[发明专利]一种以标准球为反射装置的激光跟踪测量系统

摘要

本发明公开了一种以标准球为反射装置的激光跟踪测量系统，该系统能够克服传统的商业激光跟踪系统因采用平面镜作为仪器内部反射装置的结构而导致测量精度低的问题，本发明为一种固定且不参与轴系运动的标准球作为仪器内部的反射装置；其包括垂直轴系、水平轴系、两轴系电机、激光头、标准球以及微调装置。相对于传统的激光跟踪测量系统所采用的平面反射镜，本发明提供的标准球能够有效地消除两回转轴系跳动误差对测量精度的影响，减小了系统的随机误差为测量结果引入的不确定性。本发明同时降低了对轴系精度的要求，在同等加工条件和加工成本下，测量精度优于传统的激光跟踪测量设备。

主权项

1.一种以标准球为反射装置的激光跟踪测量系统，其特征在于：该系统包括垂直轴系、水平轴系、两轴系电机、激光头、标准球以及微调装置；该系统主要划分为上述几个部分，各部分的连接关系如下：垂直轴系主要由支撑板(18)、垂直轴(19)、转台(3)、托板(4)构成；支撑板(18)通过四个周向螺栓固定在垂直轴(19)的端面上；阶梯状的垂直轴(19)通过二十四个螺栓固定在转台(3)的内圈端面上；转台(3)的外圈通过二十四个螺栓固定在托板(4)上；托板(4)则由四个螺栓固定在底板(1)上；垂直轴系回转时能够带动支撑板(18)上的水平轴系和激光头部分绕垂直方向进行回转运动；水平轴系主要由水平轴电机支架(5)、谐波减速器(7)、左侧激光头支撑板(6)、激光头连接板(11)、右侧激光头支撑板(14)、短轴(13)和轴承座(15)构成；水平轴电机支架(5)的两侧通过四个螺栓固定在支撑板(18)上，轴承座(15)的两侧通过两个螺栓固定在支撑板(18)上；谐波减速器(7)的凸缘通过六个螺栓固定在水平轴电机支架(5)上，同时使用四个螺栓将左侧激光头支撑板(6)固定在谐波减速器(7)的回转端，而左侧激光头支撑板(6)的另一端则由两个螺栓固定在激光头连接板(11)上；激光头连接板(11)的右端通过两个螺栓与右侧激光头支撑板(14)固定，同时使用四个螺栓将短轴(13)与右侧激光头支撑板(14)连接，并将短轴(13)插入轴承座(15)中的精密轴承内；水平轴电机(8)直接通过四个螺栓与水平轴电机支架(5)连接，为水平轴系直接提供运动和扭矩；垂直轴电机(20)通过四个螺栓与垂直轴电机支架(21)直接连接，而垂直轴电机支架(21)下端是四个腰型孔，通过四个螺栓固定在底板(1)上；垂直轴电机支架(21)的另一端通过六个螺栓固定有一个谐波减速器(7)；谐波减速器(7)的回转端通过四个螺栓连接了一个短轴(13)，该短轴(13)安装有一个小同步带轮(22)；该小同步带轮(22)通过同步齿形带(23)将运动和扭矩传递到大同步带轮(25)，从而带动垂直轴(19)的回转；微调装置主要包括标准球微调装置、水平轴微调装置和激光光轴微调装置；标准球微调装置由标准球过度装置(26)、微调螺母(27)、标准球底座(28)、微调圆环(30)、微调圆环固定螺栓(31)、标准球底座固定螺栓(32)和标准球底座微调螺栓(33)构成；标准球(12)的外螺纹旋入标准球过度装置(26)后，将标准球过度装置(26)另一端的光轴以过度连接的配合关系插入标准球底座(28)的内孔中，同时标准球过度装置(26)的光轴上开有键槽；标准球底座(28)的筒壁上打有螺纹孔，其作用为旋入顶丝至键槽中以固定标准球过度装置(26)；在螺纹孔的对侧，打有一小通孔，起作用为保证标准球底座(28)内部的气压平衡；标准球底座(28)通过四个螺栓固定在底板(1)上，同时微调圆环(30)也通过四个螺栓固定在底板(1)上；四个标准球底座微调螺栓(31)旋入微调圆环(30)的外侧，用于调节标准球(12)在水平平面内的位置；水平轴微调装置由支撑板微调螺栓(17)和支撑板(18)构成；开有四个腰型孔的支撑板(18)由四个螺栓固定在垂直轴端面上，同时四个支撑板微调螺栓(31)分别旋入支撑板(18)的外侧，用于顶住四个固定螺栓，从而调节水平轴系的位置，并使之过标准球(12)的球心；激光光轴微调装置由激光头微调螺栓(10)、激光头连接板(11)和微调矩形框(34)构成；微调矩形框(34)通过四个螺栓固定在激光头上，并且套在激光头连接板的外侧，并由外侧旋入的八个激光头微调螺栓顶住激光头连接板，从而调节了激光光轴的位置，并使之过标准球球心。