CN110770535A - 用于确定两个工件表面之间的角度的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定两个工件表面之间的角度的装置，其包括：发送器(10)，用于产生光束(91)；连续旋转的定向转子(3)，用于沿着与所述定向转子(3)的旋转轴(4)垂直的旋转发射方向发射产生光束(91)；接收器(11)，用于在所述发射光束(92)被所述两个工件表面(1、2)其中之一反射成与所述发射方向反向平行的情况下接收反射光束(93)；发射角度传感器单元(18)，用于确定所述发射光束(92)的发射角度，所述接收器(11)以所述发射角度来接收所述反射光束(93)；校准单元(15)，用于至少确定校准参数；存储器单元(16)，用于存储所述校准参数和误差模型；以及评价单元(17)，其被设计为确定作为所确定的由所述定向转子(3)发射的光束的发射角度、所存储的校准参数以及所存储的误差模型的函数的角度。

Description

用于确定两个工件表面之间的角度的装置和方法

本发明涉及用于确定、特别是无接触地确定两个工件表面之间的角度(诸如在薄片金属弯曲机上弯曲的薄片金属的内角)的装置和方法。

根据JP 2002059217 A，已知用于光学测量两个表面(诸如两个工件表面)之间的角度的装置，其中激光发送器所产生的激光束在与两个表面垂直的平面中从旋转镜扇出，使得旋转激光束通过表面。从表面朝向旋转镜反射的光从旋转镜经由半透镜被引导至光敏传感器，其中光敏传感器根据入射的光量来产生电信号。被引导至光敏传感器上的光量随着镜的角度位置而变化，并在其过程中，在激光束基本上被定向成与两个表面其中之一垂直的情况下分别达到局部强度极大值。基于发生反射光的局部强度极大值的旋转镜的旋转位置，可以确定表面之间的内角。

根据WO 2015/196230 A1，已知用于无接触角度确定的装置，其中作为激光发送器，使用半导体激光二极管，并且作为光敏传感器，使用集成在半导体激光二极管中的监视二极管。监视二极管被设置用于激光发送器的功率调节，但也对入射的激光进行响应，因此可以用于在激光发送器的位置处检测从表面发射的光，而无需半透镜。半导体二极管是紧凑的，并且可以被直接布置到旋转镜的旋转轴上。为了使镜旋转，使用微型同步马达。通过这样做，WO 2015/196230 A1的装置实现了紧凑的设计，并且适合作为手动角度测量装置。

然而，WO 2015/196230 A1的装置并非最优地适合于诸如薄片金属弯曲机上的工件控制等的应用，其中由于微型化组件的在制造时只有通过高付出才能避免的容差和定向、以及由于传统激光二极管的典型内部结构，因此追求0.3°至0.1°或更准确的测量准确度。

针对该背景，本发明的目的是提高在确定两个工件表面之间的角度时、特别是在利用具有紧凑设计的装置进行确定时的测量准确度。

根据第一方面，提出了一种用于确定两个工件表面之间的角度的装置，该装置在下文中也称为角度测量装置，所述装置包括：发送器，用于产生光束；连续旋转的定向转子，用于沿着与所述定向转子的旋转轴垂直的旋转发射方向发射所产生的光束作为发射光束；接收器，用于在所述定向转子的旋转轴被布置成与角度的顶点轴轴向平行、并且发射光束被所述两个工件表面其中之一反射成与发射方向反向平行的情况下接收反射光束；发射角度传感器单元，用于检测发射光束的相应发射角度，其中接收器以该发射角度来接收反射光束；校准单元，用于至少确定校准参数；存储器单元，用于存储校准参数和误差模型；以及评价单元，其被配置为确定作为所检测到的由定向转子发射的光束的发射角度、所存储的校准参数以及所存储的误差模型的函数的角度。

各工件表面可以包括相应的任意物体的平坦表面。特别地，角度测量装置被配置用于无接触地确定工件表面之间的角度。

例如，发送器是激光发送器或LED光源。特别地，发送器可以包括半导体二极管。此外，角度测量装置可以具有准直光学器件，其用于将由半导体二极管产生的光约束为沿传播方向延伸的所产生的激光束。例如，所产生的光束是激光束或LED光源的光束。例如，接收器可以是被配置为产生表示接收光强度的电信号的光敏传感器。

连续旋转的定向转子可以由诸如微型同步马达等的马达通过轴来进行驱动。例如，定向转子可被配置用于沿着与定向转子的旋转轴垂直的旋转发射方向发射所产生的光束，这是因为发送器被固定至定向转子并且随着定向转子一起围绕定向转子的旋转轴旋转。

例如，定向转子的旋转轴可被布置成与角度的顶点轴轴向平行，这是因为操作员保持角度测量装置以准备在两个工件表面之间进行测量操作。因此，特别地，术语“轴向平行”应被理解为还包括使得定向转子的旋转轴与角度的顶点轴基本上轴向平行的布置，因为它可以通过手动角度测量装置来实现。

特别地，术语“反向平行”同样可被称为是基本上与发射方向反向平行或基本上与发射方向在同轴方向中的方向。例如，接收器可以接收与发射方向反向平行反射的光束，这是因为该接收器被布置在反射光束的传播路径中，或者半透镜可被设置在反射光束的传播路径中以将反射光束的至少一部分引导至接收器。

当然，根据相应工件表面的表面光洁度，发射光束如果从工件表面反射，则其可以在一些情况下扩散性地反射和/或扇出。因此，反射光束可被理解为在工件表面反射的光的一部分，其中该部分基本上与发射方向反向平行地向回朝向旋转转子传播。

特别地，发射光束的发射角度可被理解为发射光束的立即发射方向与所产生的光束从连续旋转的定向转子扇出的平面中的预定义参考方向相比的角度。

例如，发射角度传感器单元可被配置为通过以下方式来检测接收器接收与发射方向轴向平行反射的光束的相应发射角度：确定接收器所输出的信号的最大强度、通过读出与定向转子的旋转轴或者与用于驱动定向转子的马达的轴相联接的角度传感器来确定定向转子的相应旋转位置、以及检测作为所检测到的定向转子的旋转位置的函数的由定向转子发射的光束的发射角度。例如，函数可以是乘以2或乘以1。

特别地，当使用角度测量装置进行校准操作时，校准单元被配置为确定校准参数。校准单元可以完全自动地或通过与操作员的交互来确定校准参数。

校准参数可以是精确或近似地描述了角度相关误差的误差模型的数学函数的系数，其中角度诸如发射角度传感器单元所检测到的发射角度。误差模型可以预先存储在存储器单元中。

特别地，所检测到的发射角度的误差可被理解为要校正所检测到的发射角度以使得角度测量装置精确地确定工件表面之间的实际角度的一个大小。因此，在角度测量装置没有制造和调整容差的情况下，误差可被理解为所检测到的接收器接收反射光束的发射角度与发射光束被反射成与发射方向反向平行或者将被反射成与发射方向反向平行的校正发射角度之间的偏差。例如，误差的原因可能是定向转子的旋转速度不均匀、定向转子的旋转轴的定向不准确以及产生光束的传播方向或接收器的定位不准确，并被设计为装置特异性误差原因。

特别地，评价单元可被配置为通过形成介于180°和定向转子所发射的光束的两个校正后发射角度的差之间的差来确定工件表面之间的角度。特别地，定向转子所发射的光束的两个校正后发射角度与基于误差模型和校准参数对定向转子所发射的光束的两个检测到的发射角度进行校正的结果相关，其中接收器以检测到的发射角度接收已从两个工件表面其中之一反射的光束。

有利地，装置特异性误差原因因此可以通过误差模型来建模。角度测量装置可以通过确定误差模型的校准参数来校准，并且误差可以至少近似地校正。因此，可以提高角度测量装置的测量准确度。

有利地，通过基于误差模型来校正装置特异性误差原因，可以省略对角度测量装置的组件的时间努力机械调整，以使误差最小化。有利地，角度测量装置可以在不利用任何机械调整能力的情况下完全形成。因此，可以避免角度测量装置的调整随着时间的推移而恶化，并且以有利的方式，可以进一步提高角度测量装置的测量准确度。另外，通过省略调整能力，角度测量装置的制造成本可以降低。此外，省略调整能力使得测量系统可以进一步微型化，从而集成为紧凑的手动测量装置。

评价单元还可被配置为向外部部件输出表示特定角度的信号、以及/或者在显示单元上显示该特定角度。

根据实施例，定向转子针对发送器所产生的光束形成平坦反射表面。

在变型中，平坦反射表面可被布置成使得反射表面与定向转子的旋转轴的方向平行延伸，其中定向转子的旋转轴与产生光束的传播方向正交或基本上正交。在该变型中，发射角度传感器单元可被配置为将发射角度确定为定向转子的旋转位置的两倍。

在另一变型中，平坦反射表面可被布置成使得反射表面相对于定向转子的旋转轴斜向(特别地相对于旋转轴倾斜45°)延伸，其中定向转子的旋转轴基本上与产生激光束的传播方向同轴。在该变型中，发射角度传感器单元可被配置为将发射角度确定为旋转转子的旋转位置。

定向转子的平坦反射表面可以使发送器所产生的光束沿着与定向转子的旋转轴正交的发射方向反射，并且可以将从工件表面其中之一基本上反射成与发射方向反向平行的光束反射至接收器。

因此，有利地，发送器、可选地设置的准直光学器件和接收器无需绕定向转子旋转。因此，更容易将接收器的信号发送至诸如校准单元和评价单元等的单元。因此，角度测量装置可以具有紧凑而稳健的设计，其中唯一可移动组件或至少唯一旋转组件是具有平坦反射表面的旋转定向转子。

根据另一实施例，发送器具有监视二极管，并且监视二极管形成接收器。

特别地，根据本实施例的发送器是诸如激光二极管等的半导体二极管。监视二极管特别地布置在激光二极管中，使得监视二极管检测激光二极管的激光芯片所产生的激光的至少一部分，并且例如可以供给表示由监视二极管检测到的激光的强度的电信号。因此，监视二极管可以用于激光二极管的功率调节。如果反射光束射到激光二极管上，则监视二极管可以供给表示产生激光和反射光束的组合强度的电信号。因此，发送器的监视二极管可以用作接收器。有利地，可以省略接收器所用的单独传感器以及用于将反射光束的一部分偏转到该单独传感器的半透镜。此外，由于半导体二极管的紧凑设计，发送器可以在不采用固定偏转镜的情况下以有利的方式定向成直接朝向具有反射表面的定向转子的旋转轴。因此，具有坚实二极管的激光二极管使得具有减少数量的组件的角度测量装置的紧凑设计成为可能。

根据另一实施例，角度测量装置具有被配置为向发射角度传感器单元输出时钟时间信号的定时器。

例如，定时器可以是石英表或RC振荡器。根据本实施例的角度测量装置的发射角度传感器单元可被配置为使用时钟时间信号来确定接收器接收反射光束的时间点，并通过将时间点与发射光束的旋转持续时间和预定义参考方向进行比较来检测定向转子在各个时间点发射的光束的相应发射角度。

发射角度传感器单元可被配置为基于参考信号来确定预定义参考方向，并将旋转持续时间确定为两次发生参考信号之间的时间间隔。

例如，在旋转的定向转子直接发射产生光束的情况下(这意味着产生光束与产生光束向着接收器的传播方向反向平行地预先发射到工件表面其中之一)，接收器可以产生参考信号。

有利地，在根据本实施例的角度测量装置处，因此可以省略用于定向转子的旋转位置的单独角度传感器。因此，角度调整装置的更紧凑设计和制造成本降低是可能的。

根据另一实施例，角度测量装置具有参考信号传感器，该参考信号传感器被配置为在发射光束从定向转子沿参考方向发射的情况下向发射角度传感器单元输出参考信号。

参考方向是预定义参考方向。在发射方向是参考方向的情况下，发射角度可被定义为0°。例如，参考信号传感器可以是光电二极管，该光电二极管被布置成使得在定向转子的一次旋转期间，光电二极管完全从定向转子发射的光束中通过一次。

因此，发射角度传感器单元也可以基于参考信号来确定参考时间点和旋转持续时间，然后，在反射表面被布置成使得光束在任何时间点都不会直接发射至接收器的情况下，并且有利地在该布置中，可以省略用于定向转子的旋转位置的角度传感器。

根据另一实施例，角度测量装置具有发射角度校正单元，用于通过使用误差模型和校准参数校正所检测到的从定向转子发射的光束的发射角度来确定从定向转子发射的光束的校正后发射角度。因此，评价单元被配置为确定作为校正后发射角度的函数的两个工件之间的角度。

特别地，发射角度校正单元可被配置为通过将存储器单元中所存储的误差模型的数学函数与存储器单元中所存储的校准参数一起应用于所检测到的发射角度来校正检测到的相应发射角度、将函数结果添加至所检测到的发射角度或从所检测到的反射角度减去函数结果、并将相加结果或相减结果确定为校正后发射角度。

根据另一实施例，误差模型是正弦误差模型。

有利地，正弦误差模型允许在定向转子旋转移动的上下文中容易且高效地对误差进行建模，其中在零点处的发射光束的一次旋转期间，所检测到的发射角度的误差发生振荡。特别地，对于定向转子的角度位置的单倍或双倍，受影响最大的多个装置特异性误差原因导致正弦误差原因或近似正弦误差原因，使得通过正弦误差模型，创建了具有最小所需数量的校正参数的特别良好的误差描述。

根据另一实施例，误差模型包括定向转子所发射的光束的发射角度的正交函数的线性组合，并且校准参数包括线性组合的系数。

通过选择诸如正弦函数或余弦函数等的正交函数的线性组合的合适系数，误差模型可被调整到误差振荡的相位角和振幅。

根据另一实施例，正交函数包括定向转子所发射的光束的发射角度的相应整数倍数和/或相应整数分数的正弦函数和余弦函数。

如果误差模型中包括发射角度的整数倍数和/或整数分数的正弦函数和余弦函数，则可以考虑误差的高阶和/或低阶谐波振荡和/或次谐波振荡。有利地，可以对由于驱动定向转子的马达的磁系统中的齿槽转矩引起的误差进行特别地建模和校正。阐明了误差模型，并且可以进一步提高角度测量装置的测量准确度。

根据另一实施例，校准单元配置成在校准操作时被配置为以使得在相应枢转位置处进行的对校准角度构件的平坦表面之间的角度的确定的偏差相对于彼此减小或相对于彼此最小化的方式来确定校准参数、并将所确定的校准参数存储在存储器单元中，其中在校准操作时，定向转子的旋转轴被布置成与校准角度构件的两个平坦表面之间的角度的顶点轴轴向平行，并且通过操作员或外部设备使至少包括发送器、定向转子和接收器的布置在多个枢转位置之间围绕定向转子的旋转轴枢转，并且在枢转位置中的各枢转位置处确定校准角度构件的平坦表面之间的角度。

校准角度构件可以是具有两个平坦表面的任意物体，只要平坦表面所包围的角度是固定的或者至少在校准操作期间保持不变即可。校准角度构件的平坦表面之间的角度在下文中被称为校准角度。注意，对于根据所提出的校准操作对所提出的角度测量装置进行校准，无需知道校准角度的角度值。因此，任何可接近的刚性角度构件可以有利地用作校准角度构件。

例如，在校准操作的具有发送器、定向转子和接收器的布置枢转时，整个角度测量装置可以由操作员手动操作。

校准单元可被配置为对评价单元进行初始化，以在每个枢转位置确定作为所检测到的从定向转子发射的光束的发射角度的函数的校准角度而不考虑校准参数或误差模型，或者抑制误差模型对于校准角度的确定的校正影响。此外，校准单元可被配置为确定在各个枢转位置的校准角度的多次确定之间的偏差并选择合适的校准参数，其中在评价单元重复确定各枢转位置的校准角度时，现在通过考虑所选择的校准参数和所存储的误差模型来使偏差最小化。偏差可以是一个或多个数学或统计量，诸如：多次确定之间的一个或多个差值、多次确定的平均值、多次确定的标准偏差和/或方差。

通过枢转，校准角度被分别确定为所检测到的不同发射角度的函数，因此时在旋转的定向转子的不同旋转位置处确定。如果所检测到的发射角度受到取决于发射角度或定向转子的旋转位置的误差的影响，则恒定校准角度的确定彼此发生偏差。通过选择合适的校准参数，误差模型可被调整为使得其近似地表示至少用于装置特异性误差原因的模型，使得在随后的测量中，偏差被最小化。有利地，测量值的扩展因此减少，并且角度测量装置的测量准确度提高。有利地，操作员可以容易地并且在非常短的时间内进行调整操作。

根据另一实施例，多个枢转位置包括枢转范围的相应最外位置和中间位置。枢转范围至少包括30°，优选为60°并且更优选为90°。

校准操作时的枢转范围选择得越大，在校准操作时误差模型就能越精确地适应装置特异性误差原因。

根据另一实施例，校准单元在校准操作时被配置为以使得在相应枢转位置处进行的对校准角度构件的平坦表面之间的角度的确定的偏差相对于彼此减小或最小化的方式来进一步确定误差模型、并将所确定的误差模型存储在存储器单元中。

例如，校准单元可被配置为在校准操作时将多个枢转位置处的校准角度的确定之间的、通过利用所存储的误差模型选择合适的校准参数而实现的最小偏差与预定义阈值进行比较，并且在最小偏差高于阈值的情况下选择更精确的误差模型并将其存储在存储器单元中并再一次确定合适的校准参数，通过合适的校准参数与更精确的误差模型相结合，多个枢转位置处的校准角度的确定之间的偏差进一步减小或最小化。例如，更精确的误差模型可以是具有更高数量的系数或校准参数的误差模型。

例如，如果作为包括从定向转子发射的光束的发射角度的正弦函数和余弦函数的误差模型的替代而选择了还包括发射角度的整数倍数的正弦函数和余弦函数的误差模型，则还可以考虑旋转转子的旋转期间的误差振荡的谐波。可以进一步提高校准的准确度并因此提高角度测量装置的测量准确度。

根据另一实施例，校准单元被配置为通过迭代数值方法来确定校准参数。迭代数值方法的示例是连接梯度法。

因此，当误差模型不允许精确的解析解时，也可以确定校准参数。

根据另一实施例，角度测量装置具有操作元件，其中该操作元件被配置为在操作员操作该操作元件时以信号形式向校准单元通知校准操作的执行。

例如，操作元件可以是被实现为物理按钮或者被实现为显示器上的切换面的按钮。

根据另一实施例，角度测量装置具有用户接口单元，其中该用户接口单元被配置为使得操作员能够手动地选择误差模型和/或手动地设置校准参数。

用户接口单元可以包括输出部件和输入部件。例如，输出部件可以包括LCD显示器或TFT显示器，并且输入部件可以包括键盘或小键盘，或者用户接口单元可被形成为触摸屏。

因此，如果校准单元对校准参数和/或误差模型的自动确定没有提供最优结果，则可以手动地进行角度测量装置的校准。

根据另一实施例，角度测量装置被形成为具有用于显示角度的显示单元的手动角度测量装置。

例如发射角度传感器单元、评价单元、校准单元和/或旋转角度校正单元等的各个单元可以在硬件和/或软件中实现。如果所述单元在硬件中实现，则其可被体现为装置或装置的一部分，例如计算机、微处理器、可编程控制单元或硬连线电路。如果所述单元在软件中实现，则它可被体现为计算机程序产品、函数、例程、程序代码的一部分、或可执行对象。

根据第二方面，提出了用于确定两个工件表面之间的角度的方法，包括：通过发送器产生光束；通过连续旋转的定向转子沿着与定向转子的旋转轴垂直的旋转发射方向发射产生光束作为发射光束；通过接收器在定向转子的旋转轴被布置成与角度的顶点轴轴向平行、并且发射光束被两个工件表面其中之一反射成与发射方向反向平行的情况下接收反射光束作为反射光束；检测定向转子所发射的光束的相应发射角度，其中接收器以相应发射角度来接收反射光束；至少确定校准参数；存储校准参数和误差模型；以及确定作为所检测到的由定向转子发射的光束的发射角度、所存储的校准参数以及所存储的误差模型的函数的角度。

根据第二方面的实施例，该方法还包括：提供具有包含角度的两个平坦表面的校准角度构件；将定向转子的旋转轴布置成与校准角度构件的平坦表面之间的角度的顶点轴轴向平行；使至少包括发送器、定向转子和接收器的布置在多个枢转位置之间围绕定向转子的旋转轴枢转；在各枢转位置处确定校准角度构件的平坦表面之间的角度；以及以使得在相应枢转位置处进行的对校准角度构件的平坦表面之间的角度的确定的偏差相对于彼此减小或相对于彼此最小化的方式来确定校准参数和/或误差模型。

参考装置所描述的实施例和特征比照应用于方法。

本发明的其它可能的实现还包括以上或以下关于实施例所描述的特征或实施例的明确提及的组合。因此，本领域的技术人员还可以添加单独的方面作为本发明的各基本形式的改进或添加。

本发明的其它有利的实施例和方面是从属权利要求以及下面描述的本发明的实施例的主题。此外，参考附图，基于优选实施例更详细地讨论了本发明。

图1示出根据第一实施例的所提出的角度测量装置的示意端视图。

图2示出用于通过所提出的角度测量装置来确定角度的方法。

图3示出取决于所提出的角度测量装置处的发射光束的发射角度的接收器的信号曲线的应用。

图4示出所提出的角度测量装置和所提出的角度确定方法的应用示例。

图5示出根据第二实施例的角度测量装置的示意侧视图。

图6示出根据第二实施例的取决于角度测量装置处的时间的接收器的信号曲线的应用。

图7示出所提出的角度测量装置中的激光二极管的示意表示。

图8示出取决于光束发射的发射角度的接收器的信号曲线、误差模型以及接收器的校正后信号曲线的应用。

图9示出用于根据所提出的方法来确定校准参数的步骤。

图10示出用于说明所提出的角度测量装置的校准操作的略图。

图11a～11c示出取决于校准操作期间的不同枢转位置中的发射光束的发射角度的接收器的信号曲线的应用。

在图中，除非另有指示，否则相同或功能上相同的元件被赋予相同的附图标记。

图1示出根据第一实施例的角度测量装置100的示意图。

图1中的角度测量装置100被布置在两个工件表面1、2之间，其中这两个工件表面1、2包围由顶点轴5确定的角度

。工件表面1、2可以是同一工件的工件表面，或者可以是被布置成相对于彼此处于固定空间布置的不同工件或物体的工件表面。图1中的表示没有按比例缩小。

图1的角度测量装置100具有：发送器10，用于产生光束91；定向转子3，其具有反射表面8，该反射表面8随定向转子3一起围绕旋转轴4旋转并朝向旋转轴4延伸并将产生光束91作为发射光束92以旋转发射角度α进行发射；以及接收器11，其基本上被布置在发送器10处。接收器11向处理单元24输出表示从接收器11接收到的光强度的电信号。在图1中，示出在瞬时发射角度α下朝向工件表面2发射发射光束92的时间点。

处理单元24包括评价单元17、校准单元15和发射角度传感器单元18。处理单元24连接至存储器单元16和角度传感器9。在存储器单元16中，存储了适于对角度测量装置100的装置特异性误差原因进行建模的误差模型(未示出)。在存储器单元16中，可以存储误差模型的校准参数，以通过对其装置特异性误差原因进行建模来校准角度测量装置100。稍后将详细描述这一点。角度传感器9与用于驱动定向转子3的同步马达(未示出)的轴(未示出)相联接，并且输出定向转子3的轴的旋转位置ω。处理单元24确定作为其从接收器11、角度传感器9和存储器单元16接收到的输入值和输入信号的函数的角度并输出表示特定角度

的信号作为测量结果。

图2示出利用所提出的角度测量装置来确定角度的方法。现在基于图2以及图1所示的角度测量装置100来解释该方法。

该方法包括用于校准角度测量装置100的方法阶段S1和用于确定要确定的角度的方法阶段S2。

在方法阶段S1中，在步骤S10中，通过处理单元24的校准单元15来确定校准参数，其中校准参数是存储在存储器单元16中的误差模型的系数。确定校准参数，使得误差模型与校准参数一起至少近似地对角度测量装置100的装置特异性误差原因进行建模。稍后将详细描述这一点。

在步骤S16中，将步骤S10中所确定的校准参数存储在存储器单元16中。

如图1所示，为了进行用于确定角度的方法阶段S2，角度测量装置100被布置在两个工件表面1、2之间，使得定向转子3的旋转轴4基本上与要确定的角度的顶点轴5轴向平行。

发送器10产生(步骤S21)连续光束91，其中该连续光束91基本上沿着从发送器10到定向转子3的旋转轴4的传播方向传播。逆时针旋转的定向转子3的反射表面8沿着旋转发射方向发射产生光束91作为发射光束92(步骤S22)。换句话说，旋转定向转子3在发射平面(图1中的绘制平面)中扇出入射光束91。

在图1中，角度α表示发射光束92的瞬时发射方向和产生光束91的传播方向之间的发射角度α。角度ω表示与反射表面8被定向成与产生光束91的传播方向正交的参考位置(图1中的虚线)相比定向转子或反射表面8的旋转位置ω。在图1所示的实施例中，α＝2ω成立，这意味着在定向转子3的半旋转(旋转约180°)期间，发射光束92基本上通过整个发射平面(旋转约360°，从α＝0°的参考位置开始旋转至约180°，并且进一步从约-180°旋转至0°)。

图1示出特殊发射方向α＝α₂，其中发射光束92基本上正交地射到工件表面2上，并且被反射成与其发射方向反向平行作为反射光束93。通过这样做，反射光束93被再次射到定向转子3的反射表面8上并从反射表面8进一步反射朝向发送器10，并且特别地在接收器11处被反射(步骤S23)，其中该接收器11基本上被布置在发送器10处以使得接收器11接收到反射光束93。当发射方向α＝α₁的发射光束91基本上正交射到工件表面1上时，接收器11再次接收到发射光束93。

在步骤S24中，处理单元24通过发射角度传感器单元18来检测接收器接收反射光束93的光束的发射角度α₁、α₂。图3示出取决于发射光束92的发射角度α的从接收器11输出至处理单元24的信号S的信号曲线。处理单元24监视信号S，并且初始化为：发射角度传感器单元18在信号S超过预定义阈值L的情况下检测到角度α₁₁，并且在信号降低到预定义阈值L以下的情况下检测到角度α₁₂。发射角度传感器单元18从用于分别检测相应发射角度α的角度传感器9获得定向转子3的旋转位置ω，并将该旋转位置ω乘以2以考虑图1所示的布置的几何结构。随后，发射角度传感器单元1将发射角度α₁确定为角度α₁₁和α₁₂的均值。发射角度α₂以相同的方式被确定为角度α₁₁和α₁₂的均值。

在步骤S25中，处理单元24通过评价单元15确定作为所检测到的发射角度α₁和α₂、存储器单元16中所存储的误差模型以及存储器单元16中所存储的校准参数的函数的角度

根据图1结合图3，在理论上没有装置特异性误差原因的情况下，角度

由项

得出，其中，如稍后详细所述，评价单元15使用误差模型和校准参数来校正角度和/或发射角度α₁和α₂和/或其差值Δα。

根据上述方法，因此已经无接触地且以高准确度地确定了角度

在角度测量装置100的第一实施例的变型中，不设置角度传感器9，并且发射角度传感器单元18通过时间测量来确定发射角度，如稍后详细所述。

在第一实施例的另一变型中，不设置反射表面8，并且至少接收器10和发送器11被固定在定向转子3上并随该定向转子3一起围绕旋转轴4旋转。在另一变型中，定向转子3不会连续地绕转，而是进行周期性的摆动，使得光束仅在例如180°的设置角度段上扇出，从而使得发送器11和接收器10的电连接更容易。

图4示出所提出的角度测量装置100的应用实例。具体地，图4示出要通过工件表面1、2弯曲的工件12，该工件12由压模13按压到基体14中。例如，该压模是薄片金属弯曲机的上部工具。角度测量装置100是独立于压模100的装置，诸如例如由工作原理保持在工件表面1、2之间的手动角度测量装置。角度测量装置100在工件12被按压到基体14中的同时持续确定工件表面1、2之间的角度

当考虑到材料特定过度弯曲而实现期望角度

时，操作员结束按压。因此，可以精确地制造具有期望角度

的工件。

图5以示例侧视图示出所提出的角度测量装置200的第二实施例。以下描述了与第一实施例的不同之处。

角度测量装置200被形成为手动角度测量装置，并且具有用于显示所确定的角度的显示单元23以及小键盘34。小键盘34用作操作元件以通过信号形式向稍后详细描述的手动角度测量装置200的校准单元15通知校准操作的开始，以及/或者用作用户接口单元的、包括操作员可以用来手动地设置和/或校准存储器单元16中所存储的校准参数和/或误差模型的小键盘34和显示单元23的一部分。

在与角度测量装置100不同的手动角度测量装置200中，由微型同步马达6经由轴7驱动的定向转子3的旋转轴4与产生光束91的传播方向同轴地延伸。定向转子3的反射表面8相对于定向转子3的旋转轴4倾斜45°的角度地延伸。因此，产生光束91在与定向转子3的旋转轴4和产生光束91的传播方向均正交的发射平面中作为发射光束92扇出。定向转子的旋转位置ω以及从定向转子3发射的光束92的发射角度α在第二实施例中是相同的，但由于装置特异性误差原因而引起的可能偏差除外。

此外，手动角度测量装置200具有定时器21，该定时器21向处理单元24以及被布置在发射平面中的参考信号传感器20(诸如光电二极管等)输出时钟时间信号。当通过使图5中虚线箭头所示的发射光束92旋转来通过光电二极管20时，光电二极管20向处理单元24输出参考信号。

未设置用于定向转子3的旋转位置的角度传感器。在步骤S24中，手动角度测量装置200的发射角度传感器单元18通过时间测量来检测接收器11接收反射光束93的发射角度，如以下基于图6所述。

图6示出取决于手动角度测量装置200的时间的接收器11的信号曲线的应用。由于定向转子3以基本上恒定的旋转速度旋转，因此图6的时间相关信号曲线性质上与图3的角度相关信号曲线相同。

因此，手动角度测量装置200的发射角度传感器单元18通过在接收器11的信号超过或低于预定阈值L的相应时间点t₁₁、t₁₂或t₂₁、t₂₂之间形成均值、与第一实施例类似地基于定时器21的时钟时间信号来确定接收器11接收反射光束93的时间点t₁和t₂。然后，发射角度传感器单元18通过考虑到时间点t₁和t₂与发射光束92的旋转持续时间T的关系：α_i＝(t_i–t₀)/T(其中i＝1,2)，来检测接收器11接收发射光束3的发射角度α₁、α₂。发射光束92沿参考方向(α＝0)发射的时间点t₀由发射角度传感器单元18确定为参考信号传感器18输出参考信号的时间点，并且旋转持续时间T由发射角度传感器单元18根据两个参考信号之间的时间差来确定。

这样，可以省略用于定向转子3的旋转位置的角度传感器9，并且可以实现手动角度测量装置200的特殊紧凑设计和低制造成本。

此外，根据第二实施例的手动角度测量装置200中的处理装置24具有发射角度校正单元22。在步骤S25中，如稍后详细所述，发射角度校正单元22通过使用存储器单元16中所存储的误差模型和存储器单元16中所存储的校准参数校正发射角度α₁、α₂来确定校正后发射角度α_corr,1、α_corr,2。然后，评价单元15形成角度差Δα＝α_corr,1–α_corr,2，并通过来确定角度

特别地，在所提出的角度测量装置100、200的所提出的实施例中，可能存在以下影响角度确定的测量准确度的装置特异性误差原因。

特别地，当角度测量装置100、200是手持装置时，主球将角度测量装置100、200设计得尽可能紧凑。特别地，马达6的直径可以仅为几毫米。因此，马达6的惯性矩非常小，并且马达6的磁系统中的不对称和齿槽转矩可能引起一次旋转内的角速度的波动，即使是马达6的旋转平均速度在多次旋转中保持恒定。如果在微型化的上下文中省略角度传感器9，并且如上所述，如果基于接收器11接收反射光束3的时间点t₁、t₂以及定向转子3所发射的光束92的旋转持续时间T来确定发射角度α₁、α₂，则马达6的不均匀角速度导致在零点附近振荡的所检测到的发射角度α₁、α₂的误差。这意味着，根据定向转子3的旋转位置ω或实际发射角度α的绝对值，交替地确定过小或过大的发射角度α。根据角度测量装置100、200相对于工件表面1、2的相对定向，在不同的绝对发射角度α₁、α₂处执行角度

的确定，使得根据定向，进行彼此发生偏差并且在均值附近振荡的发射角度α₁、α₂的确定，并因此进行角度

的确定。

此外，在微型化角度测量装置100、200中，很难将定向转子3的旋转轴4和产生光束91的传播方向(意味着发送器10的轴)相对于彼此精确地定向。例如，如果在根据第二实施例的角度测量装置200的布置中、发送器10的定向相对于定向转子3的旋转轴4偏离约特定角度误差，那么因此在定向转子3的反射表面8的一次旋转期间，这会影响在发射平面中扇出并发射的光束92如同其存在于无误差定向那样围绕虚轴或发射方向沿锥形表面的旋转同步漫游。因此，发射光束92的发射角度与定向转子3的旋转位置相比沿着一次旋转的一半向前快速移动，并且与定向转子3的旋转位置相比沿着另一半回退。另外在这种情况下，在零点附近振荡的所检测到的发射角度α₁、α₂的误差取决于角度测量装置200与工件表面2、1相比的定向误差。

在接收器11的上述布置中，另一装置特异性误差原因基本上在于发送器10。如果在微型化的上下文中将省略光束路径中的半透镜，那么因此理论上将有必要将接收器11精确地布置到从反射表面8朝向发送器10反射的光束93的轴上，使得接收器11在反射光束3从工件表面1、2其中之一完全反向平行地反射时接收该反射光束3。

图7示出例如在手动角度测量装置200中用作发送器10的激光二极管10的示意表示，其中在发送器10中集成有接收器11。激光二极管包括具有玻璃窗25、激光芯片28、监视二极管29和基底30的胶囊26。监视二极管29检测与由激光芯片28直接从激光芯片28的部分透镜的背面输出的激光功率成比例的光部分，同时检测从工件表面1、2其中之一的外部反射回激光二极管10的光束93，并攻击与整个检测出的光量成比例的电流信号。因此，监视二极管29用作手动角度测量装置200中的接收器11。

激光芯片28例如由仅较小微米小的、也近似理想的点状发射表面产生张开角度为8°至22°的激光。因此，在手动角度测量装置200中，设置了准直光学器件19，该准直光学器件19将产生的激光束成束为光束。因此，激光二极管10被定位成使得激光芯片28位于准直光学器件19的焦点。与激光芯片的发射表面相比，监视二极管29具有相当大的表面延伸，并且定位在距位于焦点中的激光芯片28限定距离处，因此定位在产生光束91的轴35的对面，并且因此也定位在完全反向平行的反射光束93的对面。特别地，由于与产生光束的轴35相比的离心定位，因此监视二极管29的视野的中心轴27相对于由准直光学器件19成束产生的光束91的传播方向进行枢转。因此，如果发射光束92垂直射到工件表面1、2并且被反射成与其发射方向完全反向平行，那么监视二极管29(接收器11)特别地不全是在距工件表面1、2短距离处接收反射光束93。相反，监视二极管92在反射光束93从工件表面1、2其中之一以略微不同于180°的角度反射时接收反射光束93。这表示所检测到的发射角度α₁，α₂的取决于定向的误差的另一装置特异性误差原因。

如前所述，所提出的角度测量装置200具有被配置用于确定校准参数的校准单元15、被配置为存储校准参数和误差模型的存储器单元16、以及评价单元17和/或发射角度校正单元18，其中评价单元17和/或发射角度校正单元18被配置为基于误差模型和校准参数来校正所检测到的发射角度α₁、α₂，以确定校正后发射角度α_1,corr、α_2,corr，并确定作为校正后发射角度α_1,corr、α_2,corr的函数的角度

以下基于图8～11，详细描述了用于校准角度测量装置200的误差模型和方法步骤。

图8示出取决于发射光束92的发射角度α的接收器11的信号曲线S(α)、误差模型f(α)以及接收器的校正后信号曲线S'(α)的应用。

长虚线信号曲线S(α)表示取决于发射角度传感器单元18所检测到的错误发射角度α的接收器11的实际信号曲线。短虚线是正弦误差模型f(α)的应用，其中正弦误差模型f(α)是向所检测到的错误发射角度α赋予误差f(α)的建模大小的数学函数。

例如，误差模型可以以指令的形式存储在存储器单元26中，其中这些指令在被处理单元24读出并执行的情况下对处理单元24进行初始化以评价数学函数f(α)。可选地，存储误差模型f(α)的存储器单元26的一部分可以形成硬连线电路。可选地或近视地，函数f(α)可以形成为存储器中的真值表。

实线表示的信号曲线S'(α)表示校正后的信号曲线S'(α)＝S(α-f(α))。这意味着S'(α)是取决于由利用误差模型f(α)建模的误差校正后的发射角度α_corr＝α–f(α)的接收器11的信号的应用。因此，校正后的信号曲线S'(α)的两个极大值在水平方向上滑动约在垂直方向上应用的误差f(α)的大小。

在理论上假设误差模型f(α)对由装置特异性误差引起的检测到的发射角度α的角度误差进行精确建模的前提下，基于校正后信号曲线S'(α)的极大值检测到的发射角度差Δα＝α_2,corr–Δα_1,corr是指评价单元17用来确定实际正确角度

的发射角度差。实际上，可能存在变化，其中误差模型f(α)可以近似对实际误差进行建模并因此至少提高角度

的确定准确度。

在图8中，校正后的距离角度差Δα大于未校正的虚线极大值的距离角度差，这是因为校正后的信号曲线S'(α)的第一最大值在所检测到的信号曲线S(α)的极大值的更左侧，而第二最大值在更右侧。然而，可以看出，在曲线f(α)的其它位置的发射角度α的其它绝对值处，校正后的距离角度差Δα可以小于未校正的距离角度差。换句话说，检测到的距离角度差与校正后的距离角度差Δα的偏差以及检测到的距离角度与校正后的距离角度α的偏差在零点附近正弦振荡。换句话说，如果角度测量装置200不考虑误差模型f(α)，则角度测量装置200将根据角度测量装置200与工件表面1、2相比如何定位来确定在实际角度

附近正弦振荡的不同角度

为了实现提高特别无接触角度测量装置100、200的测量准确度的期望效果，根据所提出的方法，在校准操作时确定校准参数(步骤S10)，校准参数例如是角度测量装置100、200的存储器单元16中所存储的误差模型f(α)的系数。使用校准参数，误差模型f(α)可以适应实际的装置特异性误差原因。

以下基于图9～11描述了执行校准参数的确定的校准操作。对手动角度测量装置200进行描述，但在这种情况下对此不作限制。

图9示出用于根据所提出的方法来确定校准参数的步骤S10的单个步骤S11～S15。

图10示出用于说明诸如手动角度测量装置200等的角度测量装置的校准操作的略图。

校准操作以由操作员提供具有包含不可改变的校准角度

的两个平坦表面31、32的校准角度构件31(S11)开始，并且手动角度测量装置200被布置成使得定向转子3的旋转轴4基本上与校准角度

的顶点轴5布置轴向平行(步骤S12)。

例如，操作员可以通过按压手动角度测量装置200的小键盘34的按钮，来以信号形式向处理单元24的校准单元15通知校准操作的开始。

然后，操作员使手动角度测量装置200基本上在三个枢转位置-β、0°、+β之间围绕定向转子3的旋转轴4枢转(步骤S13)。

图11a示出在枢转位置-β(图10中虚线表示的手动角度测量装置200)处枢转期间的接收器11的信号曲线S(α)，图11b示出在枢转位置+β(图10中点线表示的手动角度测量装置200)处枢转期间的接收器11的信号曲线S(α)，以及图11c示出在枢转位置0°(图10中实线表示的手动角度测量装置200)处枢转期间的接收器11的信号曲线S(α)。

从图11a～11c可以看出，枢转位置β是所检测到的相应发射角度α₁、α₂的绝对值的偏移量，其中在该偏移量处，接收器11接收反射光束93，并且出现信号曲线S(α)的极大值，同时图11a～11c中的发射角度α₁、α₂之间的距离分别基本上相等，这意味着除了因装置特异性误差原因引起的偏差外都是相等的。

在枢转期间，校准单元15通过使用评价单元17来对处理单元24进行初始化，以重复地并且特别地在三个枢转位置-β、0°、+β中的各枢转位置处确定校准角度

其中针对这三个枢转位置-β、0°、+β，重复进行图2所示方法的步骤S20～S25。校准参数可以初始化为零，或者其可以通过标志等以首先保持不考虑误差模型的其它方式来初始化。

如上所述，由于装置特异性误差原因，所检测到的接收器11接收反射光束93的发射角度α₁,α₂与理论上在无误差情况下检测到的发射角度α₁,α₂可以发生偏差，因此，在三个枢转位置-β、0°、+β中的各枢转位置处，针对校准角度

出现不同的确定结果。

在步骤S15中，校准单元15确定校准参数，使得在考虑到误差模型f(α)和校准参数而进行确定的情况下使枢转位置-β、0°、+β处的校准角度

的确定最小化。

在实施例中，误差模型f(α)是发射角度α的正弦函数和余弦函数的线性组合：f(α)＝k_s sin(α)+k_c cos(α)。正弦函数和余弦函数在图11a～11c中示意性地以虚线示出。如前面基于图8所提及的，通过使用正弦误差模型f(α)，校正后信号曲线S'(α)的极大值与原始信号曲线S(α)的极大值相比可以发生滑动，这意味着极大值之间的距离可以根据相应发射角度α的绝对值而变窄或变宽。因此，校准单元15确定校准参数或系数k_s和k_c，使得图11a～11c分别所示的极大值之间的距离在针对各枢转位置的信号曲线中尽可能地平衡。显然，通过改变系数k_s和k_c，可以表示正弦误差模型f(α)的任意振幅或相位角。

校准单元15可以通过计算来确定使校准角度

的确定之间的偏差最小化的校准参数，或者校准单元15可以使用一种数值方法，其中在该数值方法中，校准单元15通过坐标空间k_s、k_c进行迭代，并且针对在对枢转位置-β、0°、+β中的各枢转位置进行迭代时通过的各点k_s、k_c、在考虑到针对校准参数k_s、k_c具有相应值的误差模型f(α)的情况下对校准角度

的重复确定进行初始化。因此，只要例如已经将针对枢转位置-β、0°、+β中的各枢转位置所确定的发射角度α₁、α₂临时存储在存储器单元16中、或者可以根据图2中的方法的步骤S21～S25相应地执行新测量，就可以只重复针对校准参数k_s、k_c具有相应值的校准角度

的计算确定。在通过坐标空间进行迭代时，校准单元15可以例如通过共轭梯度法来逼近这些校准参数k_s、k_c，其中针对枢转位置-β、0°、+β中的各枢转位置使校准角度

的确定的偏差最小化。

在一个变型中，选择枢转位置β＝0°，使得确定发射角度α为0°的参考方向与校准角度

的角平分线基本上一致。在该变型中，参数k_s被设置为零，并且校准参数k_c是通过计算来确定的，或者是在数值上迭代地确定以使得在枢转位置-β和+β处使校准角度

的确定之间的偏差最小化。随后，在固定校准参数k_c处，校准参数k_s是通过计算来确定的，或者是在数值上迭代地确定以使得在枢转位置-β、0°和+β处使校准角度

的确定之间的偏差最小化。这样，以有利的方式，通过一维坐标空间两次，从而与通过二维坐标空间的变型相比节省了计算时间。

在另一实施例中，如果在步骤S15处、在枢转位置-β、0°和+β处的校准角度

的确定的最小实现偏差不低于预定义最大值，则校准单元15可以确定更精确的误差模型并将其存储在存储器单元16中，其中例如更精确的误差模型附加地包括发射角度α的整数倍数的正弦函数和余弦函数的线性组合(其具有作为校准参数的相应系数)；并且再次进行步骤S15，其中原始系数和附加系数被确定为使得校准角度

的确定的偏差最小化。在优选实施例中，更精确的误差模型包括发射角度α的三倍的正弦函数和余弦函数的线性组合。这样的误差模型允许校正误差原因，诸如在与所执行的磁相相对应的角度距离处发生的马达6的强齿槽转矩。

在步骤S15中已经确定合适的误差模型f(α)和合适的校准参数k_s、k_c...之后，在步骤S16中将误差模型和校准参数存储在手动角度测量仪200的存储器单元16中。

校准操作现已完成。注意，在进行所描述的校准操作时，不需要知道校准角度

校准是通过在不输入任何其它参数的情况下仅使手动角度测量装置200在校准角度构件32内的三个枢转位置-β、0°、+β之间枢转来执行的。

校准后的手动角度测量装置200可以用于确定两个平坦表面1、2之间的角度

，其中，由于在图2所示的角度确定方法的步骤S25中考虑了来自存储器单元16的误差模型f(α)和校准参数k_s、k_c...，因此手动角度测量装置200可以近似确定与平坦表面1、2相比要独立于手动角度测量装置200的相对定向而确定的角度

。因此，测量结果扩展得较少，并且与不具有所提出的校准单元15、存储器单元16和发射角度校正单元18的未校准手动角度测量装置相比，手动角度测量装置200的测量准确度提高。由于校准，因此在手动角度测量装置200没有角度传感器、光束路径上没有对角镜、而且具有高度微型化的组件(其精确调整是费时的、昂贵的或不可能的)的情况下也可以实现良好的测量准确度。因此，可以实现手动角度测量装置200的微型化以及开发成本和制造成本的降低。用户可以通过仅使手动角度测量装置200枢转，来手动地执行校准的进行。

尽管根据优选实施例描述了本发明，但对于本领域技术人员显而易见的是，在所有实施例中可以进行修改。

例如，在第一实施例中，角度传感器9可以省略，并且发射角度α的检测可以像在第二实施例中那样基于时间进行。由于图1所示的第一实施例的布置(其中反射表面8被布置成与产生光束91的传播方向正交)，特别有利地，这里还可以省略参考信号传感器20，并且作为替代可以基于接收器S11的信号来检测参考信号，其中接收器S11的信号是在反射光束93在图1中的定向转子的水平旋转位置处通过接收器S11而不是首先到达工件表面2、3其中之一的情况下由接收器输出的。

作为正弦函数和余弦函数的线性组合(其具有作为校准参数的系数)的替代，误差模型f(α)也只能作为正弦函数或余弦函数(齐聚友作为校准参数的振幅和相位位置)。根据要建模的误差，还可以选择其它正交三角函数或其它函数用于误差模型f(α)。

已经基于手动角度测量装置200示例性地描述了包括用于确定并存储所提出的角度确定方法的校准参数的方法阶段S1的步骤S11～S15的校准操作，其中这些步骤是在使手动角度测量装置200枢转的操作员与用于基于在枢转位置-β、0°和+β处检测到的发射角度α₁、α₂来确定校准参数k_s、k_c的自动化校准单元15之间的交互时进行的。然而，校准操作也可以完全自动地执行，其中外部装置使角度测量装置100、200枢转。校准操作也可以完全手动地执行，其中例如操作员使手动测量装置200枢转，并基于校准角度

的确定的相应显示结果来确定合适的校准参数k_s、k_c...和/或合适的误差模型f(α)，并经由例如由图5所示的显示单元23和图5所示的小键盘34形成的用户接口单元将合适的校准参数和/或合适的误差模型输入到手动角度测量装置200中，或在多个选项中选择期望的误差模型f(α)和/或校准参数k_s、k_c。

用于校准操作的枢转位置不限于枢转位置-β、0°、+β，并且可以使用任意枢转位置和任意数量的枢转位置。

附图标记的列表

100、200 用于确定角度的装置

1、2 工件表面

3 定向转子

4 旋转轴

5 顶点轴

6 马达

7 轴

8 反射表面

9 角度传感器

10 发送器

11 接收器

12 工件

13 压模

14 基体

15 校准单元

16 存储器单元

17 评价单元

18 发射角度传感器单元

19 准直光学器件

20 参考信号传感器

21 定时器

22 发射角度校正单元

23 显示单元

24 处理单元

25 玻璃窗

26 胶囊

27 监视二极管的视野的中心轴

28 激光芯片

29 监视器二极管

30 基底

31 校准角度构件

32、33 平坦表面

34 操作元件

35 产生光束的轴

91 产生光束

92 发射光束

93 反射光束

要确定的角度

校准角度

ω 定向转子的旋转位置

α 发射光束的发射角度

f(α) 误差模型

-β、0°、+β 枢转位置

S1、S2 方法阶段

S10…S25 方法步骤

Claims (18)

1.一种用于确定两个工件表面(1、2)之间的角度

的装置(100、200)，包括：

发送器(10)，用于产生光束(91)，

连续旋转的定向转子(3)，用于沿着与所述定向转子(3)的旋转轴(4)垂直的旋转发射方向发射所产生的光束(91)作为发射光束(92)，

接收器(11)，用于在所述定向转子(3)的旋转轴(4)被布置成与所述角度的顶点轴(5)轴向平行、并且所述发射光束(92)被所述两个工件表面(1、2)其中之一反射成与所述发射方向反向平行的情况下接收反射光束(93)，

发射角度传感器单元(18)，用于检测所述发射光束(92)的相应发射角度(α₁、α₂)，其中，所述接收器(11)以所述发射角度(α₁、α₂)来接收所述反射光束(93)，

其特征在于，所述装置还包括：

校准单元(15)，用于至少确定校准参数，

存储器单元(16)，用于存储所述校准参数和误差模型(f(α))，以及

评价单元(17)，其被配置为确定作为所检测到的由所述定向转子(3)发射的发射光束(92)的发射角度(α₁、α₂)、所存储的校准参数以及所存储的误差模型(f(α))的函数的所述角度

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述定向转子(3)用于针对所述发送器(10)所产生的光束(91)形成平坦反射表面(8)。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，

所述发送器(10)具有监视二极管(29)，并且所述监视二极管(29)形成所述接收器(11)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

定时器(21)，其被配置为向所述发射角度传感器单元(18)输出时钟时间信号。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

参考信号传感器(20)，其被配置为在所述定向转子(3)沿参考方向发射所述发射光束(92)的情况下向所述发射角度传感器单元(18)输出参考信号。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

发射角度校正单元(22)，用于通过使用所述误差模型(f(α))和所述校准参数校正所检测到的从所述定向转子(3)发射的发射光束(92)的发射角度(α₁、α₂)、来确定从所述定向转子(3)发射的发射光束(92)的校正后发射角度(α_korr,1、α_korr,2)，

其中，所述评价单元(17)被配置为确定作为所述校正后发射角度(α_korr,1、α_korr,2)的函数的所述角度

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，

所述误差模型(f(α))是正弦误差模型。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，

所述误差模型(f(α))包括所述定向转子(3)所发射的发射光束(92)的发射角度的正交函数的线性组合，并且所述校准参数包括所述线性组合的系数。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述正交函数包括所述定向转子(3)所发射的发射光束(92)的发射角度的相应整数倍数和/或相应整数分数的正弦函数和余弦函数。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，

所述校准单元(15)被配置为在校准处理时以如下方式来确定所述校准参数，使得在各枢转位置(-β、0°、+β)处对校准角度构件(31)的平坦表面(32、33)之间的角度

的确定的偏差相对于彼此减小或相对于彼此最小化，并将所确定的校准参数存储在所述存储器单元(16)中，其中在所述校准处理时，所述定向转子(3)的旋转轴(4)被布置成与所述校准角度构件(31)的两个平坦表面(32)之间的角度

的顶点轴(5)轴向平行，并且通过操作员或外部设备使至少包括所述发送器(10)、所述定向转子(3)和所述接收器(11)的布置在多个枢转位置(-β、0°、+β)之间围绕所述定向转子(3)的旋转轴(4)枢转，并且在所述枢转位置(-β、0°、+β)中的各枢转位置处确定所述校准角度构件(31)的平坦表面(32、33)之间的角度

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述多个枢转位置(-β、0°、+β)包括枢转范围的相应最外位置(-β、+β)和中间位置(0°)，并且所述枢转范围至少包括30°。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，

所述校准单元(15)被配置为在所述校准处理时还以如下方式确定所述误差模型(f(α))，使得在相应枢转位置(-β、0°、+β)处对校准角度构件(31)的平坦表面(31、32)之间的角度

的确定的偏差相对于彼此减小或相对于彼此最小化、并将所确定的误差模型(f(α))存储在所述存储器单元(16)中。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的装置，其特征在于，

所述校准单元(15)被配置为通过迭代数值方法来确定所述校准参数。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

操作元件(34)，其被配置为在操作员操作所述操作元件(34)时以信号形式向所述校准单元(15)通知执行校准操作。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

用户接口单元(23、24)，其被配置为使得操作员能够手动地选择所述误差模型(f(α))以及/或者手动地设置所述校准参数。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的装置，其特征在于，

所述装置与用于显示所述角度

的显示单元(23)一起形成为手动角度测量装置(200)。

17.一种用于确定两个工件表面(1、2)之间的角度

的方法，包括：

通过发送器(10)产生(S21)光束(91)，

通过连续旋转的定向转子(3)沿着与所述定向转子(3)的旋转轴(4)垂直的旋转发射方向发射(S22)所产生的光束(91)作为发射光束(92)，

通过接收器(11)在所述定向转子(3)的旋转轴(4)被布置成与所述角度

的顶点轴(5)轴向平行、并且所述发射光束(92)被所述两个工件表面(1、2)其中之一反射成与所述发射方向反向平行的情况下接收(S23)反射光束(93)作为反射光束(93)，

检测(S24)所述定向转子(3)所发射的光束的相应发射角度(α₁、α₂)，其中，所述接收器(11)以所述发射角度(α₁、α₂)来接收所述反射光束(93)，

其特征在于，所述方法还包括：

至少确定(S10)校准参数，

存储(S16)所述校准参数和误差模型(f(α))，以及

确定(S25)作为所检测到的由所述定向转子(3)发射的发射光束(92)的发射角度(α₁、α₂)、所存储的校准参数以及所存储的误差模型(f(α))的函数的所述角度

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

提供(S11)具有包含角度

的个平坦表两面(31、32)的校准角度构件(31)，

将所述定向转子(3)的旋转轴(4)布置(S12)成与所述校准角度构件(31)的平坦表面(1、2)之间的角度

的顶点轴(5)轴向平行，

使至少包括所述发送器(10)、所述定向转子(3)和所述接收器(11)的布置在多个枢转位置(-β、0°、+β)之间围绕所述定向转子(3)的旋转轴(4)枢转(S13)，

在所述多个枢转位置(-β、0°、+β)中的各枢转位置处确定(S14)所述校准角度构件(31)的平坦表面(31、32)之间的角度

以及

以如下方式来确定(S15)所述校准参数和/或所述误差模型(f(α))，以使得在各枢转位置(-β、0°、+β)处对所述校准角度构件(31)的平坦表面(31、32)之间的角度

的确定的偏差相对于彼此减小或相对于彼此最小化。

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