[实用新型]一种高精度正交回转轴测量装置

说明书

本实用新型公开了一种高精度正交回转轴测量装置，包括水平轴系和垂直轴系，垂直轴系包括竖轴轴承座、竖轴主轴、竖轴测角单元，水平轴系包括横轴轴承座、横轴主轴、横轴测角单元，横轴主轴与负载安装板连接，负载安装板上设有测量模块，横轴主轴和竖轴主轴的旋转轴线正交。本实用新型的优点：可以实现空间坐标高精度测量；采用流体润滑轴承作为正交回转轴线支承部件，实现了高回转精度，同时降低轴系跳动对系统测量精度的影响。

技术领域

本实用新型涉及精密测量领域，具体涉及一种高精度正交回转轴测量装置。

背景技术

激光跟踪测量系统作为高精度大尺寸空间坐标测量基准，被广泛应用在我国航空航天、大科学装置研制、智能制造、计量测试等领域。高精度正交回转轴系是激光跟踪测量系统的重要运动执行机构，正交回转轴系轴线的交点往往作为激光跟踪测量系统的测量基准点。因此，正交轴的制造和装配精度是影响激光跟踪测量系统测量精度的关键，如何实现正交轴的高精度设计是当前的研究重点，设计一种简单、可靠的高精度正交回转轴测量装置，能够保证仪器的精度，尤其是轴系的回转精度和轴间的垂直度，保证测量装置的测量准确，是亟待解决的问题。

目前，常用的正交回转轴系为基于标准滚动轴承、转台轴承的正交回转轴系，限于轴承的设计和制造水平虽然可以达到P2级精度水平，但是轴系回转精度往往在微米级，轴系跳动对激光跟踪测量系统的测长精度有较大影响。此外，轴系低回转精度容易导致轴系整体测角水平较低，限制了激光跟踪测量系统的测角精度。因此，轴系的设计与制造水平尤其是回转精度从根上限制了激光跟踪测量系统的测量精度。

此外，正交回转轴系的设计通常采用铸铁、合金钢等高密度黑色金属作为支撑结构和关键部件，而且轴系设计尺寸较大，重量偏高，不利于激光跟踪测量系统的便携化发展。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，目的在于提供一种高精度正交回转轴测量装置，解决现有缺少一种简单、可靠的高精度正交回转轴测量装置的问题。本实用新型可实现轴系纳米级回转精度，可轻易保证激光跟踪测量系统的测角精度到达亚秒级，同时，降低轴系回转精度对激光跟踪测量系统测长的影响，进而提高激光跟踪测量系统的测量精度。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种高精度正交回转轴测量装置，包括水平轴系和垂直轴系，垂直轴系包括竖轴轴承座，竖轴轴承座上设有竖轴主轴，竖轴主轴在竖轴轴承座上旋转布置，竖轴轴承座与竖轴主轴之间设有竖轴测角单元，水平轴系包括横轴轴承座，竖轴主轴与横轴轴承座连接，横轴轴承座上设有横轴主轴，横轴主轴在横轴轴承座上旋转布置，横轴轴承座与横轴主轴之间设有横轴测角单元，横轴主轴与负载安装板连接，负载安装板上设有测量模块，横轴主轴和竖轴主轴的旋转轴线正交。

进一步的，所述的测量模块为光学测量模块。

进一步的，所述竖轴主轴通过竖轴流体润滑轴承支承安装在竖轴轴承座内，并相对于竖轴轴承座旋转。

进一步的，所述的竖轴流体润滑轴承为气浮轴承，竖轴流体润滑轴承的回转精度为50nm～100nm。

进一步的，所述的竖轴流体润滑轴承包括固定在轴承座上的轴承定子，轴承定子内设有轴承转子，轴承转子的上下两端分别连接上止推板、下止推板，上止推板、轴承转子和下止推板之间形成工字型结构，上止推板、轴承转子和下止推板均与轴承定子之间形成间隙。

进一步的，所述的横轴轴承座通过横轴流体润滑轴承支承安装在横轴轴承座内，并相对于横轴轴承座旋转。

进一步的，所述的横轴流体润滑轴承为气浮轴承，横轴流体润滑轴承的回转精度为50nm～100nm。

进一步的，所述的横轴流体润滑轴承包括固定在轴承座上的轴承定子，轴承定子内设有轴承转子，轴承转子的上下两端分别连接上止推板、下止推板，上止推板、轴承转子和下止推板之间形成工字型结构，上止推板、轴承转子和下止推板均与轴承定子之间形成间隙。