一种提高精密伺服转台监控能力的方法及精密伺服转台与流程

1.本发明涉及安检技术领域，特别是涉及一种提高精密伺服转台监控能力的方法及精密伺服转台。


背景技术：

2.在科技领域，光电综合监视系统应用广泛。精密伺服转台为光电综合监视系统中的核心部件，对提高光电综合监视系统的监视能力具有显著影响作用。而伺服转台的u型架对精密伺服转台的性能有很大的影响，但是现有并没有有效的手段来对u型架加工情况进行评价。所以如何对u型架加工情况进行监控成为现在亟待需要解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种提高精密伺服转台监控能力的方法及精密伺服转台，以解决现有技术中不能有效对u型架加工情况进行监控的问题。
4.第一方面，本发明提供了一种提高精密伺服转台监控能力的方法，该方法包括：对精密伺服转台的u型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量；基于监控和测量结果，对所述u型架进行综合分析和评价，以提高所述精密伺服转台监控能力；其中，所述预设关键质量控制参数包括：所述u型架表面帧与帧之间图像拼接精度、轴系的倾角回转误差、轴系垂直误差、基准面的平整度、定位孔与基准面的垂直度、所述第一侧孔和所述第二侧孔的位置精度，以及所述第一侧孔和所述第二侧孔的孔端面与基准面的垂直度，所述基准面为以底座为基准的面。
5.可选地，所述对精密伺服转台的u型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量，包括：对所述u型架的基准面的粗糙度、所述基准面与所述定位孔的垂直度进行测量；工件装卡后尚未加工时，检查工件与台面的缝隙，当确定工件与台面的缝隙满足预设要求则进行下一步骤；以底座为基准，建立立体坐标系，检查所述第一侧孔和所述第二侧孔的位置精度，以及所述第一侧孔和所述第二侧孔的孔端面与基准面的垂直度；
6.可选地，所述对精密伺服转台的u型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量，包括：在所述基准面上建立立体坐标系xyz，所述基准面即为所述立体坐标系的xy面，以所述定位孔的圆心作为立体坐标系的原点，在所述立体坐标系内对所述预设关键质量控制参数进行监控和测量。
7.可选地，所述方法还包括：通过所述立体坐标系对机床的精度进行评价，以确保所述第一侧孔和所述第二侧孔的加工精度，且加工基准、装配基准以及测量基准均采用同一基准。
8.可选地，基准面的平面度≤0.015mm；定位孔与基准面的垂直度≤0.02mm。
9.可选地，所述第一侧孔和所述第二侧孔的位置偏差应≤0.02mm；
10.可选地，所述基于监控和测量结果，对所述u型架进行综合分析，包括：根据所述基准面的平面度数据，计算σ标准偏差判断机床主轴或刀杆刚性情况；根据所述定位孔与所述
基准面的垂直度数据，计算σ标准偏差判断机床的精度；装卡后所述第一侧孔和所述第二侧孔与端面的垂直度，在与所述基准面加工的数据对比后，分析判断装卡的精度；基于所述第一侧孔和所述第二侧孔的位置精度直接分析评价零件的精度，是否达到预期的结果。
11.可选地，基于监控和测量结果，对所述精密伺服转台进行评价，包括：根据指标实现的情况、转台装配的过程能力、零件结构对转台质量的影响点，对所述精密伺服转台进行评价。
12.可选地，对所述u型架进行综合分析和评价之后，所述方法还包括：计算所述u型架各个预设关键质量控制参数的标准偏差、极大/小值以及过程能力，并与不同u型架结构以及俯仰轴系与方位轴系进行对比，以对所述u型架进行综合分析和评价，最终提高所述精密伺服转台监控能力。
13.第二方面，本发明提供了一种精密伺服转台，该精密伺服转台包括上述任一种方法改进后制备的u型架。
14.本发明至少具有以下的有益效果：
15.本发明通过对精密伺服转台的u型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量，并基于监控和测量结果，对所述u型架进行综合分析和评价，以提高所述精密伺服转台监控能力，也即本发明是监控并分析u型架镗床的状态，以确定其精度是否满足加工产品的要求，进而提高精密伺服转台的监控能力。
16.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
17.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
18.图1是本发明实施例提供的精密伺服转台的结构示意图；
19.图2是本发明实施例提供的u型架的结构示意图；
20.图3是本发明实施例提供的利用光学自准直原理测量回转轴线倾角回转误差的测量系统的结构示意图；
21.图4是本发明实施例提供的倾角回转精度和轴线垂直精度测量示意图；
22.附图说明：1u型架、2基准面、3定位孔、4左侧孔、5右侧孔。
具体实施方式
23.本发明实施例针对现有技术中不能有效对u型架加工情况进行监控的问题，本发明通过对精密伺服转台的u型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量，并基于监控和测量结果，对所述u型架进行综合分析和评价，以提高所述精密伺服转台监控能力，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
24.实施例一
25.本发明第一实施例提供了一种提高精密伺服转台监控能力的方法，如图1和图2所示，本发明实施例通过对精密伺服转台的u型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量；基于监控和测量结果，对所述u型架进行综合分析和评价，以提高所述精密伺服转台监控能力；其中，本发明实施例所述预设关键质量控制参数包括：所述u型架表面帧与帧之间图像拼接精度、轴系的倾角回转误差、轴系垂直误差、基准面的平整度、定位孔与基准面的垂直度、所述第一侧孔和所述第二侧孔的位置精度，以及所述第一侧孔和所述第二侧孔的孔端面与基准面的垂直度，所述基准面为以底座为基准的面。
26.其中，本发明实施例是在u型架上设置一个感光照相机，用以拍摄u型架360度的图像，共360帧图像，然后比较每一帧之间图像拼接精度，以确定u型架整体的平整度。
27.总体来说，本发明实施例是对精密伺服转台的u型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量，并基于监控和测量结果，对所述u型架进行综合分析和评价，以最终提高所述精密伺服转台监控能力。
28.本发明的关键质量控制点如表1、表2所示：
29.表1功能要求转化为技术要求
[0030][0031]
表2技术要求转化为关键控制点
[0032][0033]
其中，本发明实施例所述的第一侧孔为左侧孔，或者也可以简称为左孔，第二侧孔为右侧孔，或者也可以简称为右孔。
[0034]
本发明实施例所述对精密伺服转台的u型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量，包括：对所述u型架的基准面的粗糙度、所述基准面与所述定位孔的垂直度进行测量，即在所述基准面上建立立体坐标系xyz，所述基准面即为所述立体坐标系的xy面，以所述定位孔的圆心作为立体坐标系的原点，在所述立体坐标系内对所述预设关键质量控制参数进行监控和测量。工件装卡后尚未加工时，检查工件与台面的缝隙，当确定工件与台面的缝隙满足预设要求则进行下一步骤；以底座为基准，建立立体坐标系，检查所述第一侧孔和所述第二侧孔的位置精度，以及所述第一侧孔和所述第二侧孔的孔端面与基准面的垂直度；
[0035]
具体实施时，本发明实施例中，是通过所述立体坐标系对机床的精度进行评价，以确保所述第一侧孔和所述第二侧孔的加工精度，且加工基准、装配基准以及测量基准均采用同一基准。
[0036]
本发明通过将加工基准、装配基准以及测量基准均采用同一基准能够最大程度上保证u型架的加工精度，进而提高所述精密伺服转台监控能力。
[0037]
具体来说，本发明实施例的基准面的平面度≤0.015mm；定位孔与基准面的垂直度≤0.02mm，且所述第一侧孔和所述第二侧孔的位置偏差≤0.02mm；
[0038]
当然，在具体实施时，本领域技术人员也可以根据实际需要来设置其他的数值，本发明对此不作具体限定。
[0039]
本发明实施例中，所述基于监控和测量结果，对所述u型架进行综合分析，包括：根据所述基准面的平面度数据，计算σ标准偏差判断机床主轴或刀杆刚性情况；根据所述定位孔与所述基准面的垂直度数据，计算σ标准偏差判断机床的精度；装卡后所述第一侧孔和所述第二侧孔与端面的垂直度，在与所述基准面加工的数据对比后，分析判断装卡的精度；基于所述第一侧孔和所述第二侧孔的位置精度直接分析评价零件的精度，是否达到预期的结果。最后根据指标实现的情况、转台装配的过程能力、零件结构对转台质量的影响点，对所述精密伺服转台进行评价。然后再计算所述u型架各个预设关键质量控制参数的标准偏差、极大/小值以及过程能力，并与不同u型架结构以及俯仰轴系与方位轴系进行对比，以对所述u型架进行综合分析和评价，最终提高所述精密伺服转台监控能力。
[0040]
总体来说，本发明要解决的技术问题是：精密伺服转台生产中关键控制点未提前识别，加工过程工序未得到有效控制，造成后续转台装调困难使产品以满足指标要求。基于此，本发明针对精密伺服转台在生产、检测过程中关键件、关键控制点的识别、确认；工艺路线的优化；关键件测量和评价方法的策划；方位轴系与俯仰轴系结构的对比分析进行总结研究归纳，以最终提高所述精密伺服转台监控能力。
[0041]
详细来说，精密伺服转台作为光电综合监视系统的重要组成，精密伺服转台分为方位轴系和俯仰轴系，通过两个轴系的转动，对空间进行监视。该测试评价系统包括：
[0042]
(1)关键特性的分析和确定，即采用质量功能展开法对精密转台的零件进行分析和评价关键质量控制参数的确认；(2)转台精度加工控制措施；(3)转台精度监控和测量方案；(4)统计数据分析评价方案；(5)产品符合性分析、评价；通过“转台质量监控、评价系统”实施，从而得到符合要求，一致性的产品。
[0043]
具体实施时，本发明实施例加工设备选择的是坐标卧镗床，关键过程是基准的加工过程中基准面和定位孔的加工采用一次装卡，且装卡过程中应确保安装基面无铁屑，装卡、固定可靠；对孔、端面加工过程采用一侧的孔与端面，一次装卡加工；旋转180度后加工另一侧孔与端面。
[0044]
由于“基准面”是安装基准，所以要求加工装卡以“基准面”为基准，定位加工；同时测量时，也应以“基准面”为基准，进行测量；确保加工、测量、安装的基准重合，避免转换基准造成的误差；
[0045]
本发明的精加工部分的工艺路线包括：基准的加工—装卡—孔、端面的精加工—表面处理—装配—检测。
[0046]
本发明实施例统计数据分析评价方案如表3所示。
[0047]
表3监控的时机、内容、方法对照表
[0048]
时机内容基准要素加工后基准面的粗糙度、基准面与定位孔的垂直度装卡过程工件装卡后，尚未加工时，用塞尺检查工件与台面的缝隙孔、端面加工后建立坐标系，检查孔的坐标位置精度；端面与基准面垂直度
[0049]
方法：建立坐标系的方法在基准面上建立坐标系，x、y、z以定位孔在基准面上圆的圆心，在基准面上的投影点为圆心；根据图纸要求，基准面的平面度应≤0.015mm；定位孔与
基准面的垂直度应≤0.02mm，评价孔的位置精度坐标的偏差应≤0.02mm。
[0050]
首先应先评价装卡在镗床后第一个加工的孔，通过检测孔的坐标位置和孔与端面的垂直度来确认机床自身的精度和刀杆的刚性。然后将被加工的产品横向旋转180
°
，再加工第二个孔，通过检测孔的坐标位置和孔与端面的垂直度的来确认镗床的回转精度。
[0051]
u型架的基准面、定位孔、左/右侧孔如图2所示。
[0052]
在基准面上建立坐标系，x、y、z，以定位孔在基准面上圆的圆心，在基准面上的投影点为坐标原点；
[0053]
本发明实施例的监控的内容和方法主要包括：监控基准的精度：基准面的平面度应≤0.015mm；定位孔与基准面的垂直度应≤0.02mm。监控孔的位置精度：(需要在基准满足预期结果的情况下进行评价)孔的位置坐标的偏差应≤0.02mm；监控的时机、内容，监控的顺序、检测内容、监控的项目见表3和表4；评价的方式：采用递进的方式，逐层、逐过程的分别评价，剥离、分解重叠的影响因素。
[0054]
表4监控顺序、检测内容、监控的项目
[0055][0056]
本发明实施例对统计数据分析评价的方案包括：
[0057]
加工的分析和评价，其中分析和评价的内容：1)基准面的平面度数据，计算σ标准偏差可以判断机床主轴或刀杆刚性情况；2)定位孔与基准面的垂直度数据，计算σ标准偏差可以判断机床的精度；3)装卡后首先加工的孔与端面的垂直度，在与基准面加工的数据对比后，排除机床因素后，可以分析判断装卡的精度；4)左右孔的位置精度，可以直接分析评价零件的精度，是否达到预期的结果。
[0058]
分析和评价的原则为：是建立在应用过程方法的基础上；首先确定过程的先后顺序、确定过程的预期结果；按过程的先后顺序，排查和确认过程的能力；目的：避免影响因素的重叠、叠加，增加分析的难度和不确定性；
[0059]
采用孔坐标位置的方法：是为了避免采用同轴度/平行度评价时，基准要素或被测要素长度太短，造成的测量误差，产生误判；通过坐标位置精度，可以方便的发现和评价加工过程中的问题。
[0060]
本发明对产品装配后，分析方法和评价的评价的内容包括：指标实现的情况；评价转台装配的过程能力；识别出转台加工中的薄弱环节，寻找改进的切入点；识别出零件结构对转台质量的影响点。
[0061]
评价的方法：1)计算标准偏差、极大/小值、过程能力；2)不同结构进行对比；3)不同制造商进行对比；4)俯仰轴系与方位轴系进行对比。
[0062]
本发明实施例对产品符合性分析、评价中倾角回转精度和轴线垂直精度是依据：gjb 1801-93《惯性技术测试设备主要性能试验方法》，倾角回转精度的测试是将光管和伺服转台放置在同一基础上，调整光管位置使光轴与被测轴线对准；轴线垂直精度的测试是采用转台两正交的俯仰轴线和俯仰轴线的垂直误差θ进行评价；在倾角回转精度测试后，分
别测量转台俯仰轴线(轴线1)相对于转台方位轴线(轴线2)为0
°
和180
°
位置时的θi，经过公式计算，得出转台两正交的俯仰轴线和方位轴线的垂直误差θ。测试过程如图3和图4所示。
[0063]
本发明实施例对俯仰轴系/方位轴系的倾角回转误差如表5所示：
[0064]
表5俯仰轴系/方位轴系倾角回转误差对比表
[0065][0066]
从表5可以看出：方位轴系的指标优于俯仰轴系；俯仰轴系的最大值小于规定值，符合要求；且俯仰轴系的过程能力指数大于1。
[0067]
本发明实施例的轴线垂直度误差如表6所示，从表6可以看出：最大值小于规定值，符合要求，过程能力指数大于1。
[0068]
表6轴线垂直度误差数据统计表
[0069]
轴线垂直度误差20"最大值max"17.25最小值min"5.00平均值"10.04标准偏差σ3.01过程能力cp1.11
[0070]
本发明实施例中数据统计分析包括：精度上，方位轴系好于俯仰轴系；数据的离散性上：方位轴系好于俯仰轴系；平均值：方位轴系好于俯仰轴系。
[0071]
本发明实施例中结构组成如图1所示：俯仰轴系组成：左/右+中罩，方位轴系：方位主轴。
[0072]
本发明实施例中由于结构组成不同，影响俯仰轴系的因素比方位轴系多；俯仰轴系的精度，受中罩变形的影响比较大。
[0073]
总体上，提高加工精度的途径包括：质量改进的切入点，优化工艺路线
[0074]
1、质量改进切入点：俯仰轴系的u型架零件：表面处理之前和处理之后，进行了检测对比，发现孔的端面，即左侧孔端面和右侧孔端面与孔的垂直度变化比较大；经过分析得出：这是由于表面处理时，需要进行加热烘干，造成零件变形；
[0075]
2、措施：优化工艺路线：在分析得出结论后，采取优化工艺路线的措施：
[0076]
1)表面处理前，预留精加工的余量；
[0077]
2)表面处理后，一次装卡，加工孔及端面。优化后的工艺路线：基准的加工—装卡—孔、端面的半精加工—表面处理—精加工—装配—检测
[0078]
通过对采取优化工艺路线前/后，装配转台的俯仰轴系的倾角回转误差数据的统计分析数据见表7，其效果：数据离散度大幅度减小；产品的一致性得到提高；回转倾角误差的最大值下降了41.6％；回转倾角误差的离散性减低了51.5％；过程能力指数提高了2倍。
[0079]
表7措施对比表
[0080][0081]
从测量后的数据统计，可以看出：经过“转台质量监控、评价系统”的实施应用，产品符合性达到要求；
[0082]
从标准偏差σ，可以看出离散性处于比较好的水平；过程的波动得到了较好的控制；产品的一致性达到预期的结果；过程能力指数在1以上；
[0083]
利用数据统计分析，寻找到了质量改进的切入点，成功的实施质量改进。
[0084]
利用“转台质量监控、评价系统”对转台的生产、装配实施监控和评价目的：确保产品的符合性；确保过程的能力；控制过程的波动；确定并选择改进机会。
[0085]
在策划“转台质量监控、评价系统”时：采用质量功能展开法，将功能要求，展开成生产过程中需要控制的关键特性；采用过程方法，上道工序输出是下道工序的输入，强调过程输出的符合性，将分析复杂问题时的关联性进行分解、分化，降低分析问题的难度；采用风险的思维，强调预防控制；对控制措施，通过分析评价系统，评价措施的有效性，和可接受的程度；采用质量工具，数据统计技术、过程能力指数、标准偏差，判定可接受的程度；采用pdca循环的方法，不断寻找质量改进的切入点，实施改进；采用过程控制的方法，围绕过程能力、过程波动，实施有效的监控、评价和改进。
[0086]
实施例二
[0087]
本发明实施例提供了一种精密伺服转台，该精密伺服转台包括本发明第一实施例中任一种所述方法改进后制备的u型架。本发明通过对u型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量，并基于监控和测量结果，对所述u型架进行综合分析和评价，最终提高所述精密伺服转台监控能力。本发明实施例中u型架的相关内容可以参照实施例一进行理解，在此不做详细赘述。
[0088]
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

技术特征：
1.一种提高精密伺服转台监控能力的方法，其特征在于，包括：对精密伺服转台的u型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量；基于监控和测量结果，对所述u型架进行综合分析和评价，以提高所述精密伺服转台监控能力；其中，所述预设关键质量控制参数包括：所述u型架表面帧与帧之间图像拼接精度、轴系的倾角回转误差、轴系垂直误差、基准面的平整度、定位孔与基准面的垂直度、所述第一侧孔和所述第二侧孔的位置精度，以及所述第一侧孔和所述第二侧孔的孔端面与基准面的垂直度，所述基准面为以底座为基准的面。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对精密伺服转台的u型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量，包括：对所述u型架的基准面的粗糙度、所述基准面与所述定位孔的垂直度进行测量；工件装卡后尚未加工时，检查工件与台面的缝隙，当确定工件与台面的缝隙满足预设要求则进行下一步骤；以底座为基准，建立立体坐标系，检查所述第一侧孔和所述第二侧孔的位置精度，以及所述第一侧孔和所述第二侧孔的孔端面与基准面的垂直度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对精密伺服转台的u型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量，包括：在所述基准面上建立立体坐标系xyz，所述基准面即为所述立体坐标系的xy面，以所述定位孔的圆心作为立体坐标系的原点，在所述立体坐标系内对所述预设关键质量控制参数进行监控和测量。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过所述立体坐标系对机床的精度进行评价，以确保所述第一侧孔和所述第二侧孔的加工精度，且加工基准、装配基准以及测量基准均采用同一基准面。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基准面的平面度≤0.015mm；定位孔与基准面的垂直度≤0.02mm。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一侧孔和所述第二侧孔的位置偏差≤0.02mm。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于监控和测量结果，对所述u型架进行综合分析，包括：根据所述基准面的平面度数据，计算σ标准偏差判断机床主轴或刀杆刚性情况；根据所述定位孔与所述基准面的垂直度数据，计算σ标准偏差判断机床的精度；装卡后所述第一侧孔和所述第二侧孔与端面的垂直度，在与所述基准面加工的数据对比后，分析判断装卡的精度；基于所述第一侧孔和所述第二侧孔的位置精度直接分析评价零件的精度，是否达到预期的结果。8.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，基于监控和测量结果，对所述精密伺服转台进行评价，包括：根据指标实现的情况、转台装配的过程能力、零件结构对转台质量的影响点，对所述精
密伺服转台进行评价。9.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，对所述u型架进行综合分析和评价之后，所述方法还包括：计算所述u型架各个预设关键质量控制参数的标准偏差、极大/小值以及过程能力，并与不同u型架结构以及俯仰轴系与方位轴系进行对比，以对所述u型架进行综合分析和评价，最终提高所述精密伺服转台监控能力。10.一种精密伺服转台，其特征在于，该精密伺服转台包括权利要求1-9中任一所述的方法制备的u型架。

技术总结
本发明公开了一种提高精密伺服转台监控能力的方法及精密伺服转台，本发明通过对精密伺服转台的U型架的预设关键质量控制参数进行监控和测量，并基于监控和测量结果，对所述U型架进行综合分析和评价，以提高所述精密伺服转台监控能力，也即本发明是监控并分析U型架镗床的状态，以确定其精度是否满足加工产品的要求，进而提高精密伺服转台的监控能力。进而提高精密伺服转台的监控能力。进而提高精密伺服转台的监控能力。


技术研发人员：杜仉军 庞溥 彭燕鸿
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十一研究所
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/3/7