CN104536115A - 一种激光跟踪仪的跟踪反射镜的快速安装方法及安装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光跟踪仪的跟踪反射镜的快速安装方法及安装结构，适用于激光跟踪仪跟踪反射镜的快速精确安装。激光跟踪仪跟踪反射镜安装方法及装置包括轴系旋转轴线测量及跟踪反射镜法线测量；水平轴轴线通过安装在水平轴轴端的平面反射镜表示，反射镜调节机构实现轴线反射镜法线与轴线平行，跟踪反射镜法线通过五棱镜折光后与轴线平行，通过光电自准直仪可实时监视水平轴线与跟踪反射镜法线的垂直关系，该方法通过反射镜的位置误差测量与安装相结合实现一次性快速安装，有效提高生产装配效率，同时简化了仪器设计并提高了仪器稳定性，具有重要的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明属于光学仪器制造领域，具体涉及一种具有高精度几何关系光学反射镜的快速安装方法。
背景技术
激光跟踪仪为大尺寸高精度几何量测量仪器，跟踪仪测角信息通过二维转台的两个轴角编码器获得，测距信息通过激光测距单元获得，将测角与测距信息结合实现空间目标的三维坐标测量。二维转台的测角精度关系仪器的最终测量精度，为此，在跟踪转台研制过程中需严格控制转台垂直轴，水平轴和激光光轴的几何关系，保证三轴相互垂直，且交于一点。
对于反射镜跟踪转台，要求反射镜镜法线与水平轴垂直且反射面与水平轴线重合，在传统的反射镜转台研制过程中设计反射镜修切垫，在装配过程中先测量装配几何关系误差后，再对修切垫进行修切，如此重复安装、测量、修切环节，最终达到安装要求。此方法设计复杂，设备稳定性差，生产效率低，不利于批量生产与加工。为此，需要发明一种跟踪反射镜安装方法，优化仪器设计，降低加工精度要求，提高仪器稳定性，简化仪器安装流程，提高仪器的装配效率，成为仪器产业化的迫切要求。
发明内容
为解决背景技术中的存在的技术问题，本发明提供一种跟踪反射镜安装方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种激光跟踪仪的跟踪反射镜的快速安装方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
1】轴系旋转轴线角度测量
安装水平轴，在水平轴的一端安装反射镜，通过光电自准直仪测量水平轴与反射镜的夹角，调节使得水平轴与反射镜垂直，反射镜的法线方向代表水平轴的轴线方向；
2】水平轴与跟踪反射镜的高度测量
将跟踪反射镜反射面朝下放置在内置五棱镜的跟踪反射镜支撑座上，测量跟踪反射镜的反射面的高度，
将水平轴装在跟踪反射镜上方，调节使得水平轴的轴线中心高度与跟踪反射镜的反射面中心高度一致；
3】跟踪反射镜法线角度调节
采用光电自准直仪通过五棱镜瞄准跟踪反射镜法线，跟踪反射镜法线通过五棱镜折光后实现垂直折转与水平轴轴线平行，通过光电自准直仪实时监视水平轴线与跟踪反射镜法线的垂直关系，调节使得水平轴线与跟踪反射镜法线垂直；
4】粘结
当水平轴与跟踪反射镜的高度和角度满足要求后，利用粘接方式实现反射镜与水平轴快速粘接安装。
上述步骤1】的反射镜通过反射镜调节机构安装于水平轴的一端，通过调节反射镜调节机构实现反射镜法线调节。
上述反射镜调节机构包括并行设置的第一调节环、第二调节环，第一调节环通过第一螺钉与水平轴固定连接，第二调节环与反射镜固定连接并通过第二螺钉与第一调节环连接，
还包括橡胶垫，所述橡胶垫位于第一调节环、第二调节环之间且套在第二螺钉上，通过调节第二螺钉以调节橡胶垫的厚度，从而实现反射镜法线调节。
上述步骤1】具体为：
将水平轴安装在水平轴支座上，水平轴可绕轴线自由旋转，将轴线反射镜连同反射镜调节机构安装在水平轴轴端；将光电自准直仪安放在反射镜法线方向，调节光电自准直仪方向获得自准像；
旋转水平轴，监视光电自准直仪自准像的运动，调节反射镜调节机构使得水平轴绕轴线旋转过程中，光电自准直仪自准像固定或达到安装误差允许范围内，认为反射镜法线代表轴线。
上述步骤2】具体为：
采用高度计测跟踪量反射镜支撑座左右两侧的高度，取平均后代表反射镜面中心高度，将水平轴，及其水平轴支座安装，在反射镜上方，调节水平轴支座，左右支撑块的高度使得水平轴线左右支撑点的高度均与反射镜面中心高度一致。
上述步骤3】具体为：
采用光电自准直仪通过五棱镜瞄准跟踪反射镜法线，旋转水平轴支座同时获得轴线反射镜的自准像，两个自准像的高差即为反射镜法线与水平轴线的不垂直度；监视光电自准直仪的自准像，微调水平轴支座左右支撑点的高度，使得两自准像重合或小于垂直度误差要求，且水平轴线中心高度与反射镜中心高度一致或小于距离误差要求，认为反射镜调节到位。
一种激光跟踪仪的跟踪反射镜的快速安装结构，其特殊之处在于：包括沿水平轴径向设置的通向跟踪反射镜的灌胶孔11、安装在水平轴1轴端的轴线反射镜8、安装在轴线反射镜8法线方向的光电自准直仪9、支撑在水平轴下方的支撑高度可调节的水平轴支座6，支撑在跟踪反射镜下方的跟踪反射镜座4、安装在跟踪反射镜座内且位于自准直仪光路上的对光线折转90°的五角棱镜5，所述跟踪反射镜座4的反射面朝向五角棱镜，所述跟踪反射镜座4及水平轴支座6的相应位置开设有供光束通过的通光孔12。
上述安装结构还包括反射镜调节机构7，所述反射镜通过反射镜调节机构安装于水平轴轴端。
上述反射镜调节机构包括并行设置的第一调节环71、第二调节环72，第一调节环71通过第一螺钉73与水平轴1固定连接，第二调节环72与反射镜固定连接并通过第二螺钉74与第一调节环71连接，
还包括橡胶垫75，所述橡胶垫75位于第一调节环71与第二调节环72之间且套在第二螺钉74上，通过调节第二螺钉74以调节橡胶垫的厚度，从而实现反射镜法线调节。
上述第二螺钉与橡胶垫的数量均为3且沿第一调节环圆周均布。
本发明的优点：
本发明在整个安装调节过程可实时检测反射镜与轴线的距离误差和角度误差，为辅助调节装置的调节提供实时的误差反馈量，避免了反复的安装与误差测量，有效提高安装效率；辅助装置调节到位后，采用粘接方法实现一次性安装，省去反射镜修切机构，有效避免了多次安装带了的重复精度问题，降低了零件的加工精度，提高了设备工作的可靠性与稳定性。
附图说明
附图为本发明所提供的反射镜快速粘接安装及测试装置原理图。
其中：1-水平轴；2-跟踪反射镜；3-粘接剂；4-跟踪反射镜支座；5-五棱镜；6-水平轴支座；7-反射镜调节机构；71-第一调节环；72-第二调节环；73-第一螺钉；74-第二螺钉；75-橡胶垫；8-轴线反射镜；9-光电自准直仪；10-高度计；11-灌胶孔；12-通光孔。
具体实施方式
本发明提供一种激光跟踪仪跟踪反射镜快速粘接安装方法及装置，在安装过程中实时测量安装，调节到位后采用粘接工艺实现一次性快速安装。
激光跟踪仪跟踪反射镜安装方法及装置包括轴系旋转轴线测量及跟踪反射镜法线测量；水平轴轴线通过安装在水平轴轴端的平面反射镜表示，反射镜调节机构实现轴线反射镜法线与轴线平行，跟踪反射镜法线通过五棱镜折光后与轴线平行，通过光电自准直仪可实时监视水平轴线与跟踪反射镜法线的垂直关系；通过调节水平轴的左右支座的高度使得水平轴线与跟踪反射镜法线垂直；轴线的高度通过高度计测量，分别测量水平轴左右支撑面的高度，各减去支撑圆周的半径即为左右支撑点的高度，取平均后获得轴线中心高度；反射镜的高度通过测量反射镜支撑座左右两端的高度，取平均后获得反射镜面中心高度，在安装过程中调节水平轴左右支撑面的高度使得轴线中心高度与反射镜中心高度一致。
通过调节水平轴左右支撑面的高度使得反射镜与轴线的距离误差和角度误差均满足要求时，将粘接剂通过水平轴的注胶孔注入至反射镜后表面，固化后完成对反射镜的安装，并可检测反射镜的最终安装误差。
参见附图，该发明提供一种激光跟踪仪跟踪反射镜快速安装方法及相应的安装装置，该装置主要包括安装五棱镜的反射镜支撑座、具有指向调节机构7的轴线反射镜8，具有左右支撑点高低调节功能的水平轴支座6，通过光电自准直仪9实时监测跟踪反射镜2与水平轴1的角度关系，通过测高仪10测量跟踪反射镜2与水平轴1的距离关系，当跟踪反射镜2与水平轴1的角度与距离关系均满足要求后，将粘接剂3从水平轴1的孔内注入实现跟踪反射镜2在水平轴1上的粘接安装。
反射镜调节机构包括并行设置的第一调节环71、第二调节环72，第一调节环71通过第一螺钉73与水平轴1固定连接，第二调节环72与反射镜固定连接并通过第二螺钉74与第一调节环71连接；反射镜调节机构还包括橡胶垫75，橡胶垫75位于第一调节环71与第二调节环72之间且套在第二螺钉74上，第二螺钉与橡胶垫的数量均为3且沿第一调节环圆周均布，通过调节第二螺钉74以调节橡胶垫的厚度，从而实现反射镜法线调节。
具体调节安装步骤如下：
跟踪反射镜快速调节安装步骤如下：
1】将水平轴)安装在水平轴支座上，并可绕轴线自由旋转，将轴线反射镜8连同轴线反射镜调节机构7安装在水平轴1轴端；将光电自准直仪9安放在轴线反射镜8法线方向，调节光电自准直仪9方向获得自准像；
2】旋转水平轴1，监视光电自准直仪9自准像的运动，调节轴线反射镜调节机构7上的调节螺钉，使得水平轴1绕轴线旋转过程中，光电自准直仪9自准像固定或达到安装误差允许范围内，认为反射镜法线代表轴线；
3】将跟踪反射镜2反射面朝下放置在内置五棱镜5的跟踪反射镜支撑座4上，将跟踪反射镜座4固定在安装平台上，采用高度计10测量反射镜座4左右两侧的高度，取平均后代表反射镜面中心高度；
4】将水平轴1及其水平轴支座安装6在反射镜上方，调节水平轴支座6左右支撑块的高度使得水平轴线左右支撑点的高度均与反射镜面中心高度一致；
5】采用光电自准直仪9通过五棱镜5瞄准跟踪反射镜2法线，旋转水平轴支座6同时获得轴线反射镜8的自准像，两个自准像的高差即为反射镜法线与水平轴线的不垂直度；监视光电自准直仪10的自准像，微调水平轴支座6左右支撑块的高度，使得两自准像重合或小于垂直度误差要求，且水平轴线中心高度与反射镜中心高度一致或小于距离误差要求，认为反射镜调节到位。
长时间监视自准像和水平轴线中心高度，稳定后将粘接剂3从水平轴1注胶孔注入，固化后最终测量跟踪反射镜2与水平轴线的几何位置关系，并开展激光跟踪仪后续装配流程。
Claims (10)
1.一种激光跟踪仪的跟踪反射镜的快速安装方法，其特征在于：包括以下步骤：
1】轴系旋转轴线角度测量
安装水平轴，在水平轴的一端安装反射镜，通过光电自准直仪测量水平轴与反射镜的夹角，调节使得水平轴与反射镜垂直，反射镜的法线方向代表水平轴的轴线方向；
2】水平轴与跟踪反射镜的高度测量
将跟踪反射镜反射面朝下放置在内置五棱镜的跟踪反射镜支撑座上，测量跟踪反射镜的反射面的高度，
将水平轴装在跟踪反射镜上方，调节使得水平轴的轴线中心高度与跟踪反射镜的反射面中心高度一致；
3】跟踪反射镜法线角度调节
采用光电自准直仪通过五棱镜瞄准跟踪反射镜法线，跟踪反射镜法线通过五棱镜折光后实现垂直折转与水平轴轴线平行，通过光电自准直仪实时监视水平轴线与跟踪反射镜法线的垂直关系，调节使得水平轴线与跟踪反射镜法线垂直；
4】粘结
当水平轴与跟踪反射镜的高度和角度满足要求后，利用粘接方式实现反射镜与水平轴快速粘接安装。
2.根据权利要求书1所述的激光跟踪仪跟踪反射镜快速安装方法，其特征在于：
步骤1】的反射镜通过反射镜调节机构安装于水平轴的一端，通过调节反射镜调节机构实现反射镜法线调节。
3.根据权利要求书2所述的激光跟踪仪跟踪反射镜快速安装方法，其特征在于：
所述反射镜调节机构包括并行设置的第一调节环、第二调节环，第一调节环通过第一螺钉与水平轴固定连接，第二调节环与反射镜固定连接并通过第二螺钉与第一调节环连接，
还包括橡胶垫，所述橡胶垫位于第一调节环、第二调节环之间且套在第二螺钉上，通过调节第二螺钉以调节橡胶垫的厚度，从而实现反射镜法线调节。
4.根据权利要求书2所述的激光跟踪仪跟踪反射镜快速安装方法，其特征在于：
所述步骤1】具体为：
将水平轴安装在水平轴支座上，水平轴可绕轴线自由旋转，将轴线反射镜连同反射镜调节机构安装在水平轴轴端；将光电自准直仪安放在反射镜法线方向，调节光电自准直仪方向获得自准像；
旋转水平轴，监视光电自准直仪自准像的运动，调节反射镜调节机构使得水平轴绕轴线旋转过程中，光电自准直仪自准像固定或达到安装误差允许范围内，认为反射镜法线代表轴线。
5.根据权利要求书1所述的激光跟踪仪跟踪反射镜快速安装方法，其特征在于：
所述步骤2】具体为：
采用高度计测跟踪量反射镜支撑座左右两侧的高度，取平均后代表反射镜面中心高度，将水平轴，及其水平轴支座安装，在反射镜上方，调节水平轴支座，左右支撑块的高度使得水平轴线左右支撑点的高度均与反射镜面中心高度一致。
6.根据权利要求书1所述的激光跟踪仪跟踪反射镜快速安装方法，其特征在：
所述步骤3】具体为：
采用光电自准直仪通过五棱镜瞄准跟踪反射镜法线，旋转水平轴支座同时获得轴线反射镜的自准像，两个自准像的高差即为反射镜法线与水平轴线的不垂直度；监视光电自准直仪的自准像，微调水平轴支座左右支撑点的高度，使得两自准像重合或小于垂直度误差要求，且水平轴线中心高度与反射镜中心高度一致或小于距离误差要求，认为反射镜调节到位。
7.一种激光跟踪仪的跟踪反射镜的快速安装结构，其特征在于：包括沿水平轴径向设置的通向跟踪反射镜的灌胶孔(11)、安装在水平轴(1)轴端的轴线反射镜(8)、安装在轴线反射镜(8)法线方向的光电自准直仪(9)、支撑在水平轴下方的支撑高度可调节的水平轴支座(6)，支撑在跟踪反射镜下方的跟踪反射镜座(4)、安装在跟踪反射镜座内且位于自准直仪光路上的对光线折转90°的五角棱镜(5)，所述跟踪反射镜座(4)的反射面朝向五角棱镜，所述跟踪反射镜座(4)及水平轴支座(6)的相应位置开设有供光束通过的通光孔(12)。
8.根据权利要求书7所述的激光跟踪仪跟踪反射镜的快速安装结构，其特征在于：
还包括反射镜调节机构(7)，所述反射镜通过反射镜调节机构安装于水平轴轴端。
9.根据权利要求书8所述的激光跟踪仪跟踪反射镜的快速安装结构，其特征在于：
所述反射镜调节机构包括并行设置的第一调节环(71)、第二调节环(72)，第一调节环(71)通过第一螺钉(73)与水平轴(1)固定连接，第二调节环(72)与反射镜固定连接并通过第二螺钉(74)与第一调节环(71)连接，
还包括橡胶垫(75)，所述橡胶垫(75)位于第一调节环(71)与第二调节环(72)之间且套在第二螺钉(74)上，通过调节第二螺钉(74)以调节橡胶垫的厚度，从而实现反射镜法线调节。
10.根据权利要求书9所述的激光跟踪仪跟踪反射镜的快速安装结构，其特征在于：
所述第二螺钉与橡胶垫的数量均为3且沿第一调节环圆周均布。
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