CN114812508B - 一种转轴水平度的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种转轴水平度的测量方法，包括将设于光管支架上的光管的轴线与转轴的轴线对齐，转轴朝向光管一侧的端部安装有朝向光管设置的平面镜；转动转轴，记录每转动预设转动角度的光管读数，基于傅里叶变换，计算转轴的真实轴线与光管轴线之间的第一夹角；将液面镜和棱镜支架放置在地基上，棱镜支架上安装直角转向棱镜，液面镜位于直角转向棱镜的正下方，以建立光管和液面镜之间的关系，使光管轴线和液面镜法线垂直；移走棱镜支架和直角转向棱镜，转动转轴，再次记录每转动预设转动角度的光管读数，并基于傅里叶变换，计算得到转轴的真实轴线与光管轴线之间的第二夹角；基于第一夹角和第二夹角，确定转轴的真实轴线的水平度。

Description

一种转轴水平度的测量方法
技术领域
本发明涉及转轴测量技术领域，特别是一种转轴水平度的测量方法。
背景技术
随着惯性器件精度的不断提高，对惯性测试设备的精度要求也越来越高。转台作为加速度计测试的主要设备，其转轴的水平基准精度会影响加速度计的标定精度，对转轴的水平基准进行测试标定非常有必要。转轴轴线在转动的过程中，其方位会不断变化，固定面的水平度对应的只是某一角位置处的轴线水平度，不能代表其余方位的轴线水平度。
发明内容
有鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供一种转轴水平度的测量方法，基于傅里叶变换，引出真实轴线，建立水平基准，确定真实轴线与水平基准的关系，测得转轴真实轴线水平度。
本发明实施例提供一种转轴水平度的测量方法，包括：
将设于光管支架上的光管的轴线与转轴的轴线对齐，其中，所述转轴朝向所述光管一侧的端部安装有朝向所述光管设置的平面镜；
转动转轴，记录每转动预设转动角度的光管读数，并基于傅里叶变换，计算得到转轴的真实轴线与光管轴线之间的第一夹角；
将液面镜和棱镜支架放置在地基上，所述棱镜支架上安装直角转向棱镜，所述液面镜位于所述直角转向棱镜的正下方，以使所述光管发出的光经所述直角转向棱镜反射至所述液面镜，并沿原路返回，以建立所述光管和所述液面镜之间的关系，并通过调节所述直接转向棱镜和所述光管，使所述光管轴线和所述液面镜法线垂直；
移走所述棱镜支架和所述直角转向棱镜，转动所述转轴，再次记录每转动所述预设转动角度的光管读数，并基于傅里叶变换，计算得到转轴的真实轴线与光管轴线之间的第二夹角；
基于所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述转轴的真实轴线的水平度。
在本发明的一些实施例中，所述预设转动角度为5度、10度、15度或20度中的任一个。
在本发明的一些实施例中，每间隔10度，记录一次光管的Y读数为Wyi，共计记录36个位置；
所述基于傅里叶变换，计算得到转轴的真实轴线与光管轴线之间的第一夹角，包括：通过傅里叶变换将其展开为：
其中，i＝1,2...36；k为谐波系数；ay0为零次项误差；ayk和byk为k次项误差系数；
ay0按下式计算：
ay0/2为所述转轴的真实轴线与所述光管的轴线之间的第一夹角，所述转轴的回转轴线平均线为真实轴线。
在本发明的一些实施例中，所述再次记录每转动所述预设转动角度的光管读数，并基于傅里叶变换，计算得到转轴的真实轴线与光管轴线之间的第二夹角，包括：
转动所述转轴一周，每转动10度，记录一次光管的Y读数为Wy'i，共计记录36个位置，计算零次项误差a'y0如下：
a'y0/2为所述转轴的真实轴线与所述光管的轴线的第二夹角。
在本发明的一些实施例中，所述基于所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述转轴的真实轴线的水平度，包括：
所述转轴的真实轴线的水平度θ按下式计算：
θ＝(a′y0-ay0)/2 (4)。
在本发明的一些实施例中，所述液面镜作为水平基准面误差在0.1″量级或1″量级；所述直角转向棱镜的转向精度在0.1″量级或1″量级；所述光管的测量精度在0.1″量级或1″量级。
与现有技术相比，本发明实施例提供的转轴水平度的测量方法的有益效果在于：其基于傅里叶变换，引出真实轴线，建立水平基准，确定真实轴线与水平基准的关系，测得转轴真实轴线水平度，所测结果更加符合实际情况，且光管、液面镜、直角转向棱镜都是高精度器件，所测结果精度高。另该方法原理简明，操作方便，可靠性高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的转轴水平度的测量方法在测量时的原理示意图。
附图标记
1、光管；2、直角转向棱镜；3、平面镜；4、转轴；5、转台；6、液面镜；7、棱镜支架；8、光管支架；9、光路。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
此处参考附图描述本申请的各种方案以及特征。
通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本申请的这些和其它特性将会变得显而易见。
还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
当结合附图时，鉴于以下详细说明，本申请的上述和其它方面、特征和优势将变得更为显而易见。
此后参照附图描述本申请的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本申请的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以根据用户的历史的操作，判明真实的意图，避免不必要或多余的细节使得本申请模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本申请。
本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其它实施例中”，其均可指代根据本申请的相同或不同实施例中的一个或多个。
本发明实施例提供一种转轴水平度的测量方法，如图1所示，包括：
将设于光管支架8上的光管1的轴线与转轴4的轴线对齐，其中，所述转轴4朝向所述光管1一侧的端部安装有朝向所述光管1设置的平面镜3，平面镜3通过螺钉与转轴4固定，所述转轴4为卧式单轴转台5的工作转轴，转台5放置在地基上，光管支架8放置在地基上，调节光管1和平面镜3，至转轴4旋转一周时，光管1的XY示数变化最小，此时，光管1的轴线和转轴4的轴线基本对齐；
转动转轴4，具体为转动一周，记录每转动预设转动角度的光管1读数，并基于傅里叶变换，计算得到转轴4的真实轴线与光管1轴线之间的第一夹角，所述预设转动角度为5度、10度、15度或20度中的任一个，该预设转动角度优选为能够被360度进行整除的度数，在实际测量时，所选取的预设转读角度越小，即，转动转轴4一周所记录的光管1的度数越多，则越能够保证转轴4的真实轴线的准确性
在本实施例中，以每间隔10度，记录一次光管1的Y读数为Wyi，共计记录36个位置进行详细说明；
所述基于傅里叶变换，计算得到转轴4的真实轴线与光管1轴线之间的第一夹角，包括：通过傅里叶变换将其展开为：
其中，i＝1,2...36；k为谐波系数；ay0为零次项误差；ayk和byk为k次项误差系数；
ay0按下式计算：
ay0/2为所述转轴4的真实轴线与所述光管1的轴线之间的第一夹角，所述转轴4的回转轴线平均线为真实轴线。
将液面镜6和棱镜支架7放置在地基上，液面镜6作为水平基准，所述棱镜支架7上安装直角转向棱镜2，直角转向棱镜2位于光管1和平面镜3之间，所述液面镜6位于所述直角转向棱镜2的正下方，以使所述光管1发出的光经所述直角转向棱镜2反射至所述液面镜6，沿原路返回，形成光路9，并建立所述光管1和所述液面镜6之间的关系，并通过调节所述直接转向棱镜和所述光管1，使所述光管1轴线和所述液面镜6法线垂直；
同时，调节直角转向棱镜2，微调光管1，至光管1的XY示数均在0.1″量级，认为光管1轴系和液面镜6法线垂直，光管1轴线可作为新的水平基准。
移走所述棱镜支架7和所述直角转向棱镜2，转动所述转轴4，再次记录每转动所述预设转动角度的光管1读数，并基于傅里叶变换，计算得到转轴4的真实轴线与光管1轴线之间的第二夹角；具体可以为：转动所述转轴4一周，每转动10度，记录一次光管1的Y读数为Wy'i，共计记录36个位置，计算零次项误差a'y0如下：
a'y0/2为所述转轴4的真实轴线与所述光管1的轴线的第二夹角。
基于所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述转轴4的真实轴线的水平度。具体地，所述转轴4的真实轴线的水平度θ按下式计算：
θ＝(a′y0-ay0)/2 (4)。
在本发明的一些实施例中，所述液面镜6作为水平基准面误差在0.1″量级或1″量级；所述直角转向棱镜2的转向精度在0.1″量级或1″量级；所述光管1的测量精度在0.1″量级或1″量级，故此，所述的转轴4的真实水平度测量精度在0.1″量级或1″量级，其中，所述液面镜6、所述直角转向棱镜2和所述光管1的测量精度均同时选取0.1″量级或1″量级，在实际测量时，所述液面镜6、所述直角转向棱镜2和所述光管1的测量精度具体依据实际测量需要进行选取。
通过上述技术方案可知，本发明上述实施例提供的转轴水平度的测量方法基于傅里叶变换，引出真实轴线，而不用某一个基准面来代替转轴4轴线，使得测得的结果更能反映实际情况，同时，建立水平基准，确定真实轴线与水平基准的关系，测得转轴4真实轴线水平度，所测结果更加符合实际情况，且光管1、液面镜6、直角转向棱镜2都是高精度器件，所测结果精度高。另该方法原理简明，操作方便，可靠性高。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种转轴水平度的测量方法，其特征在于，包括：
将设于光管支架上的光管的轴线与转轴的轴线对齐，其中，所述转轴朝向所述光管一侧的端部安装有朝向所述光管设置的平面镜；
转动转轴，记录每转动预设转动角度的光管读数，并基于傅里叶变换，计算得到转轴的真实轴线与光管轴线之间的第一夹角；
将液面镜和棱镜支架放置在地基上，所述棱镜支架上安装直角转向棱镜，所述液面镜位于所述直角转向棱镜的正下方，以使所述光管发出的光经所述直角转向棱镜反射至所述液面镜，沿原路返回，并建立所述光管和所述液面镜之间的关系，并通过调节所述直角转向棱镜和所述光管，使所述光管轴线和所述液面镜法线垂直；
移走所述棱镜支架和所述直角转向棱镜，转动所述转轴，再次记录每转动所述预设转动角度的光管读数，并基于傅里叶变换，计算得到转轴的真实轴线与光管轴线之间的第二夹角；
基于所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述转轴的真实轴线的水平度；
所述预设转动角度为5度、10度、15度或20度中的任一个；
每间隔10度，记录一次光管的Y读数为Wyi，共计记录36个位置；
所述基于傅里叶变换，计算得到转轴的真实轴线与光管轴线之间的第一夹角，包括：通过傅里叶变换将其展开为：
其中，i＝1,2...36；k为谐波系数；ay0为零次项误差；ayk和byk为k次项误差系数；
ay0按下式计算：
ay0/2为所述转轴的真实轴线与所述光管的轴线之间的第一夹角，所述转轴的回转轴线平均线为真实轴线。
2.根据权利要求1所述的转轴水平度的测量方法，其特征在于，所述再次记录每转动所述预设转动角度的光管读数，并基于傅里叶变换，计算得到转轴的真实轴线与光管轴线之间的第二夹角，包括：
转动所述转轴一周，每转动10度，记录一次光管的Y读数为W'yi，共计记录36个位置，计算零次项误差a'y0如下：
a'y0/2为所述转轴的真实轴线与所述光管的轴线的第二夹角。
3.根据权利要求2所述的转轴水平度的测量方法，其特征在于，所述基于所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述转轴的真实轴线的水平度，包括：
所述转轴的真实轴线的水平度θ按下式计算：
θ＝(a′y0-ay0)/2 (4)。
4.根据权利要求3所述的转轴水平度的测量方法，其特征在于，
所述液面镜作为水平基准面误差在0.1″量级或1″量级；
所述直角转向棱镜的转向精度在0.1″量级或1″量级；
所述光管的测量精度在0.1″量级或1″量级。
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