CN104061895B - 一种高精度测角仪器的精度检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高精度测角仪器的精度检测方法，包括以下步骤：转动被检测测角仪器的转动部分到第二自准直光管瞄准第一平面反射镜的反射面的位置，记录此时被检测测角仪器的输出角度值；移动第一自准直光管，使其瞄准第二平面反射镜的反射面；以相同方向继续转动被检测测角仪器到第一自准直光管瞄准第一平面反射镜的反射面的位置，记录此时被检测测角仪器的输出角度值；移动第二自准直光管，使其瞄准第二平面反射镜的反射面；重复以上测量，直到完成整周测量；根据被检测测角仪器的输出角度记录的转角值与标准角之间的误差，得到被检测测角仪器的精度。本发明利用高精度瞄准以及标准角组合，可以适当、可行的进行高精度测角仪器的精度检测。

Description

一种高精度测角仪器的精度检测方法
技术领域
本发明属于精密仪器角度检测技术领域，特别涉及一种高精度测角仪器的精度检测方法。
背景技术
由于精密测角仪器的发展，对测角的精度的要求越来越高，传统的测角精度的检测方法已经无法满足实际工程需求。传统测角精度检测一般采用的是比较法，一种简单的结构是与测角仪器同轴安装一个高精度基准原件作为角度基准，如高精度编码器、多齿分度台、多面棱体等，要求角度基准精度比被测仪器高3～4倍，通过同步转动得到仪器角度与基准角度的误差从而得到测角精度。这种方法检测精度取决于基准编码器的精度。另一种结构是与测角仪器同轴安装一个多面棱体，通过自准直光管瞄准多面棱体的反射面，同时转动仪器一个固定角度瞄准下一个反射面，直到所有的反射面都顺序瞄完，得到0°到360°的转动次数的误差值，从而计算出测角精度。后一种方法的局限性在于：需要有同轴安装多面棱体的机械接口以及需要满足转动全周无遮栏。实际中的大型测角仪器(以及带测角功能的设备装置)无法满足上述检测条件。因此针对高精度且具有结构局限性的测角仪器的精度检测需要一种适当可行的方法。
发明内容
为了解决现有的高精度且具有结构局限性的测角仪器的检测精度取决于角度基准，无法实现高精度检测的技术问题，在无法同轴安装角度基准(高精度编码器、多齿分度台、多面棱体等)的情况下，本发明提供一种利用两块平面反射镜，以及两台光学瞄准设备(自准直光管或自准直经纬仪)的高精度瞄准以及标准角组合的，适当、可行的，高精度测角仪器(以及带测角功能的设备装置)的精度检测方法。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
一种高精度测角仪器的精度检测方法，包括以下步骤：
步骤1：被检测测角仪器的转动部件与转轴稳定固连，无相对位移；被检测测角仪器的基座与稳定地基稳定固连，无相对位移，转轴可绕基座360°无障碍转动，将第一平面反射镜安装在转动部件的边缘，使用第一自准直光管瞄准第一平面反射镜的反射面，转动被检测测角仪器180°，使得第一自准直光管瞄准第一平面反射镜背面的反射面，如附图2所示，调整完成后稳定固连第一平面反射镜在被检测测角仪器的转动部件边缘，保证第一自准直光管的瞄准线穿过被检测测角仪器的转动轴线，并且保证第一平面反射镜的反射面与被检测测角仪器的转动轴线平行，然后反方向转动转台180°，使得第一自准直光管瞄准第一平面反射镜的反射面，保持该初始位置；
步骤2：保持第一自准直光管不动，转动被检测测角仪器以近似360/n的角度，n为整数，全周测量点数，在被检测测角仪器的转动部件边缘安装第二平面反射镜，并保证第一自准直光管瞄准第二平面反射镜，调整完成后稳定固连第二平面反射镜在被检测测角仪器的转动部件边缘，整个测量过程保证第一平面反射镜和第二平面反射镜的位置稳定，无相对位移，使用第二自准直光管瞄准第一平面反射镜，第一自准直光管与第二自准直光管都架设在与地面相对不动的位置；
步骤3：沿测量方向转动被检测测角仪器的转动部件使第二自准直光管瞄准第二平面反射镜的反射面的位置，记录此时被检测测角仪器的输出角度值；移动第一自准直光管，使其瞄准第一平面反射镜的反射面；
步骤4：继续沿测量方向转动被检测测角仪器的转动部件使第一自准直光管瞄准第二平面反射镜的反射面的位置，记录此时被检测测角仪器的输出角度值；移动第二自准直光管，使其瞄准第一平面反射镜的反射面；
步骤5：重复以上步骤3和步骤4，直到完成整周测量；
步骤6：根据被检测测角仪器的输出角度记录的转角值与标准角之间的误差，得到被检测测角仪器的精度。
本发明具有以下的有益效果：
本发明的高精度测角仪器的精度检测方法，将两个平面反射镜固定安装在被检测测角仪器上，交替使用自准直光管瞄准两个平面反射镜，直到完成整周测量并记录的转角值与标准角之间的误差即检测所得的被检测测角仪器的精度。本发明利用高精度瞄准以及标准角组合，可以适当、可行的进行高精度测角仪器的精度检测。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明中的高精度测角仪器的精度检测方法的结构原理示意图。
图2是第一自准直光管瞄准线调整的示意图。
图3是本发明的高精度测角仪器的精度检测方法的一种具体实施方式中的实施步骤2的结构原理示意图。
图4是图3所示的具体实施方式的实施步骤3的结构原理示意图。
图5是图3所示的具体实施方式的实施步骤4的结构原理示意图。
图6是图3所示的具体实施方式的测量角度最终误差曲线示意图。
图中的附图标记表示为：
1-被检测测角仪器的转动部件，2-第一自准直光管，3-第二自准直光管，4-第一平面反射镜，5-第二平面反射镜。
具体实施方式
本发明的发明思想为：
本发明的高精度测角仪器的精度检测方法包括如下步骤：将第一平面反射镜4和第二平面反射镜5固定安装在被检测测角仪器的转动部件1上，调整两个反射镜面与被检测测角仪器转轴的平行，并使两个反射镜面中心法线穿过转轴，第一自准直光管2瞄准第二平面反射镜5，第二自准直光管3瞄准第一平面反射镜4，此时第一自准直光管2和第二自准直光管3夹角要求近似等于能被360°整除的角度，即为基准角的角度。逆时针转动被检测测角仪器近似等于基准角的角度，使第二自准直光管3瞄准第二平面反射镜5，然后将第一自准直光管2瞄准第一平面反射镜4，同时读取被检测测角仪器记录的转角数值；重复以上操作，交替使用自准直光管瞄准两个平面反射镜，直到完成整周测量，记录的转角值与标准角之间的误差即检测所得的被检测测角仪器的精度。
或者是，区别于将第一平面反射镜和第二平面反射镜固定安装在被检测测角仪器的转动部件1上，交替使用自准直光管瞄准两个平面反射镜，直到完成整周测量并记录的转角值与标准角之间的误差即检测所得的被检测测角仪器的精度。也可以是利用将第一、第二自准直光管分别固定安装在被检测测角仪器上，交替使用两个平面反射镜分别被自准直光管瞄准，直到完成整周测量，发明原理与上述固定平面反射镜的方法相同，这里不再赘述。
本发明的高精度测角仪器的精度检测方法中，使用到的自准直光管也可以替换为自准直经纬仪，发明原理相同，这里不再赘述。
下面结合附图对本发明做以详细说明。
如图1-6所示，以n＝23为例，本发明的高精度测角仪器的精度检测方法，包括以下步骤：
步骤1、
将第一平面反射镜4安装在被检测测角仪器的转动部件1的边缘，使用第一自准直光管2瞄准第一平面反射镜4的反射面，转动被检测测角仪器180°，使得第一自准直光管2瞄准第一平面反射镜4背面的反射面，如附图2所示，调整完成后固定第一平面反射镜4，保证第一自准直光管2的瞄准线穿过被检测测角仪器的转动轴线，并且保证第一平面反射镜4的反射面与被检测测角仪器的转动轴线平行，然后反方向转动转台180°，使得第一自准直光管2瞄准第一平面反射镜4的反射面，保持该初始位置；
步骤2、
保持第一自准直光管2不动，逆时针转动被检测测角仪器以近似15.6°(360°/23)，在被检测测角仪器的转动部件1边缘安装第二平面反射镜5，并保证第一自准直光管2瞄准第二平面反射镜5，调整完成后固定第二平面反射镜5，整个测量过程保证第一平面反射镜4和第二平面反射镜5的位置稳定，使用第二自准直光管3瞄准第一平面反射镜4；
步骤3、逆时针转动被检测测角仪器，转动到第二自准直光管3瞄准第二平面反射镜5的反射面的位置，记录此时被检测测角仪器的输出角度值ax1，保持第二自准直光管3不动，移动第一自准直光管2，使第一自准直光管2瞄准第一平面反射镜4的反射面；
步骤4、继续逆时针转动被检测测角仪器1，转动到第一自准直光管2瞄准第二平面反射镜5的反射面的位置，记录此时被检测测角仪器的输出角度值ax2，保持第一自准直光管2不动，移动第二自准直光管3，使第二自准直光管3瞄准第一平面反射镜4的反射面；
步骤5、重复步骤3和步骤4，分别得到被检测测角仪器的输出角度ax3,ax4,…,ax23,原始数据记录如表1所示；
步骤6、数据处理算法：由于测量完成后数据不封闭，即原始的角度偏差Δax23≠0，根据平均计算第一平面反射镜4与第二平面反射镜5反射面法线夹角与标准角度固定偏差为Δax23/23，及修正后的测量角度为xi＝axi-(i-1)×Δax23/23，i＝1,2,3,...,24,由此得到测量角度偏差为Δxi＝(xi-(i-1)×360/23)×3600，单位为角秒，计算得到不确定度误差指标σ＝STD(Δxi)，STD为标准偏差，根据表1中的数据σ＝0.98"。
表1 测量次数为23次时的测量数据及最终测量结果
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种高精度测角仪器的精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：被检测测角仪器的转动部件(1)与转轴稳定固连，无相对位移；被检测测角仪器的基座与稳定地基稳定固连，无相对位移，转轴可绕基座360°无障碍转动，将第一平面反射镜(4)安装在转动部件的边缘，使用第一自准直光管(2)瞄准第一平面反射镜(4)的反射面，转动被检测测角仪器180°，使得第一自准直光管(2)瞄准第一平面反射镜(4)背面的反射面，调整完成后稳定固连第一平面反射镜(4)在被检测测角仪器的转动部件(1)边缘，保证第一自准直光管(2)的瞄准线穿过被检测测角仪器的转动轴线，并且保证第一平面反射镜(4)的反射面与被检测测角仪器的转动轴线平行，然后反方向转动转台180°，使得第一自准直光管(2)瞄准第一平面反射镜(4)的反射面，保持初始位置；
步骤2：保持第一自准直光管(2)不动，转动被检测测角仪器以近似360/n的角度，n为整数，全周测量点数，在被检测测角仪器的转动部件(1)边缘安装第二平面反射镜(5)，并保证第一自准直光管(2)瞄准第二平面反射镜(5)，调整完成后稳定固连第二平面反射镜(5)在被检测测角仪器的转动部件(1)边缘，整个测量过程保证第一平面反射镜(4)和第二平面反射镜(5)的位置稳定，无相对位移，使用第二自准直光管(3)瞄准第一平面反射镜(4)，第一自准直光管(2)与第二自准直光管(3)都架设在与地面相对不动的位置；
步骤3：沿测量方向转动被检测测角仪器的转动部件(1)使第二自准直光管(3)瞄准第二平面反射镜(5)的反射面的位置，记录此时被检测测角仪器的输出角度值；移动第一自准直光管(2)，使其瞄准第一平面反射镜(4)的反射面；
步骤4：继续沿测量方向转动被检测测角仪器的转动部件(1)使第一自准直光管(2)瞄准第二平面反射镜(5)的反射面的位置，记录此时被检测测角仪器的输出角度值；移动第二自准直光管(3)，使其瞄准第一平面反射镜的反射面(4)；
步骤5：重复以上步骤3和步骤4，直到完成整周测量；
步骤6：根据被检测测角仪器的输出角度记录的转角值与标准角之间的误差，得到被检测测角仪器的精度。
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