大型仪器设备的3D辅助装校方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于大型仪器设备辅助装校测量领域，涉及一种在线高精度定位安装的辅助测量技术方法和装置。本发明专利技术利用空间光学傅里叶分析方法，产生正弦光强靶标输出，投影至大型仪器设备表面，测量获得变形光栅条纹，辅以计算机内置标准变形光栅图像比较，指导大型精密仪器设备的精确定位安装过程；在大曲率位置，可灵活利用2级或3级的高密度光谱正弦条纹，提高辅助装调精度；高速动态测量过程，可用高清高速镜头辅助实现。

【技术实现步骤摘要】
大型仪器设备的3D辅助装校方法及装置
本专利技术属于大型仪器设备辅助装校测量领域，涉及一种对大型精密仪器设备的精确定位安装过程，实现在线高精度定位安装的辅助测量方法和装置。
技术介绍
飞机、舰船、高铁(动车)车厢、汽车等大型设备的组装、调试均需要辅助装调的测量设备，常用经纬仪等设备对定位方向及定位角度测量，以确定设备的正确安装位置。在汽车等设备装调过程中，使用激光束点扫描技术比较多。涉及到大型设备的动态工作过程，其安装、调试的复杂程度、难度继续增加。甚至为了某个专用设备，而专门设计、制造装校平台及专用的装校辅助测量设备。这类设备主要是由确定方向及角度的激光准直光束、光电码盘及位置、角度传感器及计算机相关软件辅助配合，进行设备的安装、调试。 专利号200510016796.0专利是相近专利。该专利中，有四项关键技术未能解决。第一，对关键核心部件矩形光栅的选择没有针对性，单纯利用矩形光栅的制作误差，实现的二级光谱输出，不具有可控性；第二，占有输入能量70%以上的零级频谱不能有效利用，且只能降低输出正弦靶标图像的对比度；第三，傅立叶变换透镜及变倍率镜头为通用设计，没有针对单一波长光的针对性设计，输出的正弦靶标图像像场像差较大，是测量精度提高的一大障碍；第四，平行光输出，限制了测量的视场范围，不利于大面积测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是:提供一种能够有效提高在线测量精度的大型仪器设备的3D辅助装校装置。 另外，本专利技术还提供大型仪器设备的3D辅助装校方法。 本专利技术的技术方案是:大型仪器设备的3D辅助装校装置，其包括激光器1、光束整形系统2、光栅、单色傅立叶变换透镜4、波片6、单色变倍率镜头7、精密丝杠一 81、精密导轨一 82、全反射镜一 91、全反射镜二 92、精密丝杠二 83、精密导轨二 84、待装校系统10、高清镜头11、计算机及软件处理系统12，其中，光束整形系统2位于激光器I的后面，对激光束扩束、准直、整形；光栅位于光束整形系统2的后面，并使光栅定位在单色傅立叶变换透镜4的前焦平面上；波片6及频谱选择器5位于单色傅立叶变换透镜4的后焦平面上，并定位于单色变倍率镜头7的前焦平面上。 若采用平行光输出，则后续光路设置2块全反射镜，全反射镜一 91位于单色变倍率镜头7后面，改变光束以垂直方向输出；全反射镜二 92位于全反射镜一 91后面；全反射镜一 91和全反射镜二 92，均位于精密丝杠二 83和精密导轨二 84上。 所述光栅为矩形光栅(3)，波片与单色傅立叶变换透镜之间还设置有频谱选择器 (5)。 所述光栅为正弦光栅。 小视场直接测量，由全反射镜二 92直接输出正弦光强靶标图像即可；大视场测量，需要利用全反射镜二 92在精密丝杠二 83和精密导轨二 84上进行视场扫描，并对输出的变形条纹进行视场拼接，扫描结果综合整体分析。 若采用非平行光输出，则需要标定输出的正弦光强靶标图像波面，根据视场的范围，确定正弦光强靶标图像波面的面型及位置，输入系统测量，并利用确定的正弦光强靶标图像波面面型和位置，对输出数据进行修正。 大型仪器设备的3D辅助装校方法，其利用空间光学傅里叶分析方法，产生正弦光强靶标输出，投影至大型仪器设备表面，使用占空比精确控制制造的光栅，进行空间分频，结合频谱选择器，同级次频谱合成，利用波片将零频光能量转移到奇数次频谱，测量获得变形光栅条纹，辅以计算机内置标准变形光栅图像比较，指导大型精密仪器设备的精确定位安装过程，实现在线高精度定位安装。 所述的大型仪器设备的3D辅助装校方法，其具体过程如下: a.首先调整激光器1、光束整形系统2、光栅、单色傅立叶变换透镜4、频谱选择器5、波片6、单色变倍率镜头7等器件置于精密丝杠一 81和精密导轨一 82上；全反射镜一 91、全反射镜二 92置于精密丝杠二 83和精密导轨二 84上；整个光路系统均按照同轴等高原则； b.激光器I选择圆光斑输出的单模激光器，便于波面测量，及单色傅立叶变换透镜4、波片6、单色变倍率镜头7的单色匹配设计。当选择不同波长的激光器时，需要对应设计相匹配的单色傅立叶变换透镜4、波片6、单色变倍率镜头7 ； c.光束整形系统2，采用激光扩束器设计方式，降低入射到光栅的功率密度，降低光栅损伤，便于提高激光器I的功率；激光束腰位置的小孔，要求优于微米级的圆度，且无毛刺； d.光栅，要求占空比不等于1:1，便利使用I级、2级及3级频谱，充分利用其倍频关系，快速提高空间频率，便于大曲率位置的比较测量； e.单色傅立叶变换透镜4和单色变倍率镜头7，均需配合激光器I的波长设计，实现空间光学傅里叶变换，同时兼顾孔径和视场要求； g.波片6，配合激光器I的波长选择波长，放置在零级频谱位置，配合选择I级、2级及3级频谱,对应选择1/4波片或1/2波片,将零级频谱稱合进I级、2级或3级频谱,提高输出正弦光强靶标的对比度，有效利用零级频谱能量； h.精密丝杠一81、精密导轨一82，调整及固定激光器1、光束整形系统2、矩形光栅3、单色傅立叶变换透镜4、频谱选择器5、波片6、单色变倍率镜头7等器件； 1.全反射镜一 91、全反射镜二 92，折转光路，通过移动全反射镜二 92，实现大视场扫描; j.精密丝杠二83、精密导轨二84，调整及固定全反射镜一91、全反射镜二92，便于实现稳定的大视场扫描； k.固定好待装校系统10，计算机及软件处理系统12内置待装校系统的数字光栅投影模型； 1.高清高速镜头11采集经定待装校系统10输出的变形光栅投影图像，并传输至计算机及软件处理系统12，同内置待装校系统10的数字光栅投影模型的标准变形光栅图像比较，根据比较的误差结果，指导装校进程，并完成设备装校。 所述光栅为矩形光栅或正弦光栅。 本专利技术的优点:本专利技术针对
技术介绍
中矩形光栅的精确制作问题，频率填充，零级频谱能量利用率低，通用镜头选择，以及测量视场受限等问题。本专利技术使用占空比精确制造的矩形光栅空间分频，同级次频谱合成，利用波片将零频光能量转移到奇数次频谱，提高高空间频率正弦图像靶标的对比度，结合针对单一波长设计的单色专用镜头，有效降低波像差，通过对输出波面的标定，实现从低频到高频，高对比度，像场修正便捷，适合大视场范围测量的正弦光强靶标图像连续输出；矩形光栅也可方便的更换为正弦光栅，以及其他透明的图像靶标，此时，去掉频谱选择器即可。 【附图说明】 图1是本专利技术辅助装校装置示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明: 请参阅图1，本专利技术大型仪器设备的3D辅助装校装置包括激光器1、光束整形系统 2、矩形光栅3、单色傅立叶变换透镜4、频谱选择器5、波片6、单色变倍率镜头7、精密丝杠一81、精密导轨一 82、全反射镜一 91、全反射镜二 92、精密丝杠二 83、精密导轨二 84、待装校系统10、高清高速镜头11、计算机及软件处理系统12。其中，光束整形系统2位于激光器I的后面，对激光束扩束、准直、整形；矩形光栅3位于光束整形系统2的后面，并使矩形光栅定位在单色傅立叶变换透镜4的前焦平面上；波片6及频谱选择器5位于单色傅立叶变换透镜4的后焦平面上，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
大型仪器设备的3D辅助装校装置，其特征在于包括：激光器(1)、光束整形系统(2)、光栅、单色傅立叶变换透镜(4)、频谱选择器(5)、波片(6)、单色变倍率镜头(7)、精密丝杠一(81)、精密导轨一(82)，所述激光器(1)、光束整形系统(2)、光栅、单色傅立叶变换透镜(4)、波片(6)、单色变倍率镜头(7)均位于精密丝杠一(81)和精密导轨一(82)上，光束整形系统(2)位于激光器(1)的后面；光栅位于光束整形系统(2)的后面，并使矩形光栅定位在单色傅立叶变换透镜(4)的前焦平面上；波片(6)位于单色傅立叶变换透镜(4)的后焦平面上，并定位于单色变倍率镜头(7)的前焦平面上。

【技术特征摘要】
1.大型仪器设备的3D辅助装校装置，其特征在于包括:激光器(I)、光束整形系统(2)、光栅、单色傅立叶变换透镜(4)、频谱选择器(5)、波片￠)、单色变倍率镜头(7)、精密丝杠一(81)、精密导轨一(82)，所述激光器(I)、光束整形系统(2)、光栅、单色傅立叶变换透镜(4)、波片￠)、单色变倍率镜头(7)均位于精密丝杠一(81)和精密导轨一(82)上，光束整形系统(2)位于激光器(I)的后面；光栅位于光束整形系统(2)的后面，并使矩形光栅定位在单色傅立叶变换透镜(4)的前焦平面上；波片(6)位于单色傅立叶变换透镜(4)的后焦平面上，并定位于单色变倍率镜头(7)的前焦平面上。2.根据权利要求1所述的大型仪器设备的3D辅助装校装置，其特征在于，还包括:若采用平行光输出，则后续光路设置2块全反射镜，全反射镜一(91)位于单色变倍率镜头(7)后面，改变光束以垂直方向输出；全反射镜二(92)位于全反射镜一(91)后面；全反射镜一(91)和全反射镜二(92)，均位于精密丝杠二(83)和精密导轨二(84)上。3.根据权利要求2所述的大型仪器设备的3D辅助装校装置，其特征在于，所述光栅为矩形光栅(3)，波片与单色傅立叶变换透镜之间还设置有频谱选择器(5)。4.根据权利要求2所述的大型仪器设备的3D辅助装校装置，其特征在于，所述光栅为正弦光栅。5.根据权利要求2所述的大型仪器设备的3D辅助装校装置，其特征在于，小视场直接测量，由全反射镜二(92)直接输出正弦光强靶标图像即可；大视场测量，需要利用全反射镜二(92)在精密丝杠二(83)和精密导轨二(84)上进行视场扫描，并对输出的变形条纹进行视场拼接，扫描结果综合整体分析。6.根据权利要求2所述的大型仪器设备的3D辅助装校装置，其特征在于，若采用非平行光输出，则需要标定输出的正弦光强靶标图像波面，根据视场的范围，确定正弦光强靶标图像波面的面型及位置，输入系统测量，并利用确定的正弦光强靶标图像波面面型和位置，对输出数据进行修正。7.大型仪器设备的3D辅助装校方法，其特征在于，利用空间光学傅里叶分析方法，产生正弦光强靶标输出，投影至大型仪器设备表面，使用占空比精确控制制造的光栅，进行空间分频，结合频谱选择器，同级次频谱合成，利用波片将零频光能量转移到奇数次频谱，测量获得变形光栅条纹，辅以计算机内置标准变形光栅图像比较，指导大型精密...

【专利技术属性】
技术研发人员：任旭升，李县洛，腾霖，陈勇，
申请(专利权)人：中国航空工业第六一八研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61