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(kāi)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(kāi)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(wèn)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(méi)有進(jìn)行測(cè)量，即，無(wú)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(wú)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(guò)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(wèn)題，本發(fā)明提出了一種通過(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(shuō)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(shuō)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(guò)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(lái)，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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(shuō)明部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。