CN201615907U - 一种旋转台低角速率检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种旋转台低角速率检测装置，包括高精度旋转编码器、编码器采集模块和定时脉冲发生模块。该装置不依赖转台自身的编码器，而在旋转台的被测轴上安装高精度旋转编码器，由高精度旋转编码器输出被测轴的转角，然后通过定时脉冲发生模块产生高精度间隔脉冲，间隔脉冲驱动编码器采集模块采集相邻脉冲间的采用旋转台被测轴的转角，最终检测出旋转台的角速率，本实用新型的测量结果真实可靠，相比现有装置检测精度更高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种旋转台低角速率检测装置，特别涉及一种用定时脉冲触发编码采集的旋转台低角速率检测装置。
背景技术
旋转台低角速率精度是衡量速率转台低速性能的重要指标，该指标的检测一直是转台行业的一个难题，目前常见的检测方法主要有两种，一种是以工具误差(即理论分析误差)代替转速误差，该方法没有实际的检测结果，缺乏说服力；另一种方法是用旋转台自身的编码器分频后产生小角度脉冲信号，再用通用计数器或其他测时装置测量小角度始末脉冲间的时间间隔，由上诉两个测量值计算得到转速值，该方法最主要的缺点是采用了自己测自己的模式，另外小角度脉冲在传输过程中易受干扰，不能完全的反应旋转台转轴的角速率信息。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种旋转台低角速率检测装置，测量结果真实可靠、检测精度高。
本实用新型的技术解决方案为：一种旋转台低角速率检测装置，包括高精度旋转编码器、编码器采集模块和定时脉冲发生模块；
高精度旋转编码器安装在旋转台的被测轴上，由被测轴带动其旋转，输出被测轴的转角；
编码器采集模块，由编码器采集卡和计算机组成，计算机向定时脉冲发生模块发出定时间隔命令使定时脉冲发生模块产生间隔脉冲，编码器采集卡接收来自定时脉冲发生模块输出的间隔脉冲，在每个间隔脉冲的上升沿锁存高精度旋转编码器输出的实时转角，并通过总线传递给计算机，计算机根据编码器采集卡采集的相邻两次角度之差φ检测出旋转台的角速率；
定时脉冲发生模块由高精度晶振、单片机和接口电路组成，单片机通过接口电路接收计算机发出的定时间隔命令，高精度晶振产生高精度时钟信号，单片机根据定时间隔命令对高精度晶振产生的时钟信号进行分频产生间隔脉冲，该间隔脉冲作为触发信号被传送至编码器采集卡。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：本装置不依赖转台自身的编码器，而在旋转台的被测轴上安装高精度旋转编码器，由高精度旋转编码器输出被测轴的转角，然后通过定时脉冲发生模块产生高精度间隔脉冲，间隔脉冲驱动编码器采集模块采集相邻脉冲间的采用旋转台被测轴的转角，最终检测出旋转台的角速率，本实用新型的测量结果真实可靠，相比现有装置检测精度更高。
附图说明
图1为本实用新型的组成结构图；
图2为本实用新型的具体组成结构图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括高精度旋转编码器1、编码器采集模块2和定时脉冲发生模块3。高精度旋转编码器1安装在被测轴4上，由被测轴4带动其旋转，高精度旋转编码器1输出被测轴4的转角；定时脉冲发生模块3产生定时脉冲，并用该脉冲作为触发信号触发编码器采集模块2对高精度旋转编码器1的输出进行采集，由编码器采样模块2测量出相邻触发脉冲之间的被测轴4转过的角度间隔，用该角度间隔除以相邻触发脉冲之间的定时时间，就可以得到被测轴4的速率，连续测量多次即可算出速率精度和速率平稳性。
高精度旋转编码器1可以根据测量精度的需要选用不同精度的编码器，本发明采用德国海德汉公司的RON886型编码器，其系统精度为1角秒。
编码器采样模块2主要由德国海德汉公司生产的型号为IK220的编码器采集卡5和计算机6组成。计算机6向定时脉冲发生模块3发出定时间隔命令使定时脉冲发生模块3产生间隔脉冲，编码器采集卡5接收来自脉冲发生模块3输出的时间间隔脉冲，并在每个脉冲的上升沿锁存高精度旋转编码器1输出的实时角度值，并通过PCI总线传递给计算机6，计算机6计算编码器采集卡5采集的相邻两次角度之差φ，再用公式1检测出旋转台的角速率；
转速ω＝φ/T (1)
式中ω：被测转速；φ：角度间隔；T：时间间隔。
脉冲发生模块3主要由高精度晶振9、8051单片机8和RS232接口电路7组成，其工作原理是单片机8通过RS232接口7接收从编码器采样模块2中的计算机6发出的定时间隔命令，定时间隔为T，高精度晶振9产生高精度时钟信号，单片机8根据定时间隔命令对对高精度晶振9进行分频，从而产生要求的时间间隔脉冲，该脉冲作为触发信号被传送到编码器采样模块2中的编码器采集卡5，由编码器采集卡5在每个脉冲的上升沿锁存高精度旋转编码器1输出的实时角度值。
精度估算，从公式可以看出，转速的测量精度取决于时间和角度的测量精度，由于采用高精度晶振，晶振的计时精度可以控制在2微秒之内，编码器采集卡IK220锁存角度采用门电路，其锁定的时间重复性在1微秒之内，时间的测量精度在3微秒内，当测量的时间间隔大于1秒(一般低速测量的最小时间间隔)时，其测时相对误差为3＊10-6；如果采用系统精度为1角秒的编码器，考虑速率运动的平滑效应，其误差在0.3角秒内，这样，当测角间隔在小于10度(低速测量的角度间隔上限)时，其转速误差主要取决于测角误差，当角度间隔为1度时，定时间隔设为1秒，转速的测量相对误差为0.3/3600＝8.3＊10-5，当角度间隔为10度时，定时间隔设为10秒，转速测量误差为0.3/36000＝8.3＊10-6。
本实用新型未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。
Claims (1)
1.一种旋转台低角速率检测装置，其特征在于：包括高精度旋转编码器(1)、编码器采集模块(2)和定时脉冲发生模块(3)；
高精度旋转编码器(1)安装在旋转台的被测轴(4)上，由被测轴(4)带动其旋转，输出被测轴(4)的转角；
编码器采集模块(2)由编码器采集卡(5)和计算机(6)组成，计算机(6)向定时脉冲发生模块(3)发出定时间隔命令使定时脉冲发生模块(3)产生间隔脉冲，编码器采集卡(5)接收来自定时脉冲发生模块(3)输出的间隔脉冲，在每个间隔脉冲的上升沿锁存高精度旋转编码器(1)输出的实时转角，并通过总线传递给计算机(6)，计算机(6)根据编码器采集卡(5)采集的相邻两次角度之差Φ检测出旋转台的角速率；
定时脉冲发生模块(3)由高精度晶振(9)、单片机(8)和接口电路(7)组成，单片机(8)通过接口电路(7)接收计算机(6)发出的定时间隔命令，高精度晶振(9)产生高精度时钟信号，单片机(8)根据定时间隔命令对高精度晶振(9)产生的时钟信号进行分频产生间隔脉冲，该间隔脉冲作为触发信号被传送至编码器采集卡(5)。
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