CN114688996A - 一种转台回转精度角度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种转台回转精度角度的测量方法，所述方法包括：搭建转台的测量系统；在转台经过标定的情况下，转台转向轴进行转动，每转动预设角度暂停一次，光学成像模块获取一次照射至编码标尺上的激光点的第一位置坐标信息，并发送至数据处理模块；数据处理模块建立固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系；在转台的使用过程中，使转台转向轴处于零位，光学成像模块获取转向轴处于零位时激光点的第二位置坐标信息，并发送至数据处理模块；数据处理模块获取回转精度角度偏差并发送至补偿模块；补偿模块得到补偿后的回转精度角度。本发明能够解决现有方法中无法在每次测试时均对转台的回转精度角度进行标定的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及精密测量技术领域，尤其涉及一种转台回转精度角度的测量方法。
背景技术
转台的回转精度角度是转台的一个重要的静态指标，它直接影响转台的定位精度和转台轴间的垂直度，从而影响转台的指向精度。较大的回转精度角度误差会导致轴系之间运动的耦合，因此，需要对转台的回转精度角度进行标定。
目前，常采用通用转台标定法对转台进行标定，先搭建如图1所示的标定系统，使转台停留在0°位置，将正多面棱体放置在转台上方的回转中心处，使得转台中轴线与正多面棱体中轴线重合，并用夹具固定；同时将自准直仪放置在三角架或者其他的平台上，调节三脚架和自准直仪，使得自准直仪光管光轴线垂直于棱体面的平面镜。在标定过程中，控制转台每15°停一次，用自准直仪在每个位置读出其偏差，从而对转台回转精度进行标定。
但是，正多面棱体的安装比较困难，且需要搭建光路，耗时较长，因此该标定方法只有在每年转台标定时使用，无法在每次测试时均对转台的回转精度角度进行标定。
发明内容
本发明提供了一种转台回转精度角度的测量方法，能够解决现有方法中无法在每次测试时均对转台的回转精度角度进行标定的技术问题。
本发明提供了一种转台回转精度角度的测量方法，所述方法包括：
搭建转台的测量系统，其中测量系统包括激光追踪仪、编码标尺、光学成像模块、数据处理模块和补偿模块，激光追踪仪固定于转台上且将激光照射至设置于固定建筑物表面的编码标尺上；
在转台经过标定的情况下，转台的转向轴在预设角度范围[-b，b]内进行转动，且每转动预设角度暂停一次，光学成像模块获取一次照射至编码标尺上的激光点的第一位置坐标信息，并将获取的多个激光点的第一位置坐标信息发送至数据处理模块；
数据处理模块基于每次转动的预设角度和多个激光点的第一位置坐标信息建立固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系；
在转台的使用过程中，使转台的转向轴处于零位，光学成像模块获取转向轴处于零位时激光点的第二位置坐标信息，并将第二位置坐标信息发送至数据处理模块；
数据处理模块基于转向轴处于零位时激光点的第一位置坐标信息、处于零位时激光点的第二位置坐标信息和固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系获取回转精度角度偏差，并发送至补偿模块；
补偿模块基于回转精度角度偏差对转台的回转精度角度进行补偿，得到补偿后的回转精度角度。
优选的，转台的转向轴在预设角度范围[-b，b]内进行转动，且每转动预设角度暂停一次包括：
将预设角度范围[-b，b]分为第一预设角度范围[-a，a]、第二预设角度范围[-b，-a)和第三预设角度范围(a，b]；
转台的转向轴在第一预设角度范围[-a，a]内进行转动时，每转动第一预设角度暂停一次；
转台的转向轴在第二预设角度范围[-b，-a)和第三预设角度范围(a，b]内进行转动时，每转动第二预设角度暂停一次；
其中，第一预设角度小于第二预设角度。
优选的，第一预设角度范围[-a，a]为[-5°，5°]，第二预设角度范围[-b，-a)为[-20°，-5°)，第三预设角度范围(a，b]为(5°，20°]，第一预设角度为0.1°，第二预设角度为0.5°。
优选的，数据处理模块基于转向轴处于零位时激光点的第一位置坐标信息、处于零位时激光点的第二位置坐标信息和固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系获取回转精度角度偏差包括：
数据处理模块基于转向轴处于零位时激光点的第一位置坐标信息和处于零位时激光点的第二位置坐标信息获取第一位置坐标信息与第二位置坐标信息之间的距离；
数据处理模块基于第一位置坐标信息与第二位置坐标信息之间的距离和固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系获取回转精度角度偏差。
优选的，激光追踪仪的数量为两台，两台激光追踪仪分别固定于转台同一水平面上的两个不同位置。
应用本发明的技术方案，通过建立固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系，并根据该映射关系和转台在使用过程中转向轴处于零位时激光点的第二位置坐标信息得到回转精度角度偏差，从而得到补偿后的回转精度角度。与现有技术相比，本发明的方法具有操作简便和实施灵活的优点，可以在每次测试时均对转台的回转精度角度进行标定，同时避免了人为因素对测量结果的干扰，提高了转台回转精度角度的测量精度。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了现有技术中的通用转台标定示意图；
图2示出了根据本发明的一种实施例提供的转台回转精度角度的测量方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图2示出了根据本发明的一种实施例提供的转台回转精度角度的测量方法的流程图。
如图2所示，本发明提供了一种转台回转精度角度的测量方法，所述方法包括：
S10、搭建转台的测量系统，其中测量系统包括激光追踪仪、编码标尺、光学成像模块、数据处理模块和补偿模块，激光追踪仪固定于转台上且将激光照射至设置于固定建筑物表面的编码标尺上；
S20、在转台经过标定的情况下，转台的转向轴在预设角度范围[-b，b]内进行转动，且每转动预设角度暂停一次，光学成像模块获取一次照射至编码标尺上的激光点的第一位置坐标信息，并将获取的多个激光点的第一位置坐标信息发送至数据处理模块；
S30、数据处理模块基于每次转动的预设角度和多个激光点的第一位置坐标信息建立固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系；
S40、在转台的使用过程中，使转台的转向轴处于零位，光学成像模块获取转向轴处于零位时激光点的第二位置坐标信息，并将第二位置坐标信息发送至数据处理模块；
S50、数据处理模块基于转向轴处于零位时激光点的第一位置坐标信息、处于零位时激光点的第二位置坐标信息和固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系获取回转精度角度偏差，并发送至补偿模块；
S60、补偿模块基于回转精度角度偏差对转台的回转精度角度进行补偿，得到补偿后的回转精度角度。
在本发明中，转向轴没有累计角度误差。
本发明通过建立固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系，并根据该映射关系和转台在使用过程中转向轴处于零位时激光点的第二位置坐标信息得到回转精度角度偏差，从而得到补偿后的回转精度角度。与现有技术相比，本发明的方法具有操作简便和实施灵活的优点，可以在每次测试时均对转台的回转精度角度进行标定，同时避免了人为因素对测量结果的干扰，提高了转台回转精度角度的测量精度。
本发明的测量方法可用于三轴转台，三轴转台的转向轴包括航向轴、俯仰轴和滚动轴，此时，分别建立与航向轴、俯仰轴和滚动轴对应的固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系，并根据各自的映射关系获取各自的回转精度角度偏差。由于三轴转台的航向轴和俯仰轴采用力矩电机直接驱动控制方式，转轴终端采用角度编码器反馈角位置，且转台的设定角度由编码器直接反馈，因此不会产生累计角度误差；三轴转台的滚动轴采用伺服电机驱动，转轴终端采用光栅尺反馈角位置，因此也不会产生累计产生角度误差。
根据本发明的一种实施例，转台的转向轴在预设角度范围[-b，b]内进行转动，且每转动预设角度暂停一次包括：
S21、将预设角度范围[-b，b]分为第一预设角度范围[-a，a]、第二预设角度范围[-b，-a)和第三预设角度范围(a，b]；
S22、转台的转向轴在第一预设角度范围[-a，a]内进行转动时，每转动第一预设角度暂停一次；
S23、转台的转向轴在第二预设角度范围[-b，-a)和第三预设角度范围(a，b]内进行转动时，每转动第二预设角度暂停一次；
其中，第一预设角度小于第二预设角度。
根据本发明的一种实施例，第一预设角度范围[-a，a]为[-5°，5°]，第二预设角度范围[-b，-a)为[-20°，-5°)，第三预设角度范围(a，b]为(5°，20°]，第一预设角度为0.1°，第二预设角度为0.5°。通过这种设置，可以提高测量精度。
根据本发明的一种实施例，数据处理模块基于转向轴处于零位时激光点的第一位置坐标信息、处于零位时激光点的第二位置坐标信息和固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系获取回转精度角度偏差包括：
S51、数据处理模块基于转向轴处于零位时激光点的第一位置坐标信息和处于零位时激光点的第二位置坐标信息获取第一位置坐标信息与第二位置坐标信息之间的距离；
S52、数据处理模块基于第一位置坐标信息与第二位置坐标信息之间的距离和固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系获取回转精度角度偏差。
根据本发明的一种实施例，激光追踪仪的数量为两台，两台激光追踪仪分别固定于转台同一水平面上的两个不同位置，从而建立两个固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系。在后续转台的使用过程中，获取转向轴处于零位时两台激光追踪仪的两个激光点的第二位置坐标信息，并通过各自对应的映射关系得到各自的回转精度角度偏差，对获取的两个回转精度角度偏差求平均值后再对转台的回转精度角度进行补偿，以提高测量精度。
在本发明中，编码标尺包括黑黄相间的相同宽度或不同宽度的条纹。
在本发明中，根据回转精度角度偏差获取光栅计数值，找到零位补偿位置写入获取的光栅计数值，从而实现对转台的回转精度角度的补偿。
本发明的测量方法具有方便快捷、安装成本低和测量结果直观的优点，大大提高了转台回转精度角度的测量精度。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种转台回转精度角度的测量方法，其特征在于，所述方法包括：
搭建转台的测量系统，其中测量系统包括激光追踪仪、编码标尺、光学成像模块、数据处理模块和补偿模块，激光追踪仪固定于转台上且将激光照射至设置于固定建筑物表面的编码标尺上；
在转台经过标定的情况下，转台的转向轴在预设角度范围[-b，b]内进行转动，且每转动预设角度暂停一次，光学成像模块获取一次照射至编码标尺上的激光点的第一位置坐标信息，并将获取的多个激光点的第一位置坐标信息发送至数据处理模块；
数据处理模块基于每次转动的预设角度和多个激光点的第一位置坐标信息建立固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系；
在转台的使用过程中，使转台的转向轴处于零位，光学成像模块获取转向轴处于零位时激光点的第二位置坐标信息，并将第二位置坐标信息发送至数据处理模块；
数据处理模块基于转向轴处于零位时激光点的第一位置坐标信息、处于零位时激光点的第二位置坐标信息和固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系获取回转精度角度偏差，并发送至补偿模块；
补偿模块基于回转精度角度偏差对转台的回转精度角度进行补偿，得到补偿后的回转精度角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，转台的转向轴在预设角度范围[-b，b]内进行转动，且每转动预设角度暂停一次包括：
将预设角度范围[-b，b]分为第一预设角度范围[-a，a]、第二预设角度范围[-b，-a)和第三预设角度范围(a，b]；
转台的转向轴在第一预设角度范围[-a，a]内进行转动时，每转动第一预设角度暂停一次；
转台的转向轴在第二预设角度范围[-b，-a)和第三预设角度范围(a，b]内进行转动时，每转动第二预设角度暂停一次；
其中，第一预设角度小于第二预设角度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第一预设角度范围[-a，a]为[-5°，5°]，第二预设角度范围[-b，-a)为[-20°，-5°)，第三预设角度范围(a，b]为(5°，20°]，第一预设角度为0.1°，第二预设角度为0.5°。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，数据处理模块基于转向轴处于零位时激光点的第一位置坐标信息、处于零位时激光点的第二位置坐标信息和固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系获取回转精度角度偏差包括：
数据处理模块基于转向轴处于零位时激光点的第一位置坐标信息和处于零位时激光点的第二位置坐标信息获取第一位置坐标信息与第二位置坐标信息之间的距离；
数据处理模块基于第一位置坐标信息与第二位置坐标信息之间的距离和固定建筑物表面空间第一位置坐标信息与转台转动角度之间的映射关系获取回转精度角度偏差。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，激光追踪仪的数量为两台，两台激光追踪仪分别固定于转台同一水平面上的两个不同位置。
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