[发明专利]高精度立式气浮转台自动配平装置的自动配平方法

权利要求书

1.一种高精度立式气浮转台自动配平装置的自动配平方法，所述自动配平装置包括有效载荷(1)、载荷安装盘(2)、x轴配平电机(3)、x轴配重块(4)、气浮轴(5)、y轴配平电机(6)、气浮转台主体(7)、气浮转台基座(8)、气浮转台高度调节支撑(9)和y轴配重块(10)，

载荷安装盘(2)的上表面螺纹接口上固联有效载荷(1)，载荷安装盘(2)的下表面中心处固定连接气浮轴(5)，气浮轴(5)对应设置在气浮转台主体(7)的上表面中心处，气浮转台主体(7)的底面与气浮转台基座(8)固定连接，气浮转台基座(8)通过气浮转台高度调节支撑(9)支撑；

载荷安装盘(2)的下表面上x轴方向安装x轴配平电机(3)和x轴配重块(4)，载荷安装盘(2)的下表面上y轴方向安装y轴配平电机(6)和y轴配重块(10)；

x轴配平电机(3)用于带动x轴配重块(4)沿x轴方向移动，y轴配平电机(6)用于带动y轴配重块(10)沿y轴方向移动，以实现载荷安装盘(2)所在XOY平面的重心配平；

其特征在于，所述自动配平方法包括以下自动调平的配平步骤：

步骤一：将x轴配重块(4)和y轴配重块(10)分别移动到其行程的中间位置，然后利用三维建模模块建立转动模型，于该转动模型中赋予配平装置的密度属性，并获得配平装置的转动惯量J；

步骤二：检测载荷安装盘(2)的水平度，通过调节三个气浮转台高度调节支撑(9)将载荷安装盘(2)调至水平；

步骤三：调节一个气浮转台高度调节支撑(9)，使载荷安装盘(2)的对应位置为载荷安装盘(2)水平方位的最低点，测量载荷安装盘(2)的当前转台倾角

步骤四：使载荷安装盘(2)在预设初速度下转动，载荷安装盘(2)的当前重心在靠近水平方位的最低点处振荡，振荡稳定后，连接该一个气浮转台高度调节支撑(9)与载荷安装盘(2)轴心获得连线，载荷安装盘(2)的当前重心在所述连线上；

步骤五：测量当前重心所在的所述连线与XOY平面内y轴的之间的角度值θ，同时测量载荷安装盘(2)的转动角速度，进行差分获得载荷安装盘(2)的转动角加速度α，则载荷安装盘(2)的偏心力矩T：T＝J·α；

x轴配重块(4)和y轴配重块(10)的质量均记为m，则使偏心力矩T'为x轴配平电机(3)和y轴配平电机(6)的配平力矩，l为当前重心与载荷安装盘(2)轴心的连线距离，将配平力矩T'分解到x轴配平电机(3)和y轴配平电机(6)，则x轴配平电机(3)控制x轴配重块(4)向x轴正向移动距离△lx为：△lx＝lsinθ，y轴配平电机(6)控制y轴配重块(10)向y轴正向移动距离△ly：△ly＝lcosθ；

步骤六：实时测量获得载荷安装盘(2)的偏心力矩T，以通过x轴配平电机(3)和y轴配平电机(6)的控制实现对相应配重块的移动距离的实时控制；当偏心力矩T达到预设阈值，实现气浮转台的自动配平。

2.根据权利要求1所述的自动配平方法，其特征在于，x轴配平电机(3)、x轴配重块(4)与载荷安装盘(2)的相互连接关系与y轴配平电机(6)、y轴配重块(10)与载荷安装盘(2)的相互连接关系相同，

x轴配平电机(3)、x轴配重块(4)与载荷安装盘(2)通过安装架实现相互连接，安装架包括固定板(11)、三根电机支撑板(12)、导向柱(13)和螺柱(14)，安装架的固定板(11)固定在载荷安装盘(2)下表面的外环圆周X轴方向上，

固定板(11)、导向柱(13)和两根电机支撑板(12)形成方形框架，另一根电机支撑板(12)连接在相对的固定板(11)和导向柱(13)之间，将方形框架分成外侧的配平电机固定区间和内侧的配重块设置区间，在配平电机固定区间内，x轴配平电机(3)固定在方形框架外侧边框的电机支撑板(12)上，x轴配平电机(3)的输出轴通过联轴器连接螺柱(14)的一端，螺柱(14)的另一端设置在方形框架内侧边框的电机支撑板(12)上；在配重块设置区间内，x轴配重块(4)通过螺纹与螺柱(14)配合，实现x轴配重块(4)沿导向柱(13)的滑动。

3.根据权利要求1或2所述的自动配平方法，其特征在于，气浮转台高度调节支撑(9)为三个，沿气浮转台基座(8)的下表面圆周方向均匀设置。

4.根据权利要求1所述的自动配平方法，其特征在于，自动调平的配平步骤还包括步骤七：自动配平后，测量载荷安装盘(2)的水平度，调节相应的气浮转台高度调节支撑(9)，将载荷安装盘(2)调至水平。

5.根据权利要求1或4所述的自动配平方法，其特征在于，在所述自动调平的配平步骤发生以前，先进行气浮转台的手动配平步骤：

步骤1：将x轴配重块(4)和y轴配重块(10)分别移动到其行程的中间位置，然后利用三维建模模块建立转动模型，于该转动模型中赋予配平装置的密度属性，并获得配平装置的转动惯量J；

步骤2：检测载荷安装盘(2)的水平度，通过调节三个气浮转台高度调节支撑(9)将载荷安装盘(2)调至水平；

步骤3：调节一个气浮转台高度调节支撑(9)，使载荷安装盘(2)的对应位置为载荷安装盘(2)水平方位的最低点，测量载荷安装盘(2)的当前转台倾角

步骤4：使载荷安装盘(2)在预设初速度下转动，载荷安装盘(2)的当前重心在靠近水平方位的最低点处振荡，振荡稳定后，连接该一个气浮转台高度调节支撑(9)与载荷安装盘(2)轴心获得连线，载荷安装盘(2)的当前重心在所述连线上；

步骤5：测量当前重心所在的所述连线与XOY平面内y轴的之间的角度值θ，同时测量载荷安装盘(2)的转动角速度，进行差分获得载荷安装盘(2)的转动角加速度α，则载荷安装盘(2)的偏心力矩T：T＝J·α；

在载荷安装盘(2)上表面上放置手动配重块，使手动配重块的质量M与安装位置距离载荷安装盘(2)轴心的距离L满足：并且手动配重块位于气浮转台高度调节支撑(9)与载荷安装盘(2)轴心连线的反向延长线上，该反向延长线位于当前重心所在象限的对侧象限内；手动配平完成，进入自动调平的配平。