1 設(shè)計(jì)方案
      本文研制的激光對(duì)中儀器校驗(yàn)裝置主要包括激光頭固定裝置、光柵式二維移動(dòng)平臺(tái)裝置、三維回零偏置轉(zhuǎn)臺(tái)、基座、讀數(shù)顯示裝置等，如圖1所示。激光頭固定裝置用于安裝對(duì)中儀的被測(cè)單元，光柵式二維移動(dòng)平臺(tái)裝置用于改變被測(cè)單元的位置，三維回零偏置轉(zhuǎn)臺(tái)用于安裝和調(diào)整對(duì)中儀的基準(zhǔn)單元。整套系統(tǒng)集成在一個(gè)基座上，可實(shí)現(xiàn)對(duì)中儀的快速安裝、調(diào)整和校驗(yàn)測(cè)量。激光中儀器校驗(yàn)裝置技術(shù)指標(biāo)為:測(cè)量范圍40mm40mm;X，Y向軌道移動(dòng)直線(xiàn)度0.003mm;X，Y向移動(dòng)的相互垂直度0.002mm/50mm;光柵系統(tǒng)全程范圍測(cè)量誤差0.003mm;回零偏置轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)節(jié)角度12。

 

2 激光頭固定裝置
      如圖2所示，激光頭固定裝置安裝在基座的一端，它包括一個(gè)豎直的安裝座、一個(gè)二維移動(dòng)平臺(tái)和一個(gè)激光頭裝卡座。豎直安裝座與基座通過(guò)螺釘固連，二維移動(dòng)平臺(tái)與豎直安裝座固連，激光頭裝卡座安裝在二維移動(dòng)平臺(tái)上，二維移動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)激光頭裝卡座移動(dòng)。激光頭裝卡座上開(kāi)有T型槽，T型槽上有2個(gè)T型螺母，用于鎖緊對(duì)中儀被測(cè)單元上的2個(gè)安裝柱。使用時(shí)只需將安裝柱調(diào)整至合適位置，就能夠很方便地將對(duì)中儀被測(cè)單元固定。

 

3 光柵式二維移動(dòng)平臺(tái)裝置
      光柵式二維移動(dòng)平臺(tái)由X軸位移調(diào)整臺(tái)、Y軸位移調(diào)整臺(tái)組成，用于調(diào)整安裝在移動(dòng)平臺(tái)上的激光對(duì)中儀裝卡座位置。X，Y軸均配有光柵尺，可用于測(cè)量對(duì)中儀被測(cè)單元沿兩個(gè)方向的位移值。該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)X，Y兩軸40mm直線(xiàn)移動(dòng)。光柵數(shù)顯表集成有在線(xiàn)測(cè)量軟件，通過(guò)采集光柵尺的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)和顯示激光發(fā)射單元X，Y軸位置及狀態(tài)信息，數(shù)字分辨力達(dá)到0.0002mm，同時(shí)可設(shè)置修正參數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性修正。此外光柵數(shù)顯表可在任意位置進(jìn)行清零設(shè)置。儀器校驗(yàn)過(guò)程中避免了因人工操作手法、裝夾定位、緊固手感等因素引入誤差。
 
4 三維回零偏置轉(zhuǎn)臺(tái)
      三維回零偏置轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在基座的另一側(cè)，用于調(diào)整對(duì)中儀基準(zhǔn)單元的俯仰角(YZ面)、偏擺角(XZ面)和滾轉(zhuǎn)角(XY面)，使基準(zhǔn)單元與被測(cè)單元對(duì)準(zhǔn)。三維回零偏置轉(zhuǎn)臺(tái)包括偏擺調(diào)整臺(tái)、俯仰調(diào)整臺(tái)、滾轉(zhuǎn)調(diào)整臺(tái)和激光頭安裝卡座。偏擺調(diào)整臺(tái)與基座相連，俯仰調(diào)整臺(tái)位于偏擺調(diào)整臺(tái)上，滾轉(zhuǎn)調(diào)整臺(tái)位于俯仰調(diào)整臺(tái)上，激光頭安裝卡座與滾轉(zhuǎn)調(diào)整臺(tái)上的連接板固連在一起。詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。三維回零偏置機(jī)構(gòu)包括:用于安裝激光接收單元的第一安裝座部件，布設(shè)在第一安裝座部件上的激光接收單元，在X，Y平面調(diào)整偏擺角度的第一偏擺部件，用于支撐第一安裝座部件并帶動(dòng)第一安裝座部件在Y，Z平面俯仰和X，Z平面偏擺的旋轉(zhuǎn)臺(tái)，用于調(diào)節(jié)激光接收單元在Y，Z平面俯仰角度的俯仰部件，用于調(diào)節(jié)激光接收單元在X，Z平面偏擺角度的第二偏擺部件，布設(shè)在旋轉(zhuǎn)臺(tái)與基座之間用于支撐旋轉(zhuǎn)臺(tái)和裝配第二偏擺部件的底板。底板與旋轉(zhuǎn)臺(tái)之間具有一定的空隙以便于旋轉(zhuǎn)臺(tái)相對(duì)于底板轉(zhuǎn)動(dòng)，第一安裝座部件安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上并通過(guò)螺釘固定，第二偏擺部件調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)第一安裝座部件上的激光接收單元在X，Z平面偏擺，俯仰部件調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)以帶動(dòng)第一安裝座部件上的激光接收單元在Y，Z平面俯仰，第一偏擺部件調(diào)節(jié)第一安裝座部件轉(zhuǎn)動(dòng)以帶動(dòng)激光接收單元在X，Y平面偏擺。
 
      從圖2中可以看出，俯仰調(diào)整臺(tái)通過(guò)俯仰轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸組件相連，需要調(diào)整俯仰角時(shí)，旋轉(zhuǎn)安裝在角度調(diào)整塊上的俯仰調(diào)整螺釘，三維回零偏置，轉(zhuǎn)臺(tái)圍繞轉(zhuǎn)軸做動(dòng)作，通過(guò)螺釘?shù)捻槙r(shí)針及逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，三維回零偏置轉(zhuǎn)臺(tái)與下端底座距離發(fā)生高低變化，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)整激光頭B對(duì)定位激光頭A的Y，Z面俯仰的調(diào)整。X，Z平面角擺調(diào)整螺桿安裝在基板上的連接板上，通過(guò)呂型滑塊及V型偏擺調(diào)整槽與角擺調(diào)整螺桿連接，調(diào)整偏擺時(shí)，旋轉(zhuǎn)偏擺調(diào)整螺桿，使得三維回零偏置轉(zhuǎn)臺(tái)以轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中呂型滑塊與V型偏擺調(diào)整槽相互牽制，保持位置不變。螺紋旋進(jìn)、旋出帶動(dòng)三維回零偏置轉(zhuǎn)臺(tái)位置發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整激光頭B對(duì)定位激光頭A的X，Z平面偏擺的調(diào)整。
 
      X，Y平面角擺調(diào)整螺桿安裝在安裝座上，安裝座由上、下兩個(gè)交叉咬合結(jié)構(gòu)板構(gòu)成，結(jié)構(gòu)板通過(guò)轉(zhuǎn)軸相連接。需要調(diào)整X，Y平面角擺時(shí)，旋轉(zhuǎn)偏擺調(diào)整螺桿，即可帶動(dòng)安裝臺(tái)以轉(zhuǎn)軸為中心上，下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整激光頭B對(duì)定位激光頭A的X，Y平面偏擺的調(diào)整。第一安裝板和第二安裝板之間還設(shè)有定位板，可通過(guò)定位板上的旋緊螺釘實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固定位。調(diào)整激光頭B相對(duì)于定位激光頭A的三維動(dòng)作模擬如圖3所示。

 

5 讀數(shù)顯示裝置
      為實(shí)現(xiàn)儀器校驗(yàn)裝置的高度可視化及操作獨(dú)立化，讀數(shù)顯示裝置采用自研的光柵數(shù)顯表。在線(xiàn)測(cè)量軟件集成在光柵數(shù)顯表內(nèi)，通過(guò)采集光柵尺的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)和顯示X，Y軸位置及狀態(tài)信息。讀數(shù)顯示裝置數(shù)字分辨力達(dá)到0.0002mm，同時(shí)可設(shè)置修正參數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性修正。此外數(shù)顯表可在任意位置進(jìn)行清零設(shè)置，操作方便。

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