD靶标上形成的点E相对于第二空间直角坐标系的位置坐标为(x5,y5,

0),第二激光发射点F相对于第二空间直角坐标系的位置坐标为(x6,y6,z6),首先判断激光发射器发出的第二激光光路是否水平照射到所述PSD靶标上,由点E,点F可得第二激光直线的方向向量若x6‑x5≠0或y6‑y5≠0,则判断第二激光光路与Z轴不水平,此时,分别计算第二激光光路的X向角度调整量和Y向角度调整量,设X向所需角度调整量为θ3,Y向所需角度调整量为θ4,分别作第一激光直线L2在F点垂直于Y轴且平行于XOZ平面的平面上的投影与F点垂直于Y轴且平行于YOZ平面的平面上的投影,可得:由θ3、θ4对应调整双向可变激光发射装置,使其水平;

调整第二激光光路水平,记此时第二激光光路照射到PSD靶标上的点为G,其相对于第二空间直角坐标系的位置坐标应为(x6,y6,0),比较点G与点O1,计算输出第二激光光路与主动轴轴心所在位置的偏差并给出调整量△X3、△Y3:△X3=x6‑x1    (1‑12)

△Y3=y6‑y1    (1‑13)

再分别通过竖直校准螺钉和水平校准螺钉调节所述Y向宏动调整盒和X向宏动调整盒,使激光发射器所发射的激光光路基本对中所述的轴心坐标O1,并再次输出此时第二激光光路照射在PSD靶标上的位置坐标H(x7,y7,0),生成微小偏差并给出调整量△X4、△Y4:△X4=x7‑x1    (1‑14)

△Y4=y7‑y1    (1‑15)

然后利用反馈调节驱动微动激光盒,对所述的二维压电微动平台进行X、Y方向的位移驱动,根据微小偏差值对X向压电陶瓷驱动器、Y向压电陶瓷驱动器通入不同大小的电信号,进而实现对二维压电微动平台的不同大小的高精度位移调整,直到所形成的偏差值在允许的误差范围内,并记录此时的第二激光直线方程L2;

步骤五:为了确定第二激光光路与第一激光光路准确对中,此时,驱动所述粘滑惯性微动平台,所述的粘滑惯性微动平台由柔性微动装置和预紧驱动装置组成;对所述的预紧驱动装置与所述的柔性微动装置同时通入周期相同的锯齿波,所述的预紧驱动装置的第二压电叠堆伸长变形,平行四边形柔性铰链即会随之变形,竖直方向预紧所述微动激光盒,有利于粘滑惯性的实施,同时水平方向进行一定的位移输出;由于柔性微动平台的横向运动,带动所述的预紧驱动装置,完成位移输出,此时第二激光光路的起始点前进一段距离,再次确定此时第二激光光路的起始点位置坐标以及第二激光直线方程L2,与L1进行对比,并反复调节直到此时的第二激光光路所对应的第二激光直线方程L2满足激光直线方程L1;基于第二激光光路,即可用于后续的轴系对中工作。