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专利名称:
基于光杠杆的测角器件检定方法
作者: 程向明; 张益恭; 赵志军; 杨磊; 陈林飞; 苏婕; 王建成
专利号: ZL201310004883.9
专利申请号: CN201310004883.9
申请日期: 2013-01-07
申请(专利权)人: 中国科学院云南天文台
专利国别: 中国
专利类型: 发明
公开(公告)号: CN103063189A ; CN103063189B
公开日期: 2013-04-24
授权日期: 2015-01-14
分类号: G01B21/22
中文摘要: 基于光杠杆的测角器件检定方法,属于角度误差测量技术领域,为解决现有测角误差的检定器件昂贵、检定精度低的问题,本发明提供一种基于光杠杆的测角器件检定方法,包括以下步骤:步骤1:在检定台上安装下转台、上转台、平面镜、激光器、光电探测器和读数头,控制激光经平面镜反射后入射到光电探测器的靶面上;步骤2:采集起始点光斑图像数据;控制下转台带动上转台和平面镜旋转,反射光线偏转后入射到靶面上,采集被标定角度和角度增量的测量值;控制上转台反向旋转,反射光线反转后入射到靶面;计算角度增量的标准值序列;计算被标定角度的标准值序列。本发明方法检定设备简单,成本较低,提高了测角器件的精度。
主权项: 1.基于光杠杆的测角器件检定方法,其特征在于,包括以下顺序步骤: 步骤1:搭建检定装置,安装待检定测角器件,包括以下步骤: 在检定台上安装下转台,下转台由底座和下转盘构成,下转盘上的转轴套装在底座上 的滚动轴承上; 在下转盘上用转接法兰安装底部二维手动平移调节平台,在底部二维手动平移调节平 台上用转接法兰安装待检定测角器件的安装座; 将待检定测角器件呈水平放置安装在安装座上; 在安装座的顶部中央用转接法兰安装中部二维手动平移调节平台; 在中部二维手动平移调节平台上用转接法兰安装上转台; 通过调节底部二维手动平移调节平台、中部二维手动平移调节平台,使下转台、待检 定测角器件、上转台的旋转中心位于同一条竖直线上; 上转台由底座和上转盘构成,上转盘上的转轴套装在底座上的滚动轴承上; 在上转台上用转接法兰安装一维手动平移台; 在一维手动平移台上用转接法兰安装镜架,镜架上沿竖直方向设置有平面镜,通过调 节一维手动平移台,使平面镜的反射面与上转台的旋转中心位于同一平面内; 在检定台上安装激光器和光电探测器,使激光器和光电探测器与平面镜位于同一水平 面,使光电探测器的靶面平行于上转盘的旋转中心; 所述平面镜、激光器和光电探测器构成光杠杆; 在检定台上安装用于读取待检定测角器件的转角数值的读数头; 读数头和光电探测器均通过数据采集卡与数据处理器连接; 上转台和下转台的控制系统均与数据处理器连接; 控制激光器发出激光,使入射光线入射到平面镜的反射面上,与上转盘的旋转中心正 交,使激光的反射光线垂直入射到光电探测器的靶面上; 步骤2:控制下转台按相等的转角步长θ旋转,对待检定测角器件进行多步采样测量, 采集被标定角度序列βi和角度增量的测量值序列αi,包括以下步骤: 步骤2.1:采集光电探测器的靶面上的光斑图像数据,作为起始点光斑图像数据; 步骤2.2:采集被标定角度的读数值β,以及角度增量的测量值α,包括以下步骤: 通过数据处理器控制下转台的转轴按设定的转角步长θ旋转,其中θ=360°/n, n≥21600,下转台带动上转台和平面镜旋转,平面镜的反射光线偏转角度2θ后入射到同 一光电探测器的靶面上,得到终点光斑图像; 采集终点光斑图像数据,按照以下公式计算通过光杠杆测得的待检定测角器件的转角 增量值,作为角度增量的测量值α: α=arctan(δn/2D) 上式中的δn为起始点光斑图像到终点光斑图像的直线距离,D为光臂或光程,代表平 面镜与光电探测器的靶面之间的距离; 通过读数头采集待检定测角器件的转角读数值,作为被标定角度β; 步骤2.3:通过数据处理器控制上转台的转轴按设定的转角步长θ反向旋转,使上转 台上的平面镜的反射光线反转角度2θ后垂直入射到光电探测器的靶面上,完成一步采样测 量,返回到步骤2.1进行下一步采样测量; 步骤3:计算角度增量的标准值序列包括以下步骤: 当数据处理器控制下转台的转轴旋转一周,完成第n步采样测量后,得到被标定角度 序列βi和角度增量的测量值序列αi,按照以下公式计算角度增量的标准值序列: 上式中的αi为第i个角度增量的测量值,i为从1到n的所有正整数,为所有角 度增量的测量值的累加值; 步骤4:按照以下公式计算与被标定角度序列βi相对应的被标定角度的标准值序列φi: 上式中的i为从1到n的所有正整数,为第1至i步采样测量中计算得到的角度 增量的标准值序列的累加值。 2.根据权利要求1所述的基于光杠杆的测角器件检定方法,其特征在于: 在密闭、避光的室内搭建所述检定装置; 所述待检定测角器件为角度编码器、感应同步器、度盘、圆光栅或环光栅; 所述用于读取待检定测角器件的转角数值的读数头有两个以上,读数头在检定台上沿 待检定测角器件外周呈对径分布设置; 所述数据处理器为单片机或计算机; 所述光电探测器为可编程控制的CCD相机; 所述转角步长θ≤1角分,光臂D≥10m。
语种: 中文
内容类型: 专利
URI标识: http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/11988
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CN103063189A-基于光杠杆的测角器件检定方法-公开.PDF(814KB)专利--限制开放View 联系获取全文
CN103063189B-基于光杠杆的测角器件检定方法-授权.PDF(818KB)专利--限制开放View 联系获取全文

作者单位: 中国科学院云南天文台,云南省昆明市东郊凤凰山羊方凹369号

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程向明,张益恭,赵志军,等. 基于光杠杆的测角器件检定方法. ZL201310004883.9. 2013.
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