CN108827190B - 基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置及其检测方法，包括：被测光电编码器；多面棱体，位于被测光电编码器上方且与被测光电编码器同轴转动；第一自准直仪和第二自准直仪，分别对准多面棱体的对径面，用于同时测量出被测光电编码器的测角误差值；处理器，用于读取测角误差值，并通过预设误差计算算法对其进行处理，以获取被测光电编码器的高精度测角误差结果。该装置同时采集两个自准直仪对被测光电编码器的误差测量结果，根据预设误差计算算法完成对被测光电编码器的高精度误差检测，消除了由于多面棱体不水平导致的检测不准确，能够准确的实现对高精度光电编码器误差检测，检测方法简单，且极大地提高了检测精度。

Description

基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及光电位移精密测量技术领域，特别是涉及一种基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置及其检测方法。

背景技术

光电轴角编码器，又称光电角位置传感器，是一种集光、机、电为一体的精密数字测角装置。它以高精度计量圆光栅为检测元件，通过光电转换，将角位置信息转换成数字代码，具有精度高、测量范围广、体积小、重量轻、使用可靠、易于维护等优点，被广泛应用于雷达、机器人、光电经纬仪、数控机床等诸多领域。

在采用多面棱体和激光自准直仪对高精度光电编码器进行测角误差检测的时候，对多面棱体水平度(塔差)的调节好坏，直接影响到检测结果的准确度。传统的检测方法往采用水平仪或电感仪在检测前对多面棱体进行水平度调节。这种方法费时费力，且由于采用人工手动调节存在一定的误差。当对较高精度的光电编码器进行误差检测的时候，检测结果往往受到水平度的影响导致检测结果不能准确反映被测光电编码器的真实误差。

因此，如何解决由于多面棱体不水平导致的测量不准确等问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置，能够准确的实现对高精度光电编码器误差检测，检测方法简单，且极大地提高了检测精度。其具体方案如下：

一种基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置，包括：

被测光电编码器；

多面棱体，位于所述被测光电编码器上方且与所述被测光电编码器同轴转动；

第一自准直仪和第二自准直仪，分别对准所述多面棱体的对径面，用于同时测量出所述被测光电编码器的测角误差值；

处理器，分别与所述第一自准直仪和所述第二自准直仪连接，用于读取所述第一自准直仪和所述第二自准直仪同时测量出的测角误差值，并通过预设误差计算算法对读取的所述测角误差值进行处理，以获取所述被测光电编码器的高精度测角误差结果。

优选地，在本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置中，还包括：用于固定所述被测光电编码器的支架。

优选地，在本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置中，所述第一自准直仪和所述第二自准直仪相对而置。

优选地，在本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置中，所述第一自准直仪和所述第二自准直仪的水平度相同。

优选地，在本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置中，所述第一自准直仪、所述第二自准直仪和所述多面棱体处于同一水平轴线上。

优选地，在本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置中，具有所述预设误差计算算法的处理器包括：

误差计算单元，用于计算所述多面棱体中每个面所处角度位置的测角误差平均值；

精度计算单元，用于根据所述测角误差平均值，计算所述被测光电编码器的测角精度值。

优选地，在本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置中，所述误差计算单元采用下述公式进行计算：

其中，所述多面棱体具有n个面，i＝1,2,3,…,n；当所述被测光电编码器旋转到所述多面棱体第i个面所处的角度值位置时，A_i为读取的所述第一自准直仪测量出的测角误差值，B_i为读取的所述第二自准直仪测量出的测角误差值，E_i为所述多面棱体第i个面所处角度位置的测角误差平均值。

优选地，在本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置中，所述精度计算单元采用下述公式进行计算：

其中，E_i为所述多面棱体第i个面所处角度位置的测角误差平均值，

为所检测到的n个所述测角误差平均值的算术平均值，σ为所述被测光电编码器的测角精度值。

优选地，在本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置中，所述多面棱体为十七面、二十三面或二十四面多面棱体。

本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置的检测方法，包括：

多面棱体与被测光电编码器同轴转动；

分别对准所述多面棱体的对径面的第一自准直仪和第二自准直仪同时测量出所述被测光电编码器的测角误差值；

处理器读取所述第一自准直仪和所述第二自准直仪同时测量出的测角误差值，并通过预设误差计算算法对读取的所述测角误差值进行处理，以获取所述被测光电编码器的高精度测角误差结果。

本发明所提供的一种基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置及其检测方法，包括：被测光电编码器；多面棱体，位于被测光电编码器上方且与被测光电编码器同轴转动；第一自准直仪和第二自准直仪，分别对准多面棱体的对径面，用于同时测量出被测光电编码器的测角误差值；处理器，分别与第一自准直仪和第二自准直仪连接，用于读取第一自准直仪和第二自准直仪同时测量出的测角误差值，并通过预设误差计算算法对读取的测角误差值进行处理，以获取被测光电编码器的高精度测角误差结果。该装置同时采集两个自准直仪对被测光电编码器的误差测量结果，根据预设误差计算算法完成对被测光电编码器的高精度误差检测，消除了由于多面棱体不水平导致的检测不准确，能够准确的实现对高精度光电编码器误差检测，检测方法简单，且极大地提高了检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置的检测方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置，如图1所示，包括：

被测光电编码器1；

多面棱体2，位于被测光电编码器1上方且与被测光电编码器1同轴转动；

第一自准直仪3和第二自准直仪4，分别对准多面棱体2的对径面，用于同时测量出被测光电编码器1的测角误差值；

处理器5，分别与第一自准直仪3和第二自准直仪4连接，用于读取第一自准直仪3和第二自准直仪4同时测量出的测角误差值，并通过预设误差计算算法对读取的测角误差值进行处理，以获取被测光电编码器1的高精度测角误差结果。

在本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置中，包括：被测光电编码器、多面棱体、第一自准直仪、第二自准直仪和处理器。被测光电编码器与多面棱体同轴转动，第一自准直仪和第二自准直仪分别对准多面棱体的对径面。该装置同时采集第一自准直仪和第二自准直仪对被测光电编码器的误差测量结果，根据预设误差计算算法完成对被测光电编码器的高精度误差检测，消除了由于多面棱体不水平导致的检测不准确，能够准确的实现对高精度光电编码器误差检测，检测方法简单，且极大地提高了检测精度。

需要说明的是，预设误差计算算法可以是处理器具备此算法直接进行计算，也可以是人为进行计算。相比较来说，处理器对读取的数据直接进行计算处理，效率较高且准确。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置中，如图1所示，还可以包括：用于固定被测光电编码器1的支架6。较佳地，多面棱体2可以为十七面、二十三面或二十四面多面棱体。

另外，第一自准直仪3和第二自准直仪4可以相对而置。为了使误差检测精度更准确，第一自准直仪3和第二自准直仪4的水平度可以设置为相同的。为了进一步确保测角精度值的准确度，第一自准直仪3、第二自准直仪4和多面棱体2可以处于同一水平轴线上。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置中，具有预设误差计算算法的处理器可以包括：误差计算单元，用于计算多面棱体中每个面所处角度位置的测角误差平均值；精度计算单元，用于根据测角误差平均值，计算被测光电编码器的测角精度值。

具体地，上述误差计算单元采用下述公式进行计算：

其中，多面棱体具有n个面，i＝1,2,3,…,n；当被测光电编码器旋转到多面棱体第i个面所处的角度值位置时，A_i为读取的第一自准直仪测量出的测角误差值，B_i为读取的第二自准直仪测量出的测角误差值，E_i为多面棱体第i个面所处角度位置的测角误差平均值。

由于多面棱体具有n个面，相当于将360度平均分成n份，每一个面的角度值应该是360/n；又由于被测光电编码器与多面棱体同轴连接转动，多面棱体第i个面对应的角度值就是被测光电编码器的角度值，也就是说，上面计算出的多面棱体第i个面所处角度位置的测角误差平均值就是被测光电编码器的测角误差平均值。

误差计算单元除了计算出多面棱体中每个面所处角度位置的测角误差平均值，还可以计算出误差采样位置，采用下述公式进行计算：

其中，测角误差检测共完成n次误差采样，分别对应于多面棱体n个面所处的角度位置，即误差采样位置p_i。

具体地，上述精度计算单元采用下述公式进行计算：

其中，E_i为多面棱体第i个面所处角度位置的测角误差平均值，

为所检测到的n个测角误差平均值的算术平均值，σ为被测光电编码器的测角精度值。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置的检测方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置相似，因此该方法的实施可以参见基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置的实施，重复之处不再赘述。

在具体实施时，本发明实施例提供的基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置的检测方法，如图2所示，具体包括以下步骤：

S201、多面棱体与被测光电编码器同轴转动；

S202、分别对准多面棱体的对径面的第一自准直仪和第二自准直仪同时测量出被测光电编码器的测角误差值；

S203、处理器读取第一自准直仪和第二自准直仪同时测量出的测角误差值，并通过预设误差计算算法对读取的测角误差值进行处理，以获取被测光电编码器的高精度测角误差结果。

在本发明实施例提供的上述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置的检测方法中，可以随着多面棱体与被测光电编码器同轴转动，同时采集两个自准直仪对被测光电编码器的误差测量结果，根据预设误差计算算法完成对被测光电编码器的高精度误差检测，这样能够准确的实现对高精度光电编码器误差检测，检测方法简单，且极大地提高了检测精度。

综上，本发明实施例提供的一种基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置及其检测方法，包括：被测光电编码器；多面棱体，位于被测光电编码器上方且与被测光电编码器同轴转动；第一自准直仪和第二自准直仪，分别对准多面棱体的对径面，用于同时测量出被测光电编码器的测角误差值；处理器，分别与第一自准直仪和第二自准直仪连接，用于读取第一自准直仪和第二自准直仪同时测量出的测角误差值，并通过预设误差计算算法对读取的测角误差值进行处理，以获取被测光电编码器的高精度测角误差结果。该装置同时采集两个自准直仪对被测光电编码器的误差测量结果，根据预设误差计算算法完成对被测光电编码器的高精度误差检测，消除了由于多面棱体不水平导致的检测不准确，能够准确的实现对高精度光电编码器误差检测，检测方法简单，且极大地提高了检测精度。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置及其检测方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置，其特征在于，包括：

被测光电编码器；

多面棱体，位于所述被测光电编码器上方且与所述被测光电编码器同轴转动；

第一自准直仪和第二自准直仪，分别对准所述多面棱体的对径面，用于同时测量出所述被测光电编码器的测角误差值；

处理器，分别与所述第一自准直仪和所述第二自准直仪连接，用于读取所述第一自准直仪和所述第二自准直仪同时测量出的测角误差值，并通过预设误差计算算法对读取的所述测角误差值进行处理，以获取所述被测光电编码器的高精度测角误差结果。

2.根据权利要求1所述的基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置，其特征在于，还包括：用于固定所述被测光电编码器的支架。

3.根据权利要求1所述的基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置，其特征在于，所述第一自准直仪和所述第二自准直仪相对而置。

4.根据权利要求3所述的基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置，其特征在于，所述第一自准直仪和所述第二自准直仪的水平度相同。

5.根据权利要求4所述的基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置，其特征在于，所述第一自准直仪、所述第二自准直仪和所述多面棱体处于同一水平轴线上。

6.根据权利要求1所述的基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置，其特征在于，具有所述预设误差计算算法的处理器包括：

误差计算单元，用于计算所述多面棱体中每个面所处角度位置的测角误差平均值；

精度计算单元，用于根据所述测角误差平均值，计算所述被测光电编码器的测角精度值。

7.根据权利要求6所述的基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置，其特征在于，所述误差计算单元采用下述公式进行计算：

其中，所述多面棱体具有n个面，i＝1,2,3,…,n；当所述被测光电编码器旋转到所述多面棱体第i个面所处的角度值位置时，A_i为读取的所述第一自准直仪测量出的测角误差值，B_i为读取的所述第二自准直仪测量出的测角误差值，E_i为所述多面棱体第i个面所处角度位置的测角误差平均值。

8.根据权利要求7所述的基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置，其特征在于，所述精度计算单元采用下述公式进行计算：

其中，E_i为所述多面棱体第i个面所处角度位置的测角误差平均值，

为所检测到的n个所述测角误差平均值的算术平均值，σ为所述被测光电编码器的测角精度值。

9.根据权利要求1所述的基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置，其特征在于，所述多面棱体为十七面、二十三面或二十四面多面棱体。

10.一种如权利要求1至9任一项所述基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置的检测方法，其特征在于，包括：

多面棱体与被测光电编码器同轴转动；

分别对准所述多面棱体的对径面的第一自准直仪和第二自准直仪同时测量出所述被测光电编码器的测角误差值；

处理器读取所述第一自准直仪和所述第二自准直仪同时测量出的测角误差值，并通过预设误差计算算法对读取的所述测角误差值进行处理，以获取所述被测光电编码器的高精度测角误差结果。

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