一种飞机装配用直角棱镜的校准方法技术

本发明专利技术提供了一种飞机装配用直角棱镜的校准方法，属于飞机装配工具领域。本发明专利技术基于校准调整夹具实现，夹具上激光辐射器定位座夹持激光辐射器，棱镜定位座夹持直角棱镜，入射光路上设有入射光校准前座和入射光校准后座，通过光线同时满足两个校准座上靶标中心的要求，校准入射光线的同轴度；折射光路上设有折射光校准前座和折射光校准后座，通过折射光同时满足两个校准座上靶标中心的要求，以过约束的方式实现直角棱镜的校准。本发明专利技术实现了直角棱镜的校准，保证在10m的范围内控制垂直度0.05mm以内，校准后的棱镜已在飞机产品制造过程中应用，并取得较好的应用效果，提升了产品的定位与检测精度。的定位与检测精度。的定位与检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机装配用直角棱镜的校准方法


[0001]本专利技术属于飞机装配工具领域，涉及一种飞机装配用直角棱镜的校准方法。

技术介绍

[0002]直角棱镜如图1所示，包括调整螺钉91、万向节内镜92和固定外壳93，直角棱镜是飞机精加工台工装中必不可少一个环节，用于确定飞机在装配过程中的定位以及验证飞机装配姿态，也是飞机装配调整过程中的主要控制点，直接影响产品装配质量。直角棱镜精度验证以及在长期使用磨损情况下更换，该棱镜需要在工装上进行校准，但没有专用的校准台，无法满足工装的使用要求。该直角棱镜的折射精度直接影响工装的调整以及后续的产品装配精度。
[0003]因此，直角棱镜的折射精度要求较高，对直角棱镜的校准存在四个难题：1.棱镜的折射点距定位端面的距离，必须保证与工装中的使用状态一致性；2.棱镜的折射光线与定位轴的垂直度控制；3.调整效率比较低，需要反复找正才能确定直角使用状态；4.调整精度的控制，需要消除激光辐射器的定位误差影响。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，根据直角棱镜的结构特点及使用要求，本专利技术提供了一种飞机装配用直角棱镜的校准方法，包括新设计的一套校准调整系统，如图3所示，利用激光跟踪仪实现直角棱镜的校准。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种飞机装配用直角棱镜的校准方法，所述校准方法包括如下步骤：
[0007]步骤一：根据直角棱镜的使用要求，设计校准调整夹具，结构如图3所示，用于解决光路的垂直性，模拟直角棱镜的使用状态，满足飞机装配尺寸控制要求。
[0008]所述校准调整夹具包括基准工具球座01、入射光校准前座02、棱镜定位座03、折射光校准前座04、折射光校准后座05、激光辐射器定位座06、入射光校准后座07、激光辐射器08、直角棱镜09、后靶标10、前靶标11、定位螺钉12、球型定位轴套13、固定螺钉14、工具球15和平台16。
[0009]所述的基准工具球座01共设四个，呈矩形分布并固定连接在平台16上，用于校准系统坐标系的建立。
[0010]所述的棱镜定位座03包括定位支撑座31和棱镜定位轴套32，定位支撑座31通过固定螺钉14固定安装在平台16上，定位支撑座31上设圆孔，棱镜定位轴套32安装在该圆孔中，用于夹装直角棱镜09，二者通过螺纹连接，以保证直角棱镜09的安装姿态。
[0011]所述的激光辐射器定位座06固定安装在直角棱镜09入射方向的平台16上，其上设有球型定位轴套13，用于夹装激光辐射器08，球型定位轴套13与棱镜定位轴套32同轴，进而二者夹装的激光辐射器08与直角棱镜09同轴，球型定位轴套13内设有定位螺钉12，通过调整定位螺钉12，实现入射光同轴度的调节。
[0012]所述的入射光校准前座02和入射光校准后座07定位安装在入射光路上的平台16上，二者分别位于棱镜定位座03的两侧，其中，入射光校准前座02安装在棱镜定位座03与激光辐射器定位座06之间，入射光校准前座02和入射光校准后座07中心位置均制有靶心孔，用于定位靶标，且二者的靶心孔均与球型定位轴套13和棱镜定位轴套32同轴，前靶标11通过靶心孔定位安装在入射光校准前座02上，后靶标10通过靶心孔定位安装在入射光校准后座07上，用于测量并校正入射光线同轴度。
[0013]所述的折射光校准前座04和折射光校准后座05定位安装在折射光路上的平台16上，且折射光校准前座04位于棱镜定位座03与折射光校准后座05之间，二者中心位置均制有靶心孔，用于定位靶标，且二者的靶心孔与直角棱镜09的折射光同轴，前靶标11通过靶心孔定位安装在折射光校准前座04上，后靶标10通过靶心孔定位安装在折射光校准后座05上，用于测量折射光线同轴度，以校准直角棱镜09。
[0014]所述的工具球15为玻璃球，其安装在包括入射光校准前座02、棱镜定位座03、折射光校准前座04、折射光校准后座05和入射光校准后座07在内的定位器上，每个定位器上安装3个工具球15，具体安装在定位器光线射入方向上的三个角，通过校准经工具球15反射的光线与其入射光线的同轴度，进而校准各定位器的安装姿态。
[0015]步骤二：准备校准调整夹具各部件，以及校准安装各部件的激光跟踪仪。以平台16为基准建立相对坐标系，利用激光跟踪仪确定基准工具球座01的位置后安装，控制四个基准工具球座01位置度在0.2mm以内。
[0016]步骤三：按照基准工具球座01的基准坐标值，利用激光跟踪仪通过多次测量建立校准系统坐标系，为入射光校准前座02、棱镜定位座03、折射光校准前座04、折射光校准后座05、激光辐射器定位座06和入射光校准后座07赋理论坐标值，确定初始位置。
[0017]步骤四：入射光路各部件的定位和安装，包括入射光路中的入射光校准前座02、棱镜定位座03、激光辐射器定位座06、入射光校准后座07。先根据棱镜定位座03的坐标确定其位置，并初步固定安装在平台16上，通过激光跟踪仪配合工具球15调整姿态，控制棱镜定位座03轴线与入射光线之间的夹角，并控制直角棱镜09的定位面位置度，构建出折射点位置，评价所构建的折射点与校准前已构建的理论折射点之间的偏差，保证与入射光路同轴；根据坐标依次装配入射光校准前座02、入射光校准后座07、激光辐射器定位座06，通过激光跟踪仪配合工具球15调整姿态，控制其轴线与入射光线同轴，整体同轴度控制在0.05mm以内。
[0018]步骤五：折射光路各部件的定位和安装。根据坐标将折射光路中的折射光校准前座04、折射光校准后座05初步安装到平台16上，通过激光跟踪仪使用工具球15实测棱镜定位座03的姿态，以构建的折射点及入射光线为参考基准，控制折线光路上的折射光校准前座04、折射光校准后座05调整座的轴线位置，消除部分装配积累误差，提升校准调整夹具整体的协调性。
[0019]步骤六：激光辐射器08定位校准。将激光辐射器08放入激光辐射器定位座06内，启动激光辐射器08，光线分别通过入射光校准前座02前靶标11和入射光校准后座07上的后靶标10上，调整定位螺钉12，对激光辐射器08进行微调光路校正定位，直至入射光线同时满足射入后靶标10和前靶标11中心的要求，以过约束的方式消除激光辐射器的安装误差，将直角棱镜09放入棱镜定位座03内为直角棱镜机构调整校准作准备。
[0020]步骤七：直角棱镜09校准。将直角棱镜09安装到棱镜定位轴套32内，入射光通过直
角棱镜09分别折射入折射光校准前座04上的前靶标11和折射光校准后座05上的后靶标10上，观察折射光路中心在前靶标11、后靶标10上的位置，调整直角棱镜09中的棱镜位置，直至折射光线同时满足后靶标10、前靶标11中心的要求，以过约束的方式实现直角棱镜09的校准。
[0021]未安装直角棱镜09前，从激光辐射器08发射出的光线依次穿过入射光校准前座02和棱镜定位座03，射到入射光校准后座07上；安装直角棱镜09后，从激光辐射器08发射出的光线经直角棱镜09折射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机装配用直角棱镜的校准方法，其特征在于，所述校准方法包括如下步骤：步骤一：根据直角棱镜的使用要求，设计校准调整夹具；所述校准调整夹具包括基准工具球座(01)、入射光校准前座(02)、棱镜定位座(03)、折射光校准前座(04)、折射光校准后座(05)、激光辐射器定位座(06)、入射光校准后座(07)、激光辐射器(08)、直角棱镜(09)、后靶标(10)、前靶标(11)、定位螺钉(12)、球型定位轴套(13)和平台(16)；所述的基准工具球座(01)共设四个，呈矩形分布并固定连接在平台(16)上，用于校准系统坐标系的建立；所述的棱镜定位座(03)包括定位支撑座(31)和棱镜定位轴套(32)，定位支撑座(31)固定安装在平台(16)上，定位支撑座(31)上设圆孔，棱镜定位轴套(32)安装在该圆孔中，用于夹装直角棱镜(09)，棱镜定位轴套(32)与直角棱镜(09)通过螺纹连接，以保证直角棱镜(09)的安装姿态；所述的激光辐射器定位座(06)固定安装在直角棱镜(09)入射方向的平台(16)上，其上设有球型定位轴套(13)，用于夹装激光辐射器(08)，球型定位轴套(13)与棱镜定位轴套(32)同轴，进而二者夹装的激光辐射器(08)与直角棱镜(09)同轴，球型定位轴套(13)内设有定位螺钉(12)，通过调整定位螺钉(12)，实现入射光同轴度的调节；所述的入射光校准前座(02)和入射光校准后座(07)定位安装在入射光路上的平台(16)上，二者分别位于棱镜定位座(03)的两侧，其中，入射光校准前座(02)安装在棱镜定位座(03)与激光辐射器定位座(06)之间，入射光校准前座(02)和入射光校准后座(07)中心位置均制有靶心孔，用于定位靶标，且二者的靶心孔均与球型定位轴套(13)和棱镜定位轴套(32)同轴，前靶标(11)通过靶心孔定位安装在入射光校准前座(02)上，后靶标(10)通过靶心孔定位安装在入射光校准后座(07)上，用于测量并校正入射光线同轴度；所述的折射光校准前座(04)和折射光校准后座(05)定位安装在折射光路上的平台(16)上，且折射光校准前座(04)位于棱镜定位座(03)与折射光校准后座(05)之间，二者中心位置均制有靶心孔，用于定位靶标，且二者的靶心孔与直角棱镜(09)的折射光同轴，前靶标(11)通过靶心孔定位安装在折射光校准前座(04)上，后靶标(10)通过靶心孔定位安装在折射光校准后座(05)上，用于测量折射光线同轴度，以校准直角棱镜(09)；步骤二：准备校准调整夹具各部件，以及校准安装各部件的激光跟踪仪；以平台(16)为基准建立相对坐标系，利用激光跟踪仪确定基准工具球座(01)的位置后安装；步骤三：按照基准工具球座(01)的基准坐标值，利用激光跟踪仪建立校准系统坐标系，为入射光校准前座(02)、棱镜定位座(03)、折射光校准前座(04)、折射光校准后座(05)、激光辐射器定位座(06)和入射光校准后座(07)赋理论坐标值，确定初始位置；步骤四：入射光路各部件的定位和安装；先根据棱镜定位座(03)的坐标确定其位置，并安装在平台(16)并调整安装姿态，控制棱镜定位座(03)轴线与入射光线之间的夹角，并控制直角棱镜(09)的定位面位置度，构建出折射点位置，评价所构建的折射点与校准前已构建的理论折射点之间的偏差，保证与入射光路同轴；根据坐标依次装配入射光校准前座(02)、入射光校准后座(07)、激光辐射器定位座(06)并调整安装姿态，控制其轴线与入射光线同轴；步骤五：折射光路各部件的定位和安装；根据坐标将折射光路中的折射光校准前座
(04)、折射光校准后座(05)初步安装到平台(16)上并调整安装姿态，以构建的折射点及入射光线为参考基准，控制折射光校准前座(04)、折射光校准后座(05)调整座的轴线位置；步骤六：激光辐射器(08)定位校准；将激光辐射器(08)放入激光辐射器定位座(06)内，启动激光辐射器(08)，光线分别通过入射光校准前座(02)前靶标(11)和入射光校准后座(07)上的后靶标(10)上，调整定位螺钉(12)，对激光辐射器(08)进行微调光路校正定位，直至入射光线同时满足射入后靶标(10)和前靶标(11)中心的要求，以消除激光辐射器的安装误差；步骤七：直角棱镜(09)校准；将直角棱镜(09)安装到棱镜定位轴套(32)内，入射光通过直角棱镜(09)...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文福，梁丽岩，黎宝德，孙朝海，李涛，冯祥，
申请(专利权)人：沈阳飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：