CN104482940A - 一种两自由度跟踪测角装置的精度检验方法 - Google Patents

一种两自由度跟踪测角装置的精度检验方法 Download PDF

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Abstract

一种两自由度跟踪测角装置的精度检验方法，将两自由度跟踪测角装置装在双轴速率-位置转台平面上，使台面水平；将六面体镜块装在两自由度跟踪测角装置顶面上。以双轴速率-位置转台台面方位转动角度为真值，以自准直光管系统为基准，使两自由度跟踪测角装置反方向转动，重复测试，获得方位跟踪角度精度。将电子水平仪安装在两自由度跟踪测角装置上，调平。以双轴速率-位置转台台面俯仰转动角度为真值，电子水平仪显示值为基准，使两自由度跟踪测角装置反方向转动，重复测试，获得俯仰跟踪角度精度。本方法保证了测试精度，检测原理简明，操作简单，能够有效提高对系统级的两自由度测角装置的精度检测效率。

Description

一种两自由度跟踪测角装置的精度检验方法
技术领域
本发明属于光机电精密检测领域，具体地涉及一种两自由度跟踪测角装置的精度检验方法，用于对该种装置的角度测量精度进行检测。
背景技术
在地面引导系统中，要求引导系统对目标能够实现快速动态跟踪并实时提供目标的高精度方位坐标，包括水平方位转动角度以及俯仰角度。通常采用双高精度经纬仪或其他设备对测角装置进行精度检测，然而这种检测方法繁琐，费时费力，使用条件要求较高，而且检验设备精度不够，阻碍批生产装置的出厂效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种两自由度跟踪测角装置的精度检验方法。该方法主要通过双轴速率-位置转台(精度1″)、自准直光管系统(精度1″)、电子水平仪(精度1″)以及六面体镜块等设备实现。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案包括：
(一)方位测角精度检验
S11、将两自由度跟踪测角装置固定在双轴速率-位置转台之上；
S12、将六面体镜块的任一平面固定在两自由度跟踪测角装置的顶面上；
S13、调节双轴速率-位置转台的台面至水平，然后通过观察两自由度跟踪测角装置上的圆形水准器，调整两自由度跟踪测角装置，使其方位轴垂直于双轴速率-位置转台的平面，并且两自由度跟踪测角装置的俯仰轴平行于双轴速率-位置转台的俯仰轴；
S14、将自准直光管系统通过三脚架固定，并通电，调节三脚架及自准直光管系统确保自准直光管系统的发射光能够打到六面体镜块的一个面上，并且六面体镜块的反射光能够进入自准直光管系统内；
S15、调节自准直光管系统，直至其内部的十字线与定位线重合，保持自准直光管系统的位置不变，并以此作为后续测量的基准；
S16、使双轴速率-位置转台在水平方向转过预定角度，然后反方向转动两自由度跟踪测角装置，直至自准直光管系统的十字线与定位线再次重合；
S17、将双轴速率-位置转台的转动角度作为真值两自由度跟踪测角装置的转动角度作为测试值Δψi，并记录该真值和测试值Δψi；
S18、重复步骤S16-S17n次，按照下面的公式即可获得两自由度跟踪测角装置的方位跟踪角度精度S：
上式中，n的取值为正整数；
(二)俯仰测角精度检验
S21、将电子水平仪放在两自由度跟踪测角装置的顶面上；
S22、开启电子水平仪，调节两自由度跟踪测角装置的俯仰轴，使电子水平仪的输出角度显示为0，并以此作为初始基准值；
S23、将双轴速率-位置转台在俯仰方向转动预定角度，然后，反方向转动两自由度跟踪测角装置，直至电子水平仪的输出角度显示为0；
S24、将双轴速率-位置转台的转动角度作为真值两自由度跟踪测角装置的俯仰转动角度作为测试值Δψi1，并记录该真值和测试值Δψi1；
S25、重复步骤S23-S24m次，按照下面的公式即可获得两自由度跟踪测角装置的俯仰跟踪角度精度S1：
上式中，m的取值为正整数。
进一步地，在步骤S11中，通过以下方式将两自由度跟踪测角装置固定在双轴速率-位置转台上：将两自由度跟踪测角装置固定在第一测试工装上，第一测试工装进一步通过压板固定在双轴速率-位置转台上，其中，第一测试工装包括：基座、调节柱、以及压块；其中，基座为板形件，其上设置有凸台，用于安装两自由度跟踪测角装置的底座，基座上还开设有多个螺纹通孔；凸台上开设有多个螺纹孔，多个螺纹通孔和多个螺纹孔均围绕凸台的中心均匀分布；调节柱包括彼此连接的第一圆柱部和第二圆柱部，第一圆柱部的直径小于第二圆柱部的直径，第一圆柱部的外壁上设置有与螺纹通孔匹配的螺纹，第二圆柱部的顶面上设置有六角凹槽；压块为“L”型块，其包括第一连接块和第二连接块，其中，第一连接块上设置有通孔，压块能够通过穿设于该通孔并螺接于基座的螺纹通孔中的螺栓连接在基座上。
进一步地，两自由度跟踪测角装置的顶面上设置有燕尾槽和快锁扳手，并且在步骤S12和步骤S21中，通过第二测试工装将六面体镜块或电子水平仪固定在两自由度跟踪测角装置的顶面上，该第二测试工装为梯形块，该梯形块可嵌在两自由度跟踪测角装置顶面上的燕尾槽中，并通过快锁扳手锁定。
与现有技术相比，根据本发明的方法具有有益的技术效果：
本发明中，方位轴精度检测采用了双轴速率-位置转台和自准直光管系统进行检测，俯仰轴精度检测采用了双轴速率-位置转台和电子水平仪进行检测，减小了误差，提高了测量精度。同时检测原理简单、操作方便，可有效提高检测效率。
附图说明
图1为一种两自由度跟踪测角装置的结构简图；
图2为第一测试工装的示意图；
图3为调节柱的示意图；
图4为压块的示意图；
图5为第二测试工装的示意图；
图6a-图6c为本发明中两自由度跟踪测角装置的方位角度精度检测原理示意图；
图7a-图7b为本发明中两自由度跟踪测角装置的俯仰角度精度检测原理示意图；
图8为本发明的检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实例对本发明做进一步详细的说明。
结合图6-图8，根据本发明的方法包括以下步骤：
(一)方位测角精度检验
S11、将两自由度跟踪测角装置1固定在双轴速率-位置转台2上。
本步骤中，两自由度跟踪测角装置的结构为已知，例如经纬仪。图1为一种两自由度跟踪测角装置的结构简图。
实践中，可以采用多种方式将两自由度跟踪测角装置1固定在双轴速率-位置转台2上，例如，通过使用垫块支撑两自由度跟踪测角装置1，然后利用压板和螺钉将垫块固定在双轴速率-位置转台2上的螺纹孔中，并利用压板将两自由度跟踪测角装置1固定在垫块上。在本优选实施例中，利用第一测试工装6对两自由度跟踪测角装置1进行支撑和固定。两自由度跟踪测角装置1固定在第一测试工装上6，第一测试工装6进一步通过压板固定在双轴速率-位置转台2上。对于本领域技术人员公知的是，双轴速率-位置转台2上设置有多个螺纹孔，当需要将第一测试工装6固定在双轴速率-位置转台2上时，利用压板和螺钉进行固定即可。
如图2所示，该第一测试工装6包括基座61、调节柱62以及压块63。
基座61为板形件(本优选实施例中大致为椭圆形板)，其上具有凸台611，用于容纳两自由度跟踪测角装置的底座(如图所示，凸台上设置有凹槽，两自由度跟踪测角装置的底座嵌在该凹槽中)。基座61上还开设有多个(优选为3个)螺纹通孔612，凸台611上开设有多个(优选3个)螺纹孔(未图示)。多个螺纹通孔612和多个螺纹孔均围绕凸台611的中心均匀分布。
如图3所示，调节柱62包括彼此连接的第一圆柱部621和第二圆柱部622，第一圆柱部621的直径小于第二圆柱部622的直径。第一圆柱部621的外壁上设置有与螺纹通孔612匹配的螺纹，第二圆柱部622的顶面上设置有六角凹槽，用于通过相应的六角扳手拧动该调节柱。
如图4所示，压块63为“L”型块，其包括第一连接块631和第二连接块632。其中，第一连接块631上设置有通孔6331，压块63通过穿设于该通孔6331并螺接于圆盘基座61的螺纹孔6111的螺纹通孔612中的螺栓连接在圆盘基座61上。
当将两自由度跟踪测角装置1的底座嵌装到基座61上的环形凸台611中后，将压块63扣在基座上，使得压块的第二连接块632的端部与凸台611接触，第一连接块631压在两自由度跟踪测角装置1的底座上，并且第一连接块631上的通孔6331与凸台上的螺纹孔6111对应；然后将螺栓穿设在通孔6331和螺纹孔6111中，通过拧紧螺栓即可将两自由度跟踪测角装置1固定。而当需要调节两自由度跟踪测角装置1的水平度时，通过拧松或拧紧调节柱62，即可使圆盘基座61在相应调节柱62方向上实现微小位移，从而实现对两自由度跟踪测角装置1的水平调整。
S12、将六面体镜块4的任一平面固定在两自由度跟踪测角装置1的顶面上。
在本步骤中，六面体镜块4为现有的部件，因此本文不对其结构做过多描述。可以通过如图5所示的第二测试工装7将六面体镜块4固定在两自由度跟踪测角装置1的顶面上(如为图1所示的测角装置，则固定在上支架11上)。该第二测试工装7为梯形块，可以在两自由度跟踪测角装置的顶面上设置燕尾槽和快锁扳手，由此可以将该梯形块嵌在顶面上(如为图1所示的测角装置，则固定在上支架11上)的燕尾槽中，并通过快锁扳手锁定。当然，也可以采用其它方式对六面体镜块4进行固定，在此不做限定。
S13、调节双轴速率-位置转台2的台面至水平，然后通过观察两自由度跟踪测角装置1上的圆形水准器，调整两自由度跟踪测角装置1，使其方位轴垂直于双轴速率-位置转台2的平面，并且两自由度跟踪测角装置1的俯仰轴平行于双轴速率-位置转台2的俯仰轴。
在本优选实施例中，如前所述，通过拧松或拧紧第一测试工装6的调节柱62，即可使圆盘基座61在相应调节柱62方向上实现微小位移，从而实现对两自由度跟踪测角装置1的水平调整。
S14、将自准直光管系统3通过三脚架固定，在此对固定自准直光管系统3的设备及固定方式不做限定。将自准直光管系统3通电，根据实际工况调整三角架的高度及位置，确保自准直光管系统3的发射光30能够打到六面体镜块4的一个面上，并且六面体镜块4的反射光能够进入自准直光管系统3内。
如图6a和图6c所示，此时发射光30由自准直光管系统3发出，经六面体镜块4反射，反射光31进入自准直光管系统3内。
S15、调节自准直光管系统3，直至其内部的十字线32与定位线33重合；之后保持自准直光管系统3的位置不变，并以此作为后续测量的基准。
S16、使双轴速率-位置转台2在水平方向转过预定角度，然后反方向转动两自由度跟踪测角装置1，直至自准直光管系统3的十字线32与定位线33再次重合。
步骤S15和S16的操作可参考图6a-6c。
S17、将双轴速率-位置转台2的转动角度作为真值两自由度跟踪测角装置1的转动角度作为测试值Δψi，并记录该真值和测试值Δψi。
S18、重复步骤S16-S17n次，按照下面的公式即可获得两自由度跟踪测角装置1的方位跟踪角度精度S：
上式中，n的取值为正整数。
(二)俯仰测角精度检验
S21、将电子水平仪5放在两自由度跟踪测角装置1的顶面上。
在本优选实施例中，通过上述的第二测试工装7将电子水平仪5放在两自由度跟踪测角装置1的顶面上。
S22、开启电子水平仪5，调节两自由度跟踪测角装置1的俯仰轴，使电子水平仪5的输出角度显示为0，并以此作为初始基准值。
S23、将双轴速率-位置转台2在俯仰方向转动预定角度，然后，反方向转动两自由度跟踪测角装置1，直至电子水平仪5的输出角度显示为0。步骤S22和S23的操作可参考图7a-图7b。
S24、将双轴速率-位置转台2的转动角度作为真值两自由度跟踪测角装置1的俯仰转动角度作为测试值Δψi1，并记录该真值和测试值Δψi1。
S25、重复步骤S23-S24m次，按照下面的公式即可获得测角装置的俯仰跟踪角度精度S1：
上式中，m的取值为正整数。
本发明应用于两自由度测角装置的精度检测，方位轴精度采用了双轴速率-位置转台和自准直光管系统进行检测，俯仰轴精度采用了双轴速率-位置转台和电子水平仪进行检测，保证了测试精度。本发明可单独对某一自由度的测角精度进行检验，且本发明检测流程示意图如图8所示。同时，本发明检测原理简明，操作简单，能够有效提高对系统级的两自由度测角装置的精度检测效率。
在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种两自由度跟踪测角装置的精度检验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(一)方位测角精度检验
S11、将两自由度跟踪测角装置(1)固定在双轴速率-位置转台(2)上；
S12、将六面体镜块(4)的任一平面固定在两自由度跟踪测角装置(1)的顶面上；
S13、调节双轴速率-位置转台(2)的台面至水平，然后通过观察两自由度跟踪测角装置(1)上的圆形水准器，调整两自由度跟踪测角装置(1)，使其方位轴垂直于双轴速率-位置转台(2)的平面，并且两自由度跟踪测角装置(1)的俯仰轴平行于双轴速率-位置转台(2)的俯仰轴；
S14、将自准直光管系统(3)通过三脚架固定，并通电，调节三脚架及自准直光管系统(3)，确保自准直光管系统(3)的发射光(30)能够打到六面体镜块(4)的一个面上，并且六面体镜块(4)的反射光(31)能够进入自准直光管系统(3)内；
S15、调节自准直光管系统(3)，直至其内部的十字线(32)与定位线(33)重合，保持自准直光管系统(3)的位置不变，并以此作为后续测量的基准；
S16、使双轴速率-位置转台(2)在水平方向转过预定角度，然后反方向转动两自由度跟踪测角装置(1)，直至自准直光管系统(3)的十字线(32)与定位线(33)再次重合；
S17、将双轴速率-位置转台(2)的转动角度作为真值两自由度跟踪测角装置(1)的转动角度作为测试值Δψi，并记录该真值和测试值Δψi；
S18、重复步骤S16-S17n次，按照下面的公式即可获得两自由度跟踪测角装置(1)的方位跟踪角度精度S：
上式中，n的取值为正整数；
(二)俯仰测角精度检验
S21、将电子水平仪(5)放在两自由度跟踪测角装置(1)的顶面上；
S22、开启电子水平仪(5)，调节两自由度跟踪测角装置(1)的俯仰轴，使电子水平仪(5)的输出角度显示为0，并以此作为初始基准值；
S23、将双轴速率-位置转台(2)在俯仰方向转动预定角度，然后，反方向转动两自由度跟踪测角装置(1)，直至电子水平仪(5)的输出角度显示为0；
S24、将双轴速率-位置转台(2)的转动角度作为真值两自由度跟踪测角装置(1)的俯仰转动角度作为测试值Δψi1，并记录该真值和测试值Δψi1；
S25、重复步骤S23-S24m次，按照下面的公式即可获得两自由度跟踪测角装置的俯仰跟踪角度精度S1：
上式中，m的取值为正整数。
2.根据权利要求1所述的两自由度跟踪测角装置的精度检验方法，其特征在于，在步骤S11中，通过以下方式将两自由度跟踪测角装置(1)固定在双轴速率-位置转台(2)上：将两自由度跟踪测角装置(1)固定在第一测试工装(6)上，第一测试工装(6)进一步通过压板固定在双轴速率-位置转台(2)上，其中，第一测试工装包括：基座(61)、调节柱(62)、以及压块(63)；
其中，基座(61)为板形件，其上设置有凸台(611)，用于安装两自由度跟踪测角装置的底座，基座(61)上还开设有多个螺纹通孔(612)；凸台(611)上开设有多个螺纹孔，多个螺纹通孔(612)和多个螺纹孔均围绕凸台(611)的中心均匀分布；
调节柱(62)包括彼此连接的第一圆柱部(621)和第二圆柱部(622)，第一圆柱部(621)的直径小于第二圆柱部(622)的直径，第一圆柱部(621)的外壁上设置有与螺纹通孔(612)匹配的螺纹，第二圆柱部(622)的顶面上设置有六角凹槽；
压块(63)为“L”型块，其包括第一连接块(631)和第二连接块(632)，其中，第一连接块(631)上设置有通孔(6331)，压块(63)能够通过穿设于该通孔(6331)并螺接于基座(61)的螺纹通孔(612)中的螺栓连接在基座上。
3.根据权利要求1所述的两自由度跟踪测角装置的精度检验方法，其特征在于，两自由度跟踪测角装置(1)的顶面上设置有燕尾槽和快锁扳手，并且
在步骤S12和步骤S21中，通过第二测试工装(7)将六面体镜块(4)或电子水平仪(5)固定在两自由度跟踪测角装置(1)的顶面上，该第二测试工装(7)为梯形块，该梯形块可嵌在两自由度跟踪测角装置(1)顶面上的燕尾槽中，并通过快锁扳手锁定。
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