摘 要： 在装甲车辆总装过程中，对装配的基准点和基准线进行精密定位是关键，讨论以激光定向、光电检测及微位移等技术结合，实现可以在水平面内和垂直面内进行标线和标点的技术，回转角精度可控制在20″内，位移精度不超过1um，满足装甲车辆装配过程中标线和标点的技术要求，通过模拟实验以及对实验数据的分析，证明这种技术的可行性。
关键词： 装甲车；激光；微位移；定标
中图分类号：TQ330.4 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210107－01
目前，在国内某装甲车辆生产厂家，在车辆总装过程中，需要对装配的基准点和基准线进行精确定位。而市场上现有的标线和标点设备在功能上不能满足使用要求，在精度方面也远达不到装备生产的技术要求。因此，开发一种能进行水平面内和垂直面内标线和标点的设备是十分必要的。
1 定标原理
图1 定标原理框图
如图1所示，本文研究的用于装甲车辆装配过程中的定标系统主要由激光指向器、位置定位装置、方向定位装置及数据采集和显示系统等组成。
图2 系统结构示意图
系统工作原理如图2所示，激光指向器发出十字形光斑，光斑的水平线可用来标定水平方位，垂直线可用来标定垂直方位，十字中心交点可标定点位置。激光指向器可通过三维调整机构实现水平方向和垂直方向的连续扫描，同时通过微位移机构实现对点位置的精确标定。角度和线位移传感器适时将位置变化传输到数据显示系统，便于装配时判断和操作。
2 定标系统组成
2.1 总体结构及工作原理
系统总体结构如图3所示。主要包括方位运动及微调结构、线位移运动及微调结构。在车辆总装过程中，对装配的基准点和基准线进行定位时，系统通过蜗轮蜗杆6带动指向器在水平方向实现360°旋转，由俯仰结构5带动激光指向器俯仰扫描，通过锁紧装置3和微调机构2进行精确定位后，方位变化角度由角位移传感器4输出。同时，线性微位移结构使指向器整体线性移动到标定点位置，从而实现三维标点和标线的目的。
1-导轨；2-方向微调结构；3-锁紧结构；4-角位移传感器；5-俯仰结构；6-蜗轮蜗杆；7-点位置微动结构
图3 总体结构组成图
2.2 回转机构设计
回转机构主要采用的是蜗轮蜗杆传动，在第二章中我们提到蜗轮蜗杆传动平稳、结构紧凑、并且具有自锁性。如图4所示，当转动手轮的时，可带动蜗杆传动，从而带动主轴旋转。同时，主轴通过联轴器同轴角编码器相连，从而可以测出旋转角度。
图4 回转机构 图5 俯仰机构
2.3 俯仰机构设计
如图4所示，在转动手轮时，可以使得旋转平台转动。在俯仰机构中主要是通过三通套筒连接主轴和激光器，将激光器调整至大致的位置以后，通过锁紧装置和微调机构，将其固定和对准，从而达到标点和标线的目的。同样也是通过轴角编码器测得旋转角度的。
3 定标实验
利用高精度光电经纬仪对系统在水平方向的定标进行模拟实验，证明该技术可以满足装甲车装配基准定标要求。
3.1 实验设备及原理
图6 实验原理图
本实验应用2〞精度光电经纬仪、幕靶、定标系统完成测试。实验原理如图6，光电经纬仪与定标系统近距离放置，系统中心保持在同一水平线，幕靶代替装甲车，距离经纬仪中心6000mm，使定标系统激光光斑打在幕靶上，记录定标系统的显示角度θ1，由光电经纬仪瞄准光斑十字心，同时记录其角度值θ2。转动微调结构，使定标系统的角度θ2转过预期的方向位移角度α1，由光电经纬仪再次瞄准激光十字中心并记录其角度的θ1值的方向位移角度变化值α2。重复上述操作，记录6个光斑位置。计算定标系统方向定位误差：
（2）
实验数据如表1所示。
由测试结果可知，定位系统输出角位移值与实际测量值最大误差15〞，其主要原因在于光电经纬仪与定位指向系统旋转轴不共轴，引起的测角误差较大，但测试结果满足定标精度小于20〞的要求。
表1 实验数据
4 结论
该技术采用激光定向与典型结构相结合实现在水平方向和垂直方向连续扫描指向并能精确定位，可解决类似装甲车等高大、远距设备装配基准的定位难问题，具有推广应用的价值。
参考文献：
[1]李庆祥、王东生、李玉和，现代精密仪器设计，北京：清华大学出版社，2004.2.
[2]荣烈润，微位移机构综述，机电一体化，2005，2：6-11.
[3]马静华、葛运建、吴仲城等，一种二维微位移平台测量系统的研究，传感技术学报，2005，18（4）：739-744.
[4]王刚、徐颖、张传英，一种三维微位移操作器，实例分析与经验交流，2000（5）：35-39.
[5]左勇、刘梦夏、李伟，微位移测试系统设计，仪表技术与传感器，2005（12）：57-58.