一種全自動(dòng)大型測量設(shè)備的現(xiàn)場標(biāo)定裝置的制造方法

本發(fā)明是一種用于大型測量設(shè)備的全自動(dòng)場標(biāo)定裝置，屬于幾何量領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

大型工業(yè)測量系統(tǒng)的當(dāng)前問題是如何解決測量系統(tǒng)的現(xiàn)場校準(zhǔn)問題。定尺的尺子在長度和精度方面不能滿足現(xiàn)場要求。因此，一些國外機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始嘗試使用激光干涉儀來解決這個(gè)問題。目前，美國在解決激光跟蹤儀和其他坐標(biāo)測量儀的現(xiàn)場校準(zhǔn)方面已經(jīng)做了大量工作。

美國Tetra Precision公司開發(fā)的激光球棒LBB（激光球棒）結(jié)合了激光干涉儀和球棒，可在1m內(nèi)快速校準(zhǔn)CNC機(jī)床和坐標(biāo)測量機(jī)。

為了解決激光跟蹤儀的校準(zhǔn)問題，美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院開發(fā)了LRCS-Laser Rail標(biāo)定系統(tǒng)（LRCS-Laser Rail標(biāo)定系統(tǒng)），該系統(tǒng)包括激光干涉儀，兩個(gè)導(dǎo)軌，滑臺(tái)和支撐架，在激光跟蹤儀的工作現(xiàn)場提供標(biāo)準(zhǔn)長度，導(dǎo)軌的總長度為3m，有效工作范圍2.為5m，1m長度測量的精度約為6μm。其中一個(gè)導(dǎo)軌由兩個(gè)重型三腳架支撐。一個(gè)三角架用于抬高導(dǎo)軌的一個(gè)支點(diǎn)，另一個(gè)三角架用于降低導(dǎo)軌的第二個(gè)支點(diǎn)。通過調(diào)節(jié)三腳架的高度，可以將導(dǎo)軌的姿態(tài)從水平狀態(tài)更改為對(duì)角線狀態(tài)。另一根軌道垂直放置在一個(gè)可以調(diào)節(jié)高度的三腳架上，干涉儀根據(jù)測量需要依次放置在兩個(gè)獨(dú)立的軌道上。由于使用了重型三腳架，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性更好，并且由于手動(dòng)工作臺(tái)不會(huì)引入較大的隨機(jī)誤差，但是測量更加麻煩且耗時(shí)。

美國API公司（Automated Precision Inc.）于2004年開發(fā)了LaserRail-TM-System。該導(dǎo)軌的總長度為2m，可以在水平，垂直和傾斜工作模式下使用激光跟蹤儀測量長度。比較。系統(tǒng)導(dǎo)軌由便攜式三腳架支撐。導(dǎo)軌的高度和傾斜度也可以通過調(diào)節(jié)三腳架的高度來調(diào)節(jié)。通過用地面支撐基座替換三腳架之一，導(dǎo)軌可以處于垂直狀態(tài)。該系統(tǒng)使用緊湊型激光干涉儀，該干涉儀將干涉儀集成到導(dǎo)軌中，因此不會(huì)占用導(dǎo)軌的長度，并且具有更緊湊的結(jié)構(gòu)。由于結(jié)構(gòu)太輕，在移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)很容易引入振動(dòng)干擾，從而降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

中國北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究院于2009年推出了激光跟蹤器現(xiàn)場評(píng)估裝置。該裝置采用框架式底座，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)鎖定機(jī)構(gòu)可在0°?范圍內(nèi)調(diào)節(jié)姿態(tài)。 90°，可以控制。移動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)滑動(dòng)臺(tái)移動(dòng)，干涉儀測量長度，并帶有獨(dú)立的控制箱。但是自動(dòng)測量設(shè)備，此系統(tǒng)中使用的姿勢調(diào)整機(jī)構(gòu)需要手動(dòng)拉銷定位和螺母鎖定。由于光束的重量，需要多個(gè)人來調(diào)整和鎖定姿勢。調(diào)整既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力；由于鎖緊的手動(dòng)調(diào)整，鎖緊力的調(diào)整不一致，影響每次測量筆直度的可重復(fù)性，從而影響精度。另外，使用單獨(dú)的控制系統(tǒng)會(huì)使操作和處理變得不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的大型測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的測量操作不便，測量效率低的問題。本發(fā)明提供了一種全自動(dòng)的大型測量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

用于大型測量設(shè)備的全自動(dòng)現(xiàn)場校準(zhǔn)設(shè)備，它由三部分組成：與控制系統(tǒng)集成在一起的可移動(dòng)調(diào)節(jié)基座；模塊化的自動(dòng)姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；線性長度測量組件；

與控制系統(tǒng)集成在一起的可移動(dòng)和可調(diào)底座，包括集成控制系統(tǒng)，底座，腳和全向腳輪；底座是設(shè)備的基礎(chǔ)，底座的一端向內(nèi)有一條凹槽，用于放置直線導(dǎo)軌組件的一端。安裝在底座角落的四個(gè)可調(diào)腳可輕松實(shí)現(xiàn)設(shè)備的水平調(diào)節(jié)功能。通過全向腳輪可以方便地實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)裝置的快速移動(dòng)。集成控制系統(tǒng)安裝在底座上，控制系統(tǒng)與串口連接。計(jì)算機(jī)通信，通過計(jì)算軟件自動(dòng)驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)和絲杠推桿；

模塊化的自動(dòng)姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括集成的支撐框架，姿態(tài)調(diào)節(jié)框架，梯形螺桿推桿，姿態(tài)調(diào)節(jié)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)軸，預(yù)擰緊螺釘，嵌入式黃銅套筒和外部黃銅套筒；

兩個(gè)梯形絲杠推桿的一端固定安裝在一體式支撐架上，另一端固定安裝在姿態(tài)調(diào)節(jié)架上。梯形絲杠兩根推桿和姿態(tài)調(diào)節(jié)架可繞軸旋轉(zhuǎn)，一體式支撐架與底座固定連接，梯形絲杠可升高到不同的高度，以實(shí)現(xiàn)0°?90°的調(diào)節(jié)。姿態(tài)調(diào)整架角度；電機(jī)固定在兩個(gè)梯形螺桿推桿的底部；

一件式支撐架的上端開口，在內(nèi)側(cè)有兩個(gè)鑲嵌的黃銅套，在姿勢調(diào)節(jié)架的旋轉(zhuǎn)孔的兩端安裝了兩個(gè)外側(cè)的黃銅套，旋轉(zhuǎn)軸穿過嵌入的黃色銅套和外部黃銅套已用預(yù)擰緊螺釘鎖定，以確保在姿態(tài)調(diào)節(jié)框架繞軸旋轉(zhuǎn)時(shí)沒有間隙。軸的右端設(shè)計(jì)有一個(gè)鎖定和防旋轉(zhuǎn)的螺紋孔，螺釘通過該孔擰到集成的支撐框架上。鎖定后，整個(gè)姿勢調(diào)節(jié)框架都圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。埋入式銅套與外銅套接觸面的外徑是轉(zhuǎn)軸直徑的三倍以上，內(nèi)銅套和外銅套均采用石墨自潤滑設(shè)計(jì)；

線性長度測量組件包括：導(dǎo)軌安裝框架，電機(jī)，導(dǎo)軌，導(dǎo)軌安裝塊，滑臺(tái)，反光鏡安裝座，干涉儀鏡，干涉儀，干涉儀，調(diào)節(jié)座，臨時(shí)調(diào)節(jié)塊，調(diào)節(jié)螺釘；

導(dǎo)軌安裝框架通過螺釘與姿勢調(diào)整框架固定連接；導(dǎo)軌通過導(dǎo)軌安裝塊安裝在導(dǎo)軌安裝架上。導(dǎo)軌安裝架的側(cè)面對(duì)稱安裝有“ Z”字形的臨時(shí)調(diào)節(jié)塊，通過調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)臨時(shí)調(diào)節(jié)塊。調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的平直度。調(diào)整完成后，鎖定導(dǎo)軌安裝塊后，即可卸下臨時(shí)調(diào)整塊和調(diào)整螺釘。能有效調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的平直度，提高測長精度?；_(tái)安裝在導(dǎo)軌上；滑臺(tái)由連接到螺釘或皮帶的電機(jī)驅(qū)動(dòng)至所需位置；滑動(dòng)臺(tái)裝有后視鏡安裝座。反光鏡安裝座的上端設(shè)計(jì)有球形座，側(cè)面用于安裝干涉儀反光鏡。干涉儀通過調(diào)節(jié)座安裝在導(dǎo)軌上。在安裝架的一端，干涉儀安裝在干涉儀的前端以產(chǎn)生干涉光。

鏡架由導(dǎo)磁鋼制成。

底座由鋼板焊接框架結(jié)構(gòu)制成，并且一次加工。

工作過程是：首先將校準(zhǔn)裝置水平放置，并按照?qǐng)D中所示的位置將激光跟蹤儀，激光雷達(dá)和其他大型測量設(shè)備置于校準(zhǔn)裝置干涉儀的另一側(cè)。然后將激光跟蹤器1. 5英寸反射器（2 5)安裝在反射器支架的球座上，打開激光跟蹤器和校準(zhǔn)設(shè)備，滑臺(tái)運(yùn)行到零位置，然后分別記錄激光跟蹤器和校準(zhǔn)裝置的測量數(shù)據(jù)，收集數(shù)據(jù)后，將滑臺(tái)按照預(yù)設(shè)值設(shè)置到一個(gè)位置行進(jìn)的距離并重復(fù)上述測量，最后根據(jù)預(yù)設(shè)值計(jì)算出距離將跟蹤器和校準(zhǔn)設(shè)備的位置調(diào)整到零點(diǎn)，并進(jìn)行比較以獲得校準(zhǔn)設(shè)備的現(xiàn)場測量誤差。

帶有集成控制系統(tǒng)的可移動(dòng)可調(diào)底座，由底座，可旋轉(zhuǎn)的可調(diào)腳，全向腳輪和控制系統(tǒng)組成；底座上安裝的四個(gè)全向腳輪處于可調(diào)腳抬起的狀態(tài)，便于現(xiàn)場校準(zhǔn)設(shè)備車間內(nèi)實(shí)現(xiàn)整個(gè)大型測量設(shè)備的移動(dòng)。安裝在底座上的四個(gè)可調(diào)節(jié)支腳可以實(shí)現(xiàn)底座的預(yù)調(diào)平。校平后，將全向腳輪與地面分開，以增加設(shè)備的測量時(shí)間。穩(wěn)定性；

整個(gè)自動(dòng)整體調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)。當(dāng)客戶為定制的現(xiàn)場校準(zhǔn)設(shè)備選擇其他范圍時(shí)，可以直接使用該模塊；

有益效果

1、該設(shè)備使用模塊化的自動(dòng)姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和通過計(jì)算機(jī)編程的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)軌，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)長度測量部件在0°至90°之間的姿態(tài)調(diào)節(jié)以及工作位置的調(diào)節(jié)?；?。提高校準(zhǔn)裝置的現(xiàn)場校準(zhǔn)效率；

2、使用模塊化方案，以方便客戶針對(duì)不同的行程定制現(xiàn)場校準(zhǔn)設(shè)備；

3、通過將控制組件集成到底座中，可以方便地在現(xiàn)場移動(dòng)和使用設(shè)備；

4、通過與預(yù)緊力和石墨潤滑的表面接觸，可以確保平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，并且在旋轉(zhuǎn)過程中沒有間隙。雙梯形螺釘可以有效地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

5、臨時(shí)調(diào)節(jié)塊（2 3)通過調(diào)節(jié)螺釘（2 4)）調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的直線度[9)，可以有效地調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的直線度并提高精度長度測量。

圖紙說明

圖1是本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的精密旋轉(zhuǎn)軸和導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3是本發(fā)明工作的示意圖。

其中有1個(gè)集成控制系統(tǒng)，2個(gè)底座，3個(gè)銷腳，4個(gè)全向腳輪，5個(gè)集成支撐架，6個(gè)姿勢調(diào)整架，7個(gè)導(dǎo)軌安裝架，8個(gè)電動(dòng)機(jī)，9個(gè)導(dǎo)軌，10個(gè)導(dǎo)軌安裝塊，11個(gè)滑動(dòng)臺(tái)，12個(gè)鏡子安裝座，13個(gè)干涉鏡，14個(gè)干涉儀，15個(gè)干涉儀，16個(gè)調(diào)節(jié)座，17個(gè)梯形螺桿推桿，18個(gè)姿勢調(diào)節(jié)電機(jī)， 19-旋轉(zhuǎn)軸，20-預(yù)緊螺釘，21-嵌入式黃銅套筒，22-嵌入式黃銅套筒，23-臨時(shí)調(diào)節(jié)塊，24-調(diào)節(jié)螺釘。

具體的實(shí)現(xiàn)方法

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。

示例1

用于大型測量設(shè)備的全自動(dòng)現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，它由三部分組成：與控制系統(tǒng)集成在一起的可移動(dòng)調(diào)節(jié)基座；模塊化的自動(dòng)姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；線性長度測量組件。

帶有集成控制系統(tǒng)的可移動(dòng)可調(diào)底座，包括集成控制系統(tǒng)1、底座2、腳3和全向腳輪4；基座2是裝置的基礎(chǔ)，基座2的一端向內(nèi)具有凹槽，用于放置直線導(dǎo)軌組件的一端。安裝在基座2的角部上的四個(gè)可調(diào)節(jié)支腳3可以促進(jìn)裝置的水平調(diào)節(jié)功能。全向腳輪4可以促進(jìn)校準(zhǔn)裝置的快速運(yùn)動(dòng)。集成控制系統(tǒng)1安裝在底座2上?？刂葡到y(tǒng)1通過串口與計(jì)算機(jī)通訊，并可以通過計(jì)算軟件自動(dòng)驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)11和絲杠推桿17；

模塊化的自動(dòng)姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括集成的支撐架5、姿態(tài)調(diào)節(jié)架6、梯形絲杠推桿1 7、姿態(tài)調(diào)節(jié)電機(jī)1 8、旋轉(zhuǎn)軸1 9、預(yù)緊螺絲2 0、 ]內(nèi)置黃銅套筒2 1、內(nèi)置黃銅套筒22;

兩個(gè)梯形螺桿推桿17的一端固定安裝在一體式支撐架5上，一端固定安裝在姿態(tài)調(diào)節(jié)架6上。兩個(gè)梯形螺桿推桿17和姿態(tài)調(diào)節(jié)架6可繞軸19旋轉(zhuǎn)，一體的支撐架5與底座2固定連接，梯形螺桿推桿17升高到不同的高度實(shí)現(xiàn)0° ?90°調(diào)整姿態(tài)調(diào)節(jié)框架6的角度。電動(dòng)機(jī)18固定在兩個(gè)梯形螺桿推桿17的底端。

一體式的上端開口的支撐架5在其內(nèi)側(cè)的兩個(gè)側(cè)面上裝有兩個(gè)埋入式黃銅套21，一體式的姿態(tài)調(diào)節(jié)架6在其兩個(gè)端部上裝有兩個(gè)外部的黃銅套22。旋轉(zhuǎn)孔，并且旋轉(zhuǎn)軸19穿過嵌入式黃銅套筒21和外部嵌入式黃銅套筒22，并用預(yù)緊螺釘20鎖定，以確保當(dāng)姿態(tài)調(diào)節(jié)框架6圍繞旋轉(zhuǎn)軸19旋轉(zhuǎn)時(shí)沒有間隙。 旋轉(zhuǎn)軸19的右端設(shè)計(jì)有鎖定和不可旋轉(zhuǎn)的螺紋。通過該孔，將螺釘擰到一體的支撐框架5上。鎖定之后，整個(gè)姿勢調(diào)節(jié)框架6圍繞旋轉(zhuǎn)軸19旋轉(zhuǎn)，并且埋入的黃銅套筒21和外部黃銅套筒22之間的接觸表面的外徑是旋轉(zhuǎn)軸的直徑的三倍。時(shí)代，嵌入式黃銅套筒21和外部黃銅套筒22均采用石墨自潤滑設(shè)計(jì)；

線性長度測量組件包括：導(dǎo)軌安裝框架7、電機(jī)8、導(dǎo)軌9、導(dǎo)軌安裝塊1 0、滑動(dòng)臺(tái)1 1、鏡安裝座1 2、干涉儀鏡1 3、干涉儀1 4、干涉儀1 5、調(diào)節(jié)座1 6、臨時(shí)調(diào)節(jié)塊2 3、調(diào)節(jié)螺釘24；

軌道安裝框架7通過螺釘與姿勢調(diào)整框架6固定連接；軌道9通過軌道安裝塊10安裝在軌道安裝框架7上。軌道安裝框架7的側(cè)面對(duì)稱地安裝有“ Z”形的臨時(shí)調(diào)節(jié)塊23，臨時(shí)調(diào)節(jié)塊23通過調(diào)節(jié)螺釘24調(diào)節(jié)導(dǎo)軌9的平直度。調(diào)節(jié)完成后，將導(dǎo)軌安裝塊10鎖緊，可以將臨時(shí)調(diào)節(jié)塊23和調(diào)節(jié)螺釘24取下。可以有效地調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的直線度，并且可以增加測量范圍。精度高。滑動(dòng)臺(tái)11安裝在導(dǎo)軌9上；滑動(dòng)臺(tái)11由電動(dòng)機(jī)8驅(qū)動(dòng)至螺桿或皮帶至所需位置。滑動(dòng)臺(tái)11上安裝有反射鏡安裝座12。反射鏡安裝座12由導(dǎo)磁鋼制成;反射器安裝座12的上端設(shè)計(jì)有5英寸的1.球座，側(cè)面用于安裝干涉儀反射器13。干涉儀15通過導(dǎo)軌安裝在導(dǎo)軌安裝框架7的一端。調(diào)節(jié)座16，并且干涉儀14安裝在干涉儀15的前端以產(chǎn)生干涉光。

對(duì)于本發(fā)明的工作過程，請(qǐng)參見圖3。首先，將校準(zhǔn)裝置水平放置，并按照?qǐng)D中所示的位置將激光跟蹤儀和激光雷達(dá)大型測量設(shè)備放置在校準(zhǔn)裝置干涉儀的相對(duì)側(cè)。然后放置激光跟蹤器。將反射器25安裝在反射器底座12的球座上，打開激光跟蹤器和校準(zhǔn)裝置，使滑臺(tái)11移至零位置，然后將激光跟蹤器和測量裝置的測量數(shù)據(jù)分別記錄校準(zhǔn)裝置。數(shù)據(jù)收集完畢后，將滑臺(tái)按照預(yù)設(shè)的位置行進(jìn)一個(gè)位置重復(fù)上述測量，最后計(jì)算出從追蹤器和校準(zhǔn)裝置的預(yù)設(shè)位置到零點(diǎn)的距離自動(dòng)測量設(shè)備，比較它們以獲得校準(zhǔn)設(shè)備的測量誤差。同樣，在完成水平姿勢測量之后，可以執(zhí)行45°，90°和其他姿勢測量。有關(guān)具體職位，請(qǐng)參見ASME B8 9. 4. 19 2004。該系統(tǒng)采用干涉儀背對(duì)背檢測，檢測數(shù)據(jù)表明其測量不確定度達(dá)到（2. 0+ 1. 5L）μm，符合激光跟蹤儀和激光雷達(dá)的現(xiàn)場校準(zhǔn)要求。 >