CN102879032A - 测角精度动态测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测角精度动态测量装置，包括联轴节、速率陀螺仪、载物台、驱动装置、数据采集电路、时统以及数据处理计算机；载物台套装在联轴节上；速率陀螺仪设置在载物台上；待测测角仪器设置在联轴节的顶部；驱动装置带动联轴节转动；联轴节带动待测测角仪器以及速率陀螺仪同步转动；数据采集电路分别与速率陀螺仪、待测测角仪器以及码时统相连；数据采集电路电性接入数据处理计算机。本发明提供了一种可对光电编码器的测角误差进行动态检测、自动化程度高、测量效率高以及测量重复性好的测角精度动态测量装置。

Description

测角精度动态测量装置

技术领域

本发明属于光学领域，涉及一种测量装置，尤其涉及一种用于光电编码器在测量角度时的测角精度动态测量装置。

背景技术

光电编码器是一种以高精度计量圆光栅为位移基准、以光栅莫尔条纹技术为基础、将空间角位移转换为数字信息的精密数字角度传感器。用它可实现角度位移、直线位移、速度、加速度及其它物理量的精确测量。与其它同类用途的传感器相比，光电编码器具有高分辨力、高精度、高智能化、无接触测量、使用可靠、易于维护等优点，因此被广泛应用于国防、工业、生物工程和科技领域的精密测量和实时控制系统中。

随着科学技术的进步，对光电编码器的测量精度、分辨率、小型化、可靠性及环境适应性提出了更高的要求。如何对光电编码器精度进行准确、快速的测量，特别是对光电编码器在复杂和恶劣环境下的精度进行测量，成为日益突出的重要问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可对光电编码器的测角误差进行动态检测、自动化程度高、测量效率高以及测量重复性好的测角精度动态测量装置。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种测角精度动态测量装置，其特殊之处在于：所述测角精度动态测量装置包括联轴节、速率陀螺仪、载物台、驱动装置、数据采集电路、时统以及数据处理计算机；所述载物台套装在联轴节上；所述速率陀螺仪设置在载物台上；待测测角仪器设置在联轴节的顶部；所述驱动装置带动联轴节转动；所述联轴节带动待测测角仪器以及速率陀螺仪同步转动；所述数据采集电路分别与速率陀螺仪、待测测角仪器以及码时统相连；所述数据采集电路电性接入数据处理计算机。

上述待测测角仪器的主轴通过联轴节设置在载物台上。

上述速率陀螺仪的敏感轴与载物台表面垂直。

上述载物台表面与联轴节的轴向相垂直。

上述待测测角仪器是光电编码器、多齿分度台、速率转台或光电经纬仪。

上述时统是IRIG-B码时统。

本发明的优点是：

本发明提供了一种测角精度动态测量装置，该装置将被检测光电编码器主轴通过联轴节与载物台相连接，载物台表面与联轴节垂直，速率陀螺仪固定在载物台上，速率陀螺敏感轴与载物台表面垂直；驱动装置带动联轴节转动，连轴节带动被检测光电编码器和速率陀螺仪同步转动，数据采集电路同时采集被检测光电编码输出角度信息、IRIG-B码时统输出的时间信息以及速率陀螺仪输出的角速度信息，送入数据处理计算机应用程序，由计算机应用程序完成编码器测角精度的计算和显示。本发明可以实现光电编码器的测角误差的动态检测；其自动化程度高，测量效率高，测量重复性好，测量精度受速率陀螺仪精度、采样率影响；可以实现光电编码器不同工作状态下测角精度的动态检测，即：可通过设置驱动装置的工作参数使被检测光电编码器以不同工作角速度和角加速度工作，测量相应工作状态下的测角精度；可以实现光电编码器任意多个角度的误差测量；可以实现光电编码器在高低温箱及真空试验箱内测角误差的测量。因为本发明工作过程中不需要人为手动转动编码器，因此可以放置在高低温箱及真空试验箱内，完成高低温及真空环境下光电编码器测角精度的测量。可以实现以光电编码器为核心测量元件的稳速系统的速率平稳性测试；同时，同样可用于其它测角元件（如圆感应同步器、旋变等）测角精度的动态检测；还可以用于以编码器为核心的各种测角仪器精度的测量，如多齿分度台、速率转台、光电经纬仪等仪器精度的检测。

附图说明

图1是本发明所提供的测角精度动态测量装置的框架结构示意图；

其中：

1-待测测角仪器、2-联轴节、3-速率陀螺仪、4-固定支架、5-驱动装置、6-码时统、7-数据采集电路、8-数据处理计算机、9-载物台。

具体实施方式

参见图1，本发明提供了一种测角精度动态测量装置，该装置包括联轴节2、速率陀螺仪3、载物台9、驱动装置5、数据采集电路7、时统6以及数据处理计算机8；载物台9套装在联轴节2上；速率陀螺仪3设置在载物台9上；待测测角仪器1设置在联轴节2的顶部；驱动装置5带动联轴节2转动；联轴节2带动待测测角仪器1以及速率陀螺仪3同步转动；数据采集电路7分别与速率陀螺仪3、待测测角仪器1以及时统6相连；数据采集电路7电性接入数据处理计算机8。联轴节2、速率陀螺仪3、载物台9、时统6以及驱动装置5形成数据产生单元；数据采集电路7以及数据处理计算机8形成数据采集及处理单元；其中数据采集电路7可以是电学领域中常用的各种数据采集电路7，均可以用于本发明中。驱动装置5可以是现有技术中任何一种用于驱动的装置，例如电机，减速电机，马达等。

速率陀螺仪3的敏感轴与载物台9表面垂直，载物台9表面与联轴节2的轴向相垂直；时统6是IRIG-B码时统。

基于本发明的思路，待测测角仪器1不仅是光电编码器，它可以是任何一种测角元件（如圆感应同步器、旋变），同时还可以扩展为多齿分度台、速率转台或光电经纬仪等以编码器、感应同步器、旋变为核心的各种具有角度测量功能的仪器的测角精度的测量。

测量系统主要由：被检测光电编码器1、联轴节2、速率陀螺仪3、固定支架4、驱动装置5、IRIG-B码时统6、数据采集电路7、数据处理计算机8、载物台9组成。

本发明的工作原理是：

待测测角仪器1的主轴通过联轴节2与载物台9相连接，载物台9表面与联轴节2垂直，速率陀螺仪3固定在载物台9上，速率陀螺敏感轴与载物台9表面垂直。驱动装置5带动联轴节2转动，连轴节带动被检测光电编码器和速率陀螺仪3同步转动，数据采集电路7同时采集被检测光电编码输出角度信息、IRIG-B码时统6输出的时间信息以及速率陀螺仪3输出的角速度信息，送入数据处理计算机8应用程序，由计算机应用程序完成编码器测角精度的计算和显示。

计算方法如下：

（1）按公式（1）将速率陀螺仪输出的角速度对时间积分得到角度测量值x₀；

$x_0=\underset{t=0}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{\ω}\left(t\right)\mathrm{dt}---\left(1\right)$

式中ω(t)——速率陀螺仪t时刻输出的角速度；

x₀——0~t时间段内速率陀螺仪测得驱动装置转动的角度。

以该计算值作为相对真值，采用比较法检定被检测光电编码器的精度。

（2）按公式（2）计算该位置处被检测编码器的误差；

Δx_i=x₁-x₀            （2）

式中x₁——0~t时间段内被检测光电编码器测得驱动装置转动的角度；

Δx_i——被检测光电编码器在固定角度的误差。

Claims (6)

1.一种测角精度动态测量装置，其特征在于：所述测角精度动态测量装置包括联轴节、速率陀螺仪、载物台、驱动装置、数据采集电路、时统以及数据处理计算机；所述载物台套装在联轴节上；所述速率陀螺仪设置在载物台上；待测测角仪器通过联轴节设置在载物台上；所述驱动装置带动联轴节转动；所述联轴节带动待测测角仪器以及速率陀螺仪同步转动；所述数据采集电路分别与速率陀螺仪、待测测角仪器以及时统相连；所述数据采集电路电性接入数据处理计算机。

2.根据权利要求1所述的测角精度动态测量装置，其特征在于：所述待测测角仪器的主轴通过联轴节设置在载物台上。

3.根据权利要求2所述的测角精度动态测量装置，其特征在于：所述速率陀螺仪的敏感轴与载物台表面垂直。

4.根据权利要求3所述的测角精度动态测量装置，其特征在于：所述载物台表面与联轴节的轴向相垂直。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的测角精度动态测量装置，其特征在于：所述待测测角仪器是光电编码器、圆感应同步器、旋变以及以上述测角元件为核心的具有测角功能的仪器；所述以上述测角元件为核心的具有测角功能的仪器是多齿分度台、速率转台或光电经纬仪。

6.根据权利要求5所述的测角精度动态测量装置，其特征在于：所述时统是IRIG-B码时统。

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