基于光学检测的结构件对接用位姿测量系统的制作方法

1.本发明涉及测量与制造技术领域，特别涉及一种基于光学检测的结构件对接用位姿测量系统。


背景技术：

2.在航空航天领域，如飞机等重大技术装备，在装配制造过程中经常会涉及到圆柱形结构件的对接，目前这类结构件在总装对接时仍采用人工手动对接的工艺方法。
3.随着飞机等其他产品逐渐朝着高技术指标的方向发展，对研制效率、装配精度的要求也越来越高，传统的人工手动对接、依靠人员观察的总装方式已经无法装配精度的要求，严重影响和制约了新产品的发展。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供一种基于光学检测的结构件对接用位姿测量系统。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于光学检测的结构件对接用位姿测量系统，包括平行设置的两导轨和测量用基准板，所述导轨上滑动设置有光学平台，所述光学平台前后两端分别活动设置有第一调整架和第二调整架，所述第一调整架和第二调整架上分别设置有第一内调焦望远镜和第二内调焦望远镜，所述第一内调焦望远镜和第二内调焦望远镜与测量系统连接，所述第一调整架、第二调整架在光学平台进行上、下、左、右位移以及偏摆、俯仰动作，所述测量用基准板用于与基准结构件、待对接结构件连接，其前后两端分别设置有第一、二测量十字标。
6.通过采用上述技术方案，设置光学平台，利用第一内调焦望远镜和第二内调焦望远镜对焦测量用基准板上的第一、二测量十字标，分别对基准结构件和待对接结构件精准定位，实现基准结构件和待对接结构件的高精度对接，通过光学仪器测量，测量精度高，大大提高了产品组装质量。
7.进一步的，所述测量用基准板两侧板面上分别设置有第一凸台和第二凸台，所述两第一凸台上和两第二凸台上均开设有销钉孔。
8.通过采用上述技术方案，在测量用基准板上设置第一凸台和第二凸台并开设销钉孔，通过定位销与基准结构件或待对接结构件连接，定位精度高。
9.进一步的，所述位于测量用基准板同侧的第一凸台和第二凸台外板面共面，位于测量用基准板两侧的两个第一凸台外板面平行，位于测量用基准板两侧的两个第二凸台外板面平行。
10.通过采用上述技术方案，同侧的第一、二凸台共面，两侧的第一、二凸台平行，使得测量用基准板与基准结构件或待对接结构件连接时保持一致，以提高定位精度。
11.进一步的，所述测量用基准板下端临近光学平台侧板面上设置有测量板，第二测量十字标设置在所述测量板上。
12.通过采用上述技术方案，在测量用基准板下端设置测量板，便于第二内调焦望远镜对焦。
13.进一步的，所述测量板与同侧的第一凸台、第二凸台外板面共面。
14.通过采用上述技术方案，测量板与同侧的第一凸台、第二凸台外板面共面，即使得测量板外板面与基准结构件端面共面，大大提高了测量精度。
15.进一步的，还包括校准平台，所述校准平台滑动且可拆卸设置在导轨上，所述校准平台上设置有校准用基准板，所述校准用基准板前后两端设置有第一、二校准十字标。
16.通过采用上述技术方案，设置校准平台，用于对光学平台上的第一内调焦望远镜和第二内调焦望远镜进行校准定位，以便于后续测量工作。
17.进一步的，所述第一内调焦望远镜和第二内调焦望远镜的十字丝分别与校准用基准板上的第一、二校准十字标对齐。
18.通过采用上述技术方案，第一内调焦望远镜和第二内调焦望远镜的十字丝分别与校准用基准板上的第一、二校准十字标对齐，从而确定第一内调焦望远镜和第二内调焦望远镜的位置和角度。
19.综上所述，本发明具有以下有益效果：
20.本技术中，通过设置光学平台，利用第一内调焦望远镜和第二内调焦望远镜对焦测量用基准板上的第一、二测量十字标，分别对基准结构件和待对接结构件精准定位，实现基准结构件和待对接结构件的高精度对接，通过光学仪器测量，测量精度高，大大提高了产品组装质量。
附图说明
21.图1是本发明实施例整体结构的俯视图；
22.图2是本发明实施例校准平台的平面结构示意图；
23.图3是本发明实施例测量用基准板的平面结构示意图；
24.图4是本发明实施例光学平台校准阶段的示意图；
25.图5是本发明实施例基准结构件调整准阶段的示意图；
26.图6是本发明实施例待对接结构件调整阶段的示意图。
27.图中：10、导轨；20、光学平台；21、第一调整架；22、第二调整架；23、第一内调焦望远镜；24、第二内调焦望远镜；30、测量用基准板；31、第一测量十字标；32、第二测量十字标；33、第一凸台34；、第二凸台；35、销钉孔；36、测量板；40、校准平台；41、基准板；42、第一校准十字标；43、第二校准十字标。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.如图1-6所示，本技术实施例公开一种基于光学检测的结构件对接用位姿测量系统，包括导轨10、光学平台20、测量用基准板30、校准平台40，所述导轨10有两个且平行设
置，导轨10上滑动设置有光学平台20，光学平台20前后两端分别活动设置有第一调整架21和第二调整架22，第一调整架21、第二调整架22在光学平台20进行上、下、左、右位移以及偏摆、俯仰动作，具体的，可以在光学平台20设置两条竖向滑轨，在两条竖向滑轨上滑动设置两条横向滑轨，将第一调整架21、第二调整架22通过滑动座分别滑动设置上上下横向滑轨上，即可实现第一调整架21、第二调整架22在光学平台20上、下、左、右的位移运动，滑动座上铰接设置第一铰接板，第一铰接板上再铰接设置第二铰接板，第一铰接板和第二铰接板的铰接轴方向一个水平一个竖直，这样就可以实现第一调整架21、第二调整架22的偏摆、俯仰动作。
30.第一调整架21和第二调整架22上分别设置有第一内调焦望远镜23和第二内调焦望远镜24，第一内调焦望远镜23和第二内调焦望远镜24与测量系统40连接，通过测量系统40观察第一内调焦望远镜23和第二内调焦望远镜24的测量数据，避免人工肉眼观察存在测量误差，影响测量精度。
31.校准平台40滑动设置在导轨10上，同时，校准平台40可拆卸，校准平台40上设置有校准用基准板41，校准用基准板41前后两端设置有第一、二校准十字标42、43，第一内调焦望远镜23和第二内调焦望远镜24的十字丝分别与校准用基准板41上的第一、二校准十字标42、43对齐。具体实施时，将校准平台40滑动设置在导轨10上，调整第一调整架21、第二调整架22的位置及角度，使第一内调焦望远镜23和第二内调焦望远镜24的十字丝分别与校准用基准板41上的第一、二校准十字标42、43对齐，从而实现校准。
32.测量用基准板30两侧板面上分别设置有第一凸台33和第二凸台34，所述两第一凸台33上和两第二凸台34上均开设有销钉孔35，用于与基准结构件1、待对接结构件2连接。具体的，通过定位销穿过销钉孔35与基准结构件1或待对接结构件2上的定位孔连接，将测量用基准板30固定在基准结构件1或待对接结构件2上，然后便可通过定位测量用基准板30位置来定位基准结构件1和待对接结构件2的位置，实现精准对接。
33.具体设置时，位于测量用基准板30同侧的第一凸台33和第二凸台34外板面共面，位于测量用基准板30两侧的两个第一凸台33外板面平行，位于测量用基准板30两侧的两个第二凸台34外板面平行，测量用基准板30临近光学平台20的一侧与基准结构件1对接，测量用基准板30远离光学平台20的一侧与待对接结构件2对接，将两侧的第一凸台33、第二凸台34外板面设置平行，即保证了基准结构件1与待对接结构件2两端面的平行，提高定位精度。
34.在测量用基准板30下端临近光学平台20侧板面上设置有测量板36，测量板36与同侧的第一凸台33、第二凸台34外板面共面。测量用基准板30前后两端分别设置有第一、二测量十字标31、32，第二测量十字标32设置在测量板36上。通过调整测量用基准板30位置使第一、二测量十字标31、32与第一内调焦望远镜23和第二内调焦望远镜24的十字丝对齐，对基准结构件1和待对接结构件2进行定位。
35.本实施例中一种基于光学检测的结构件对接用位姿测量系统具体使用包括光学平台校准、基准结构件调整、待对接结构件调整三大步骤。
36.光学平台校准：
37.1)校准平台40滑动设置在导轨10上，并靠近光学平台20，调整第一调整架21、第二调整架22的第一、二、左、右移动，使第一内调焦望远镜23和第二内调焦望远镜24的十字丝分别与校准用基准板41上的第一、二校准十字标42、43对齐；
38.2)沿导轨10平移校准平台40，使得校准平台40远离光学平台20，调整第一调整架21、第二调整架22的偏摆和俯仰，使第一内调焦望远镜23和第二内调焦望远镜24的十字丝分别与校准用基准板41上的第一、二校准十字标42、43对齐；
39.3)重复1)、2)步骤，直至校准平台40在近端、远端两个位置上时，第一内调焦望远镜23和第二内调焦望远镜24的十字丝均与与校准用基准板41上的第一、二校准十字标42、43对齐，此时第一内调焦望远镜23和第二内调焦望远镜24的轴线均与导轨10平行；
40.4)固定第二调整架22的上、下、左、右四个维度，固定第一调整架21偏摆和俯仰两个维度。
41.基准结构件调整：
42.1)移开校准平台40，移入基准结构件1及其调整机构，将测量用基准板30通过销钉定位安装到基准结构件1上；
43.2)将第二内调焦望远镜24对准测量用基准板30的第二测量十字标32，使得测量光束通过测量板36反射后返回第二内调焦望远镜24，观察第二内调焦望远镜24姿态测量数据，调整基准结构件1的俯仰和偏摆，使得第二内调焦望远镜24的姿态测量数据为零，此时基准结构件1轴线与第二内调焦望远镜24的轴线平行，且与导轨10平行；
44.3)调整基准结构件1的左、右平移和上、下平移，使得第二内调焦望远镜24的十字丝与第二测量十字标32对齐；
45.4)调整第一调整架21的上、下、左、右平移，使得第一内调焦望远镜23的十字丝与第一测量十字标31对齐；
46.5)固定调第一调整架21的上、下、左、右平移四个维度。
47.待对接结构件调整：
48.1)移入待对接结构件2及其调整机构，将测量用基准板30通过销钉定位安装到待对接结构件2上；
49.2)将第二内调焦望远镜24对准测量用基准板30的第二测量十字标32，使得测量光束通过测量板36反射后返回第二内调焦望远镜24，观察第二内调焦望远镜24姿态测量数据，调整待对接结构件2的俯仰和偏摆，使得第二内调焦望远镜24的姿态测量数据为零，此时待对接结构件2轴线与第二内调焦望远镜24的轴线平行，且与导轨10平行；
50.3)调整待对接结构件2的上、下平移，使得测量用基准板30的第一、二测量十字标31、32在对应内调焦望远镜内的成像分布在十字丝的上下两侧接近对称的位置；
51.4)调整待对接结构件2的滚转，使得测量用基准板30的第一、二测量十字标31、32在对应内调焦望远镜内的成像分布在十字丝的上下两侧的同一侧的位置；
52.5)重复3)、4)步骤，直至测量用基准板30的第一、二测量十字标31、32在对应内调焦望远镜内的成像分布在十字丝的上下两侧的中间位置，此时待对接结构件2的滚转角与基准结构件1的滚转角对齐；
53.6)调整待对接结构件2的左右平移，使第二内调焦望远镜24的十字丝与测量用基准板30的第二测量十字标32对齐，此时待对接结构件2的轴线与基准结构件2的轴线完全对齐，且滚转角对齐；
54.7)取下测量用基准板30，移动待对接结构件2，使得待对接结构件2与基准结构件1对接。
55.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。