高精度跟踪架通用轴系匹配及消差方法研究

【摘要】：随着科学技术的发展，光电仪器日趋多样化，一批机动性强、小型化的光电测量仪器得以出现。跟踪架是光电测量仪器的核心部件，是捕获、跟踪、瞄准和发射系统的光机结构基础，中小型光电仪器要求跟踪架结构简单、生产成本低、周期短，且具有高精度，而轴系则是决定跟踪架整体精度的关键部件。 本文针对如何满足中小型跟踪架需求的问题，开展高精度跟踪架通用轴系匹配及精化方法研究，主要工作如下： 通过对现有跟踪架的轴系结构模式分析，基于中小型跟踪架的特点和主要技术指标，提出了采用标准滚动轴承替代现有研磨轴承的通用轴系方案；重点分析了标准滚动轴承在加工制造过程中误差的形成及遵循的规律，为消差方法的提出奠定基础。 详细研究了轴系平移误差和角晃动误差对光电仪器精度的影响，找出影响通用轴系回转精度的各项误差源，在此基础上给出变轴线角晃动误差为轴线平移误差的消差方法。 设计与跟踪架通用轴系结构相似的水平轴系试验平台，依据自准直测量原理，构建了轴系晃动量测量的实验方案。 对测量数据进行傅立叶谐波分析，分离出影响轴系精度的各项误差，找出影响轴系精度的主要误差为轴承内圈的径向跳动误差；通过对五组测量结果进行处理和分析，得出轴系精度在轴承内圈最大径向跳动方向同向安装时较反向安装提高1倍以上，验证了消差方法的可行性。采用P5级深沟球轴承61910的通用轴系，消差后的角晃动精度能够达到3″以内。因此，采用通用轴系的跟踪架能够满足中小型光电仪器对跟踪架轴系的要求。