[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

说明书

技术领域

本发明涉及高精度立式气浮转台自动配平装置及配平方法，属于转台配平技术领域。

背景技术

气浮转台配平系统被广泛应用于航空航天地面物理仿真试验、陀螺(惯导)标定、卫星有效载荷测试、实验室仿真系统等领域中。

传统的配平方法主要是针对卧式转台旋转部件的配平方法，卧式转台旋转部件配平主要利用偏心质量的重力振摆效应进行配平，振荡结束后在最高点安装配重块或在最低点进行打孔处理，对于不便于卧式安装的旋转部件无法利用此方法实现高精度配平。对于常用大载荷立式气浮转台，重心偏心造成的偏心力矩主要由对称安装和台面的水平度保证，干扰力矩相对于执行机构为小量，常忽略重力偏心力矩影响，或根据经验进行手动粗配平。而对于高精度立式气浮转台，其应用领域多为航空航天仿真试验，由于受干扰力矩影响较大，其重力偏心力矩不能忽略，由此对于简单、快速、高配平精度的配平系统提出了新的要求。

随着技术的发展，不断涌现的超高精度的加工制造设备、测量实验仪器、仿真实验系统等应用场景也对微干扰、超高精度气浮轴系提出了迫切需求，在工程中，气浮转台的微干扰、超高精度转台主要受限于气浮转台的高精度配平系统。

发明内容

本发明目的是为了解决立式气浮转台旋转部件因重心偏离旋转轴线而影响转台干扰力矩指标的问题，提供了一种高精度立式气浮转台自动配平装置及配平方法。

本发明所述高精度立式气浮转台自动配平装置，它包括有效载荷、载荷安装盘、x轴配平电机、x轴配重块、气浮轴、y轴配平电机、气浮转台主体、气浮转台基座、气浮转台高度调节支撑和y轴配重块，

载荷安装盘的上表面螺纹接口上固联有效载荷，载荷安装盘的下表面中心处固定连接气浮轴，气浮轴对应设置在气浮转台主体的上表面中心处，气浮转台主体的底面与气浮转台基座固定连接，气浮转台基座通过气浮转台高度调节支撑支撑；

载荷安装盘的下表面上x轴方向安装x轴配平电机和配重块，载荷安装盘的下表面上y轴方向安装y轴配平电机和y轴配重块；

x轴配平电机用于带动x轴配重块沿x轴方向移动，y轴配平电机用于带动y轴配重块沿y轴方向移动，以实现载荷安装盘所在XOY平面的重心配平。

x轴配平电机、x轴配重块与载荷安装盘的相互连接关系与y轴配平电机、y轴配重块与载荷安装盘的相互连接关系相同，

x轴配平电机、x轴配重块与载荷安装盘通过安装架实现相互连接，安装架包括固定板、三根电机支撑板、导向柱和螺柱，安装架的固定板固定在载荷安装盘下表面的外环圆周X轴方向上，

固定板、导向柱和两根电机支撑板形成方形框架，另一根电机支撑板连接在相对的固定板和导向柱之间，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轴配平电机固定在方形框架外侧边框的电机支撑板上，x轴配平电机的输出轴通过联轴器连接螺柱的一端，螺柱的另一端设置在方形框架内侧边框的电机支撑板上；在配重块设置区间内，x轴配重块通过螺纹与螺柱配合，实现x轴配重块沿导向柱的滑动。

气浮转台高度调节支撑为三个，沿气浮转台基座的下表面圆周方向均匀设置。

一种基于上述高精度立式气浮转台自动配平装置的高精度立式气浮转台自动配平方法，它包括以下自动调平的配平步骤：

步骤一：将x轴配重块和y轴配重块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：检测载荷安装盘的水平度，通过调节三个气浮转台高度调节支撑将载荷安装盘调至水平；

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

步骤四：使载荷安装盘在预设初速度下转动，载荷安装盘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与载荷安装盘轴心获得连线，载荷安装盘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的转动角速度，进行差分获得载荷安装盘的转动角加速度α，则载荷安装盘的偏心力矩T：T＝J·α；