本發(fā)明涉及一種基于模板配打的多設(shè)備安裝配準(zhǔn)方法,可用于兩臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備間指向的高精度安裝與配準(zhǔn)。
背景技術(shù):
當(dāng)兩臺(tái)設(shè)備間需要有較高的配準(zhǔn)精度,且需要配準(zhǔn)的方向不規(guī)則時(shí),需要采用一種配準(zhǔn)機(jī)制。如需要對(duì)兩臺(tái)相機(jī)的光軸進(jìn)行高精度的指向配準(zhǔn),不能直接以機(jī)械安裝面為基準(zhǔn)進(jìn)行指向調(diào)整,需要將光軸指向與機(jī)械安裝面發(fā)生關(guān)聯(lián),將兩光軸的指向反映到與機(jī)械安裝面方向轉(zhuǎn)換矩陣?yán)铩?/p>
目前,現(xiàn)有技術(shù)采用的方法主要是直接調(diào)整機(jī)械安裝面,將機(jī)械安裝面作為產(chǎn)品指向(例如,相機(jī)光軸指向)的基準(zhǔn),而不去測(cè)量產(chǎn)品指向與機(jī)械安裝面基準(zhǔn)間的轉(zhuǎn)換矩陣。在進(jìn)行兩臺(tái)設(shè)備指向調(diào)整時(shí),根據(jù)理論值先在基板上加工出設(shè)備安裝孔,然后在設(shè)備上加工出安裝孔,直接將設(shè)備安裝在基板上,而設(shè)備的實(shí)際指向與機(jī)械安裝孔間具有一定的加工或裝配誤差,當(dāng)兩臺(tái)設(shè)備需要進(jìn)行指向的高精度匹配時(shí),匹配精度難以保證。另一種方法是直接將設(shè)備置于基板上,在基板上調(diào)整兩臺(tái)設(shè)備,完成兩臺(tái)設(shè)備間的高精度指向匹配,匹配完成后,直接使用兩臺(tái)設(shè)備和基板配打安裝孔,這種方法對(duì)于大型設(shè)備不適用。大型設(shè)備的移動(dòng)和調(diào)整十分困難,且兩臺(tái)大型設(shè)備在同一基板上移動(dòng)調(diào)整則更難實(shí)現(xiàn)。另外,直接使用設(shè)備和基板進(jìn)行配打容易損壞設(shè)備和基板。
中鐵寶橋(揚(yáng)州)有限公司的cn102632273a號(hào)專利公開了一種可調(diào)節(jié)多點(diǎn)定位制孔裝置及制孔方法。在上述專利中,公開的方法使用了制孔模板、調(diào)節(jié)模板和用于連接制孔模板、調(diào)節(jié)模板的兩個(gè)橋接板,可以實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)多點(diǎn)定位制孔,然而,該方法主要存在以下問題:
(1)產(chǎn)品的配準(zhǔn)指向(例如,光軸指向)與機(jī)械安裝定位面之間的加工裝配誤差沒有進(jìn)行測(cè)量,即,無法獲知產(chǎn)品的配準(zhǔn)指向(例如,光軸指向)的實(shí)際指向數(shù)據(jù);
(2)不適用定位銷釘,無法保證產(chǎn)品多次安裝和拆卸后的安裝精度;
(3)由于使用了可調(diào)節(jié)模板,增加了過渡環(huán)節(jié),穩(wěn)定性低,配準(zhǔn)精度低,不適用于高精度的設(shè)備指向配準(zhǔn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,本發(fā)明提出了一種通過配打模板、銷釘、測(cè)量矩陣執(zhí)行高精度配準(zhǔn)及安裝精度的保持方案。通過模板配打及基準(zhǔn)鏡設(shè)置解決不同設(shè)備安裝在同一塊基板上,有較高指向精度匹配要求,且需保證重復(fù)安裝精度的問題,不同設(shè)備間指向匹配精度可優(yōu)于4′。
本發(fā)明提供了一種基于模板配打的多設(shè)備安裝配準(zhǔn)方法,用于兩臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備間指向的高精度安裝與配準(zhǔn),包括以下步驟:步驟一,測(cè)量設(shè)備模板機(jī)械基準(zhǔn)與設(shè)備模板基準(zhǔn)鏡之間的第一坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣;步驟二,采用第一坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣,調(diào)整設(shè)備模板在基板上的位置;步驟三,在基板上,對(duì)設(shè)備的安裝孔和銷釘孔進(jìn)行配打;步驟四,測(cè)量基板機(jī)械基準(zhǔn)與設(shè)備模板基準(zhǔn)鏡之間的第二坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣;步驟五,測(cè)量設(shè)備基準(zhǔn)與設(shè)備基準(zhǔn)鏡之間的第三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣;步驟六,通過第二和第三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣,調(diào)整設(shè)備與設(shè)備模板之間的安裝位置;以及步驟七,在設(shè)備上,對(duì)設(shè)備安裝孔與設(shè)備銷釘孔進(jìn)行配打。
在本發(fā)明中,測(cè)量的精度均優(yōu)于15″。
在步驟一中執(zhí)行:使用經(jīng)緯儀,測(cè)量設(shè)備模板機(jī)械基準(zhǔn)在設(shè)備基準(zhǔn)鏡的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系內(nèi)的三軸指向。
在步驟二中執(zhí)行:根據(jù)第一坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣,調(diào)整設(shè)備模板在基板上的位置,其中,調(diào)整的精度優(yōu)于2″。
在步驟三中執(zhí)行:在基板上,使用鉆套對(duì)設(shè)備的安裝孔進(jìn)行配打;以及在基板上,使用鉆套和鉸套對(duì)設(shè)備的銷釘孔進(jìn)行配打,其中,鉆套和鉸套經(jīng)過淬火處理并且在安裝后的內(nèi)孔與設(shè)備模板的安裝面垂直度為0.01,設(shè)備的銷釘孔的相對(duì)位置度≤0.15,設(shè)備的安裝孔的相對(duì)位置度為0.2。
在步驟四中執(zhí)行:使用經(jīng)緯儀,測(cè)量基板機(jī)械基準(zhǔn)在設(shè)備模板基準(zhǔn)鏡的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系內(nèi)的三軸指向。
在步驟五中執(zhí)行:利用經(jīng)緯儀,測(cè)量設(shè)備基準(zhǔn)在設(shè)備基準(zhǔn)鏡的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系內(nèi)的三軸指向。
在步驟六中執(zhí)行:根據(jù)第二和第三坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣,調(diào)整設(shè)備在設(shè)備模板上的位置,其中,調(diào)整的精度優(yōu)于2″。
在步驟七中執(zhí)行:在設(shè)備上,使用鉆套對(duì)設(shè)備安裝孔進(jìn)行配打;以及在設(shè)備上,使用鉆套和鉸套對(duì)設(shè)備銷釘孔進(jìn)行配打,其中,鉆套和鉸套經(jīng)過淬火處理并且在安裝后的內(nèi)孔與設(shè)備模板的安裝面垂直度為0.01,設(shè)備銷釘孔的相對(duì)位置度≤0.15,設(shè)備安裝孔的相對(duì)位置度為0.2。
因此,采用本發(fā)明,可以滿足較高指向精度匹配要求,能夠保證重復(fù)的安裝精度,并且使得不同設(shè)備間指向匹配精度可優(yōu)于4′。
附圖說明
圖1是本發(fā)明所涉及的基于模板配打的多設(shè)備安裝配準(zhǔn)方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
應(yīng)了解,本發(fā)明的基本思路在于,通過指向配準(zhǔn)系統(tǒng)(由設(shè)備基準(zhǔn)鏡、基板基準(zhǔn)鏡、設(shè)備模板基準(zhǔn)鏡、設(shè)備模板和經(jīng)緯儀組成)來執(zhí)行多設(shè)備安裝配準(zhǔn),具體包括如下步驟流程:
a.測(cè)量設(shè)備模板機(jī)械基準(zhǔn)與模板基準(zhǔn)鏡坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣;
b.通過a中測(cè)量出的轉(zhuǎn)換矩陣,調(diào)整設(shè)備模板在基板上的位置;
c.配打基板安裝孔和銷釘孔;
d.測(cè)量基板機(jī)械基準(zhǔn)與設(shè)備模板基準(zhǔn)鏡間的轉(zhuǎn)換矩陣;
e.測(cè)量設(shè)備基準(zhǔn)與設(shè)備基準(zhǔn)鏡轉(zhuǎn)換矩陣;
f.通過d和e中測(cè)量出的轉(zhuǎn)換矩陣,調(diào)整設(shè)備與設(shè)備模板間的安裝位置;
g.配打設(shè)備安裝孔和銷釘孔。
在步驟a中,使用經(jīng)緯儀測(cè)量出模板機(jī)械基準(zhǔn)在設(shè)備基準(zhǔn)鏡坐標(biāo)系中的三軸指向,測(cè)量精度優(yōu)于15″。
在步驟b中,根據(jù)步驟a中測(cè)量出的轉(zhuǎn)換矩陣,調(diào)整設(shè)備模板在基板上的位置,調(diào)測(cè)精度優(yōu)于2′,測(cè)量精度優(yōu)于15″。
在步驟c中,使用鉆套配打基板上的設(shè)備安裝孔,使用鉆套和鉸套配打設(shè)備安裝的銷釘孔,所有鉆套和鉸套安裝后其內(nèi)孔與模板安裝面垂直度0.01,鉆套和鉸套淬火處理。銷釘孔的相對(duì)位置度為≤0.15,設(shè)備安裝孔相對(duì)位置度為0.2。
在步驟d中,使用經(jīng)緯儀測(cè)量出基板機(jī)械基準(zhǔn)在設(shè)備模板基準(zhǔn)鏡坐標(biāo)系內(nèi)的三軸指向,測(cè)量精度優(yōu)于15″。
在步驟e中,使用經(jīng)緯儀測(cè)量出設(shè)備基準(zhǔn)在設(shè)備基準(zhǔn)鏡坐標(biāo)系內(nèi)的三軸指向,測(cè)量精度優(yōu)于15″。
在步驟f中,根據(jù)步驟d和e中測(cè)量出的轉(zhuǎn)換矩陣,調(diào)整設(shè)備在設(shè)備模板上的位置,調(diào)測(cè)精度優(yōu)于2′,測(cè)量精度優(yōu)于15″。
在步驟g中,使用鉆套配打設(shè)備上的安裝孔,使用鉆套和鉸套配打設(shè)備安裝的銷釘孔,所有鉆套和鉸套安裝后其內(nèi)孔與模板安裝面垂直度0.01,鉆套和鉸套淬火處理。銷釘孔的相 對(duì)位置度為≤0.15,設(shè)備安裝孔相對(duì)位置度為0.2。
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示,執(zhí)行步驟流程如下描述。
a、b設(shè)備模板加工及基準(zhǔn)引出
首先,加工出a、b設(shè)備安裝模板,并在模板上加工出用于配打a、b設(shè)備連接孔和銷釘孔的孔位,加工時(shí)采用的機(jī)械基準(zhǔn)作為模板基準(zhǔn);
模板上設(shè)置基準(zhǔn)鏡,同時(shí)測(cè)量出模板基準(zhǔn)在模板基準(zhǔn)鏡坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換矩陣,a設(shè)備模板對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換矩陣記為m00,b設(shè)備模板對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換矩陣記為m10。矩陣的格式如下表所示。
配打基板上的a、b設(shè)備連接孔(含螺紋孔和銷釘孔)
首先,將a、b設(shè)備安裝模板(a、b設(shè)備安裝模板分別配打,下同)放置在基板上,各自通過兩個(gè)工藝孔初步確定安裝模板與基板的相對(duì)位置。
接下來,進(jìn)一步調(diào)整a、b設(shè)備安裝模板的位置,同時(shí)測(cè)量模板基準(zhǔn)鏡與基板基準(zhǔn)之間的關(guān)系,利用m00/m10,使基板基準(zhǔn)與模板基準(zhǔn)指向一致,要求偏差小于2′。
配打基板上的螺紋底孔及定位銷孔,待基板上a、b設(shè)備安裝孔配打完畢后,將a、b設(shè)備安裝模板安裝到基板上,實(shí)測(cè)模板基準(zhǔn)鏡與基板基準(zhǔn)間的轉(zhuǎn)換矩陣,a設(shè)備安裝模板對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣記為m01,b設(shè)備安裝模板對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣記為m11。
配打a設(shè)備上的銷釘孔
首先,在a設(shè)備上設(shè)置基準(zhǔn)鏡,并測(cè)量出a設(shè)備基準(zhǔn)相對(duì)該基準(zhǔn)鏡的轉(zhuǎn)換矩陣m12。
然后,將a設(shè)備安裝模板放置在a設(shè)備上,調(diào)整a設(shè)備安裝模板和a設(shè)備的相對(duì)位置,同時(shí)測(cè)量模板基準(zhǔn)鏡和a設(shè)備基準(zhǔn)鏡之間的關(guān)系,利用m11和m12,使基板基準(zhǔn)與a設(shè)備基準(zhǔn)指向一致,要求各方向偏差≤2′,配打a設(shè)備上的銷釘孔。
配打b設(shè)備上的銷釘孔
在b設(shè)備上設(shè)置基準(zhǔn)鏡,并測(cè)量出b設(shè)備基準(zhǔn)相對(duì)該基準(zhǔn)鏡的轉(zhuǎn)換矩陣m02。
將b設(shè)備安裝模板放置在b設(shè)備上,調(diào)整b設(shè)備安裝模板和b設(shè)備的相對(duì)位置,同時(shí)測(cè)量模板基準(zhǔn)鏡和b設(shè)備基準(zhǔn)鏡之間的關(guān)系,利用m01和m02,使基板基準(zhǔn)與b設(shè)備基準(zhǔn)指向一致,要求各方向偏差≤2′。配打b設(shè)備的銷釘孔。
基板結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)
注意,a、b設(shè)備安裝面與基板基準(zhǔn)水平面平行度不大于0.2,平面度優(yōu)于0.2(室溫下)。
在基板上預(yù)先加工四個(gè)工藝孔,分別用于a設(shè)備安裝模板和b設(shè)備安裝模板的初定位,工藝孔在基板基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的位置度要求0.3。
利用a設(shè)備安裝模板和b設(shè)備安裝模板配打基板上的a、b設(shè)備安裝孔(包括螺紋底孔和銷釘孔),應(yīng)保證模板基準(zhǔn)各軸與基板基準(zhǔn)相應(yīng)各軸指向偏差<2′。
基板上提供2個(gè)鈦銷釘用于a設(shè)備的安裝定位,銷釘配合段長(zhǎng)度不小于4mm(不含錐段);提供2個(gè)鈦銷釘用于b設(shè)備的安裝定位,銷釘配合段長(zhǎng)度不小于4mm(不合錐段)。
a設(shè)備的具體參數(shù)
首先,在a設(shè)備上設(shè)置基準(zhǔn)鏡,給出a設(shè)備基準(zhǔn)與該基準(zhǔn)鏡各軸間的轉(zhuǎn)換矩陣m02,其中,a設(shè)備安裝面平面度≤0.15。
利用a設(shè)備安裝模板配打a設(shè)備銷釘孔,配打后應(yīng)保證基板基準(zhǔn)各軸(通過模板基準(zhǔn)鏡和轉(zhuǎn)換矩陣m01確定基板基準(zhǔn))與三a設(shè)備對(duì)應(yīng)各基準(zhǔn)軸指向一致,要求各方向偏差≤2′,且a設(shè)備安裝孔與模板安裝孔能夠正確裝配。
b設(shè)備的具體參數(shù)
首先,在b設(shè)備上設(shè)置基準(zhǔn)鏡,給出b設(shè)備基準(zhǔn)與該基準(zhǔn)鏡各軸間的轉(zhuǎn)換矩陣m12,其中,b設(shè)備安裝面平面度≤0.15。
利用b設(shè)備安裝模板配打b設(shè)備銷釘孔,應(yīng)保證基板基準(zhǔn)各軸(通過模板基準(zhǔn)鏡和轉(zhuǎn)換矩陣m11確定整星基準(zhǔn))與b設(shè)備對(duì)應(yīng)各基準(zhǔn)軸指向一致,要求各方向偏差≤2′,且b設(shè)備安裝孔與模板安裝孔能夠正確裝配。
a、b設(shè)備安裝模板的具體參數(shù)
應(yīng)了解,模板上下兩個(gè)安裝面(包括模板與基板的配合面以及模板與a、b設(shè)備的配合面)與模板基準(zhǔn)平面平行度≤0.15,模板安裝面平面度≤0.15。
其中,模板上銷釘孔的相對(duì)位置度要求≤0.15,a、b設(shè)備安裝孔(包括工藝孔)相對(duì)位置度要求0.2。
a設(shè)備模板上設(shè)置2個(gè)工藝孔,多于4個(gè)鉆孔1(用于螺紋連接孔配打),以及2個(gè)鉆孔2(用于銷釘孔配打),每個(gè)鉆孔1使用一個(gè)鉆套,每個(gè)鉆孔2提供一個(gè)鉆套和一個(gè)鉸套,所有鉆套和鉸套安裝后其內(nèi)孔與模板安裝面垂直度0.01,鉆套和鉸套應(yīng)有足夠的硬度,淬火處理。
b設(shè)備模板上設(shè)置2個(gè)工藝孔,多于4個(gè)鉆孔1(用于螺紋連接孔配打),以及2個(gè)鉆孔2(用于銷釘孔配打),每個(gè)鉆孔1提供一個(gè)鉆套,每個(gè)鉆孔2提供一個(gè)鉆套和一個(gè)鉸套,所 有鉆套和鉸套安裝后其內(nèi)孔與模板安裝面垂直度0.01,鉆套和鉸套應(yīng)有足夠的硬度,淬火處理,鉆套和鉸套應(yīng)有固定措施。
模板上設(shè)置基準(zhǔn)鏡,測(cè)量出該基準(zhǔn)鏡各軸與模板基準(zhǔn)間的轉(zhuǎn)換矩陣(模板基準(zhǔn)正常情況下應(yīng)為加工銷釘孔所用的機(jī)械基準(zhǔn)),a設(shè)備安裝模板換矩陣記為m00,b設(shè)備安裝模板轉(zhuǎn)換矩陣記為m10。
模板具有足夠的剛度,防止使用中變形,導(dǎo)致孔位發(fā)生變化。
通過上述參數(shù)設(shè)定,即可滿足a、b設(shè)備間指向精度優(yōu)于4′。
綜上所述,通過本發(fā)明,滿足了較高指向精度匹配要求,確保了重復(fù)的安裝精度,并且使得不同設(shè)備間指向匹配精度可優(yōu)于4′。
本發(fā)明中未說明部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。