RU2782353C1

RU2782353C1 - Method for angular measurements

Info

Publication number: RU2782353C1
Application number: RU2021116222A
Authority: RU
Inventors: Алексей Валерьевич Кирьянов; Валерий Павлович Кирьянов
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2022-10-26

Abstract

FIELD: measuring.

SUBSTANCE: invention relates to the field of optoelectronics and can be used in metrology, measuring equipment, instrumentation, and other fields of science and industry for angular measurements when creating high-precision angle measuring instruments and resolver-to-digital converters, including creation of a primary Russian standard for a new-generation plane angle unit, and improvement of the technical characteristics of synthesised diffractive optical elements (DOE) or high-precision angle-measuring structures (AMS). The method is implemented through the application of two types of mutually complementary comb filters (of the transmission and suppression (band-rejection) types), the parameters whereof are precisely matched with each other and with the measuring raster used. For this purpose, a complete set of prime divisors of the number N is determined, wherein N is the number of lines in the measuring raster used. The optimal number of reading heads forming an ensemble of reading heads and the number of lines in the indicator rasters of each reading head are determined from the elements of the resulting independent set of reading heads.

EFFECT: increase in the precision of measurements above the ±0.001′′ level, total suppression of the distorting effect of the systematic component of the instrumental error of the measuring raster of the resolver-to-digital converter.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть использовано в метрологии, измерительной технике, в точном машиностроении, приборостроении и других областях науки и промышленности для угловых измерений при создании высокоточных углоизмерительных приборов и преобразователей угла поворота, в т.ч. для создания первичного эталона РФ единицы плоского угла нового поколения.The invention relates to the field of optoelectronics and can be used in metrology, measuring technology, in precision engineering, instrumentation and other fields of science and industry for angular measurements when creating high-precision angle measuring instruments and rotation angle converters, incl. to create the primary RF standard of a new generation flat angle unit.

Широко известен и повсеместно используется способ выполнения угловых измерений или преобразования угла поворота вала (Высокоточные угловые измерения / Д.А. Аникст, К.М. Константинов, И.В. Меськин, Э.Д. Панков и др.; Под ред. Ю.Г. Якушенкова. - М.: Машиностроение, 1987. - 480 с), при котором измерение углов поворота выполняют с помощью измерительного растра, имеющего N радиально ориентированных штрихов, которые нанесены на некотором радиусе на материальный носитель с равным шагом, Для этого, также используют считывающую головку, сформированную на основе 2-х, 3-х или 4-х индикаторных растров, имеющих по М штрихов каждый. Как правило, в считывающей головке используют два, три или четыре фотоприемника, которые устанавливают непосредственно за соответствующими им индикаторными растрами. Благодаря особому расположению штрихов в индикаторных растрах относительно штрихов измерительного растра, на выходах фотоприемников происходит формирование соответствующих сигналов. Например, в случае использования четырех индикаторных растров происходит формирование четырех типов выходных сигналов:

The method of performing angular measurements or converting the angle of rotation of the shaft is widely known and widely used (High-precision angular measurements / D.A. Anikst, K.M. Konstantinov, I.V. Meskin, E.D. Pankov and others; Edited by Yu G. Yakushenkova. - M.: Mashinostroenie, 1987. - 480 s), in which the rotation angles are measured using a measuring raster having N radially oriented strokes, which are applied at a certain radius to a material carrier with an equal pitch, For this, also use a reading head formed on the basis of 2, 3 or 4 indicator rasters, each having M strokes. As a rule, two, three or four photodetectors are used in the reading head, which are installed directly behind the indicator rasters corresponding to them. Due to the special arrangement of the strokes in the indicator raster relative to the strokes of the measuring raster, the corresponding signals are formed at the outputs of the photodetectors. For example, in the case of using four indicator rasters, four types of output signals are generated:

где

- постоянная составляющая выходного сигнала,

- амплитуда переменной составляющей сигнала,

- фаза переменной составляющей выходного сигнала. Из сигналов (1) получают квадратурные сигналы. Для этого сигналы (1) складывают попарно следующим образом:where

- constant component of the output signal,

- amplitude of the variable component of the signal,

- phase of the variable component of the output signal. From signals (1) quadrature signals are obtained. For this, signals (1) are added in pairs as follows:

Благодаря попарному сложению выходных сигналов фотоприемников, происходит подавление постоянных составляющих и увеличение в два раза амплитуды переменных составляющих этих сигналов. Информация об угле поворота содержится в числе полных циклов изменения угла

и текущем изменении последнего в пределах одного цикла изменения фазы, равного 2π радиан. С другой стороны, угловой размер каждого цикла изменения фазы пропорционален линейному размеру соответствующего ему периода измерительного растра. Если при изготовлении измерительного растра были допущены искажения линейных размеров штрихов, то эти искажения дадут паразитные изменения в фазе сигналов (2), что приведет к появлению т.н. инструментальной погрешности в определении угла поворота растра. Как правило, возникшие при изготовлении паразитные искажения топологии растра остаются неизменными в течение всего периода эксплуатации данного растра. В связи с этим возникшая инструментальная погрешность относится к систематическим типам погрешности, которая может быть описана аналитически и представлена графически в виде графика погрешности изготовления. Т.к. погрешность изготовления остается неизменной, в т.ч. от оборота к обороту, то описывающая ее аналитическая функция является периодической и, как следствие этого, она может быть представлена соответствующим спектром, содержащим конечное число гармоник. При использовании, например, дискретного Фурье-преобразования спектр функции погрешности измерения угла представляют гармониками с номерами от 1 до N/2, где N - число штрихов в изготовленном измерительном растре. Подобный подход является следствием теоремы квантования (теоремы Котельникова), в соответствии с которой для описания каждой гармоники необходимо, как минимум, два отсчета, на период наивысшей гармоники.Due to the pairwise addition of the output signals of the photodetectors, the constant components are suppressed and the amplitude of the variable components of these signals is doubled. Information about the angle of rotation is contained in the number of complete cycles of angle change.

and the current change of the latter within one cycle of phase change equal to 2π radians. On the other hand, the angular size of each phase change cycle is proportional to the linear size of the measuring raster period corresponding to it. If during the manufacture of the measuring raster distortions of the linear dimensions of the strokes were allowed, then these distortions will give parasitic changes in the phase of the signals (2), which will lead to the appearance of the so-called. instrumental error in determining the angle of rotation of the raster. As a rule, parasitic distortions of the raster topology that have arisen during the manufacture remain unchanged during the entire period of operation of this raster. In this regard, the resulting instrumental error refers to systematic types of error, which can be described analytically and presented graphically in the form of a manufacturing error graph. Because manufacturing error remains unchanged, incl. from revolution to revolution, then the analytical function describing it is periodic and, as a consequence of this, it can be represented by the corresponding spectrum containing a finite number of harmonics. When using, for example, a discrete Fourier transform, the spectrum of the angle measurement error function is represented by harmonics with numbers from 1 to N/2, where N is the number of strokes in the manufactured measuring raster. This approach is a consequence of the quantization theorem (Kotelnikov's theorem), according to which, to describe each harmonic, at least two readings are required for the period of the highest harmonic.

Недостатком известного технического решения процедуры преобразования угла поворота является высокая погрешность измерения угла.The disadvantage of the known technical solution of the procedure for converting the angle of rotation is the high error in the measurement of the angle.

Известно техническое решение, (В.Ф. Ионак. Приборы кинематического контроля. М. «Машиностроение», 1981, 129 стр. ), применение которого позволяет уменьшить искажающий вклад со стороны инструментальной погрешности в конечный результат измерения угла. Для этого используют дополнительные считывающие головки, установленные с регулярным шагом вдоль образующей измерительного растра, выходные сигналы которых складывают между собой и усредняют на число одновременно используемых считывающих головок.A technical solution is known (VF Ionak. Kinematic control devices. M. "Engineering", 1981, 129 pages), the use of which reduces the distorting contribution from the instrumental error in the final result of measuring the angle. To do this, additional reading heads are used, installed with a regular step along the generatrix of the measuring raster, the output signals of which are added together and averaged over the number of simultaneously used reading heads.

Если используют только одну дополнительную считывающую головку, установленную диаметрально противоположно основной (т.е. через 180°), то в результате сложения выходных сигналов этих головок и последующего деления на два происходит подавление в суммарном выходном сигнале всех нечетных гармоник. Если используют три дополнительные головки, установленные через 90°, то происходит подавление не только нечетных гармоник, но и части четных, номера которых образованы умножением числа 2 на все нечетные числа (т.е. 2-ой, 6-ой, 10-ой и т.д.).If only one additional reading head is used, installed diametrically opposite the main one (i.e. through 180 °), then as a result of adding the output signals of these heads and then dividing by two, all odd harmonics are suppressed in the total output signal. If three additional heads are used, set through 90 °, then not only odd harmonics are suppressed, but also parts of even ones, the numbers of which are formed by multiplying the number 2 by all odd numbers (i.e. 2nd, 6th, 10th etc.).

Недостатком данного технического решения повышения точности угловых измерений является то, что для достижения высокой точности требуется использовать много считывающих головок. Например, в данном случае использование восьми считывающих головок, установленных через 45, позволяет подавить только семь младших и последующих кратных им гармоник спектра инструментальной погрешности, что соответствует неполному подавлению инструментальной составляющей погрешности измерений угла.The disadvantage of this technical solution for improving the accuracy of angular measurements is that in order to achieve high accuracy, it is necessary to use a lot of reading heads. For example, in this case, the use of eight reading heads, set at intervals of 45, makes it possible to suppress only seven lower harmonics and subsequent multiple harmonics of the instrumental error spectrum, which corresponds to incomplete suppression of the instrumental component of the angle measurement error.

Известны технические решения, (Т. Masuda, М. Kajitani. An automatic calibration system for angular encoders // Precision Engineering.1989, vol.11, №2 и Патент EP 0440833 «Angle measuring device», МПК G01B 7/30, G01D 5/244, G01D 18/00, опубликован 14.08.1991 г.), которые позволяют повысить эффективность многоголовочного способа измерений угла за счет использования неравномерного распределения считывающих головок вдоль образующей измерительного растра. Например, в первом цитируемом источнике было использовано шесть считывающих головок, которые были установлены по окружности с переменным шагом. Величина каждого последующего шага уменьшалась в два раза. В цитируемом источнике реализовано пять делений шагов пополам. В результате удалось подавить 31 младшую гармонику (31=2⁵-1). Данный способ получил название ЕДА-метода (Equal Division Average method (EDA-method)). В этом случае 32-я и все последующие четные гармоники сохранили свое искажающее действие. Дальнейшее деление пополам угловых интервалов сдерживалось реальными размерами считывающих головок.Technical solutions are known, (T. Masuda, M. Kajitani. An automatic calibration system for angular encoders // Precision Engineering.1989, vol.11, No. 2 and Patent EP 0440833 "Angle measuring device", IPC G01B 7/30, G01D 5/244, G01D 18/00, published 08/14/1991), which improve the efficiency of the multi-head angle measurement method by using an uneven distribution of read heads along the generatrix of the measuring raster. For example, in the first cited source, six reading heads were used, which were installed in a circle with variable pitch. The size of each subsequent step was halved. The cited source implements five divisions of steps in half. As a result, it was possible to suppress 31 lower harmonics (31=2 ⁵ -1). This method is called EDA-method (Equal Division Average method (EDA-method)). In this case, the 32nd and all subsequent even harmonics retained their distorting effect. Further halving of the angular intervals was constrained by the real sizes of the reading heads.

Заметное расширение полосы подавляемых гармоник было достигнуто во втором цитируемом источнике. В угловом компараторе модели WMT 220 фирмы Heidenhain используется шестнадцать считывающих головок, в т.ч. восемь считывающих головок были установлены равномерно по кругу в шагом 45°, а вторые восемь - сгруппированы попарно и установлены в двух оппозитных 45° секторах с переменными шагами, пропорциональными 2^-4, 2-⁵, 2^-6 и 2^-7 от 360°. Минимальный шаг равен 2,81°. Данное техническое решение обеспечило подавление первых 127-и гармоник при сохранении искажающего действия 128 - ой и последующих гармоник. Данной конфигурации размещения считывающих головок в угловом датчике можно поставить в соответствие классический вариант с делением растра с помощью 128 считывающих головок на 128 одинаковых секторов, который иллюстрирует положительный эффект от использования данного технического решения.A noticeable broadening of the band of suppressed harmonics was achieved in the second cited source. The angle comparator model WMT 220 from Heidenhain uses sixteen reading heads, incl. eight reading heads were installed evenly in a circle in 45° steps, and the second eight were grouped in pairs and installed in two opposite 45° sectors with variable steps proportional to ^2-4 , ^2-5 , ^2-6 and ^2-7 from 360° . The minimum pitch is 2.81°. This technical solution ensured the suppression of the first 127th harmonics while maintaining the distorting effect of the 128th and subsequent harmonics. This configuration of the placement of reading heads in the angular sensor can be associated with the classical version with raster division using 128 reading heads into 128 identical sectors, which illustrates the positive effect of using this technical solution.

При использовании в компараторе только первых восьми головок, установленных регулярно с шагом 45°, разработчикам удалось реализовать неопределенность измерений в пределах ± 0,01'', а при использовании всех шестнадцати головок, когда сохранялось искажающее действие 128-й и кратных ей гармоник, неопределенность измерений лежала уже в пределах ±0,001''. Эти показатели иллюстрируют метрологический эффект данного способа. Дальнейшее деление угловых интервалов также сдерживалось реальными размерами считывающих головок.When using only the first eight heads in the comparator, installed regularly with a step of 45°, the developers managed to realize the measurement uncertainty within ± 0.01 '', and when using all sixteen heads, when the distorting effect of the 128th harmonic and multiples of it was preserved, the uncertainty measurements lay already within ±0.001''. These indicators illustrate the metrological effect of this method. Further division of the angular intervals was also constrained by the real sizes of the reading heads.

Недостатком известного технического решения является ограниченные технические возможности повышения точности угловых измерений.The disadvantage of the known technical solution is the limited technical capabilities to improve the accuracy of angular measurements.

Известно техническое решение, в котором при одинаковом числе считывающих головок реализовано еще более значительное расширение полосы подавляемых гармоник (Т. Watanabe, H.Fujimoto, K.Nakayama, Т. Masuda, М. Kajitani. Automatic high precision calibration system for angle encoder. Proc. SRIE, vol.4401 (2001), pp 267-274), выбранное в качестве прототипа. Здесь считывающие головки объединены в специализированные наборы считывающих головок, содержащие по к, головок каждый. При этом в каждом i - ом наборе эти головки установлены в пределах полного круга с регулярным шагом, характерным для этого i - того набора, причем так, что одна из головок каждого i - того набора совпадает с одной из головок других наборов, а выходы считывающих головок всех наборов складывают в соответствии с их «весом». В результате их объединения формируется ансамбль считывающих головок, в выходном сигнале которого происходит подавление всех младших гармоник, вплоть до гармоники, номер которой образован произведением числа головок в каждом i - том наборе. Если, например, сформированы три набора считывающих головок, причем в первом наборе используется 4 головки, во втором наборе - 5 считывающих головок, а в третьем - 9 считывающих головок, и выходные сигналы всех головок соединены в единый сигнал, то в этом выходном суммарном сигнале ансамбля будут подавлены все гармоники инструментальной погрешности с первой по 179 - ую, включительно (и кратные им). В суммарном выходном сигнале сохранится вклад только от 180-ой и кратных ей гармоник. Число 180 образовано перемножением чисел 4, 5 и 9. Т.к. в каждом наборе должно быть по одной головке, которые по условию формирования наборов совпадают по их месту расположения, то эта головка является общей для всех наборов. В результате в таком преобразователе будет использовано всего 16 считывающих головок. По сравнению с предыдущим способом этот способ, используя одинаковое число считывающих головок (16-ть), обеспечивает заметно более широкий диапазон подавления гармоник инструментальной погрешности. Однако и ему характерно ограничение диапазона подавления гармоник, обусловленное реальными размерами считывающих головок, которое обеспечивает и у такой прецизионной системы наличие неустраненной систематической погрешности (НСП). В настоящее время этот параметр является важной метрологической характеристикой, характеризующей качество особо точных систем угловых измерений. Наличие принципиально неустранимой компоненты погрешности является фундаментальным недостатком всех рассмотренных выше способов повышения точности угловых измерений.A technical solution is known in which, with the same number of read heads, an even more significant expansion of the band of suppressed harmonics is realized (T. Watanabe, H. Fujimoto, K. Nakayama, T. Masuda, M. Kajitani. Automatic high precision calibration system for angle encoder. Proc SRIE, vol.4401 (2001), pp 267-274), chosen as a prototype. Here, the read heads are combined into specialized sets of read heads, each containing k heads. At the same time, in each i -th set, these heads are installed within a full circle with a regular step characteristic of this i -th set, and so that one of the heads of each i -th set coincides with one of the heads of other sets, and the outputs of the reading heads of all sets are folded according to their "weight". As a result of their combination, an ensemble of reading heads is formed, in the output signal of which all lower harmonics are suppressed, up to the harmonic, the number of which is formed by the product of the number of heads in each i-th set. If, for example, three sets of read heads are formed, where the first set uses 4 heads, the second set uses 5 read heads, and the third set uses 9 read heads, and the output signals of all heads are combined into a single signal, then in this output sum signal ensemble, all harmonics of the instrumental error will be suppressed from the first to the 179th, inclusive (and their multiples). In the total output signal, only the contribution from the 180th harmonic and multiples of it will be preserved. The number 180 is formed by multiplying the numbers 4, 5 and 9. in each set there must be one head, which, according to the condition for the formation of sets, coincide in their location, then this head is common to all sets. As a result, only 16 reading heads will be used in such a converter. Compared to the previous method, this method, using the same number of reading heads (16), provides a noticeably wider range of instrumental error harmonic suppression. However, it is also characterized by a limitation in the range of harmonic suppression, due to the real dimensions of the reading heads, which ensures that such a precision system also has an uncorrected systematic error (NSP). At present, this parameter is an important metrological characteristic that characterizes the quality of highly accurate angular measurement systems. The presence of a fundamentally irremovable error component is a fundamental drawback of all the above methods for improving the accuracy of angular measurements.

Недостатком известного технического решения является невозможность полного подавления инструментальной составляющей погрешности измерений угла.The disadvantage of the known technical solution is the impossibility of complete suppression of the instrumental component of the angle measurement error.

Перед авторами ставилась задача разработать способ угловых измерений, позволяющий полностью подавить искажающий вклад систематической составляющей инструментальной погрешности.The authors were faced with the task of developing a method for angular measurements that would completely suppress the distorting contribution of the systematic component of the instrumental error.

Поставленная задача решается тем, что в способе угловых измерений, основанном на применении угловых преобразователей, которые создают на основе измерительных растров, имеющих число N штрихов, нанесенных на материальный носитель с равным шагом, и ансамблей из числа n независимых наборов считывающих головок, которые используют для снятия данных с указанных измерительных растров, при этом считывающие головки в каждом независимом наборе создают с помощью индикаторных растров, имеющих по М штрихов каждый, нанесенных на материальный носитель с равным шагом, число считывающих головок в каждом независимом наборе устанавливают равным т„ причем значения этих чисел выбирают неодинаковыми и некратными между собой, кроме того угловые интервалы, с которыми эти считывающие головки устанавливают вдоль образующей измерительного растра, выполняют пропорциональными отношению 2π/m_i дополнительно определяют полный список простых делителей числа N штрихов измерительного растра, из полученного списка простых делителей числа N штрихов измерительного растра определяют конкретное значение числа n независимых наборов считывающих головок, при котором выполняется условие отсутствия наложения топологии соседних индикаторных растров, входящих в состав независимых наборов считывающих головок, при этом конкретное значение числа считывающих головок m_i, в каждом независимом наборе считывающих головок определяют из полученного списка простых делителей числа N штрихов измерительного растра путем выделения произведения делителей одного типа, а после формирования числа л независимых наборов считывающих головок, содержащих каждый по т, считывающих головок, из всех оставшихся простых делителей числа N штрихов измерительного растра вычисляют их произведение, значение которого определяет число штрихов М во всех индикаторных растрах независимых наборах считывающих головок, обеспечивающее полное подавление систематических составляющих инструментальной погрешности углового преобразователя.The problem is solved by the fact that in the method of angular measurements based on the use of angular transducers, which are created on the basis of measuring rasters having the number N of strokes applied to a material carrier with an equal pitch, and ensembles of n independent sets of reading heads that are used for taking data from the specified measuring rasters, while the reading heads in each independent set are created using indicator rasters, each having M strokes, applied to the material carrier with an equal pitch, the number of reading heads in each independent set is set equal to m, and the values of these numbers choose unequal and non-multiple among themselves, in addition, the angular intervals with which these reading heads are installed along the generatrix of the measuring raster are proportional to the ratio 2π/m _i additionally determine the complete list of prime divisors of the number N of strokes of the measuring raster, from the resulting list are simple x divisors of the number N of strokes of the measuring raster determine the specific value of the number n of independent sets of reading heads, under which the condition is met that the topology of neighboring indicator rasters that are part of independent sets of reading heads does not overlap, while the specific value of the number of reading heads m _i , in each independent set of reading heads is determined from the obtained list of prime divisors of the number N of strokes of the measuring raster by selecting the product of divisors of the same type, and after the formation of the number l of independent sets of reading heads, each containing m reading heads, from all the remaining prime divisors of the number N of strokes of the measuring raster, they are calculated product, the value of which determines the number of strokes M in all indicator rasters of independent sets of reading heads, which ensures complete suppression of the systematic components of the instrumental error of the angular transducer.

Техническим эффектом заявляемого технического решения является повышение точности измерений выше уровня ± 0,001'', обеспечение полного подавления искажающего действия систематической составляющей инструментальной погрешности измерительного растра углового преобразователя.The technical effect of the proposed technical solution is to increase the accuracy of measurements above the level of ± 0.001'', to ensure complete suppression of the distorting action of the systematic component of the instrumental error of the measuring raster of the angular transducer.

Кроме того, заявляемое техническое решение является перспективным для использования в первичном эталоне единицы плоского угла нового поколения.In addition, the proposed technical solution is promising for use in the primary standard of a new generation flat angle unit.

На Фиг. 1 представлены идеализированные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) гребенчатых фильтров, формируемых в составе углового преобразователя: а) с двумя считывающими головками, б) стремя считывающими головками, в) с четырьмя считывающими головками, г) с пятью считывающими головками, д) с восемью считывающими головками.On FIG. Figure 1 shows the idealized amplitude-frequency characteristics (AFC) of comb filters formed as part of an angle converter: a) with two reading heads, b) three reading heads, c) with four reading heads, d) with five reading heads, e) with eight read heads.

На Фиг. 2 представлены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) согласованных комплементарных гребенчатых фильтров, где а) АЧХ фильтра гребенчатого подавляющего (режекторного) типа, б) АЧХ фильтра гребенчатого пропускающего типа, в) суммарная АЧХ.On FIG. 2 shows the amplitude-frequency characteristics (AFC) of matched complementary comb filters, where a) the frequency response of the filter of the comb suppressing (rejector) type, b) the frequency response of the filter of the comb transmission type, c) the total frequency response.

На Фиг. 3. представлена АЧХ фильтра простого скользящего среднего.On FIG. 3. shows the frequency response of the simple moving average filter.

На Фиг. 4. представлен результат моделирования амплитудно-частотных характеристик фильтров простого скользящего среднего при N=36000 и разных значениях М, где а) М=300, б) М=600, в) М=1200.On FIG. 4. The result of modeling the amplitude-frequency characteristics of the simple moving average filters for N=36000 and different values of M, where a) M=300, b) M=600, c) M=1200 is presented.

Заявляемый способ реализуется путем привлечения ранее не используемых свойств узлов и конструкций, применяемых в современных угловых преобразователях. В предлагаемом способе с целью полного подавления вклада систематических составляющих погрешности измерений используется точное согласование характеристик комплементарных гребенчатых фильтров (фильтра гребенчатого подавляющего (режекторного) типа и фильтра гребенчатого пропускающего типа, которые можно выделить в подобных преобразователях.The inventive method is implemented by attracting previously unused properties of units and structures used in modern angular converters. In the proposed method, in order to completely suppress the contribution of the systematic components of the measurement error, exact matching of the characteristics of complementary comb filters (a comb suppression (rejector) filter and a comb transmission filter, which can be distinguished in such converters) is used.

Угловые преобразователи, в заявляемом способе угловых измерений, создают на основе измерительных растров, имеющих число N штрихов, нанесенных на материальный носитель с равным шагом, и ансамблей из числа n независимых наборов считывающих головок, которые используют для снятия информации об угле поворота с указанных измерительных растров. При этом считывающие головки в каждом независимом наборе создают с помощью индикаторных растров, имеющих по М штрихов каждый, нанесенных на материальный носитель с равным шагом. Число считывающих головок в каждом независимом наборе устанавливают равным т„ причем значения этих чисел выбирают неодинаковыми и некратными между собой. Кроме того, угловые интервалы, с которыми эти считывающие головки устанавливают вдоль образующей измерительного растра, выполняют пропорциональными отношению 2π/m_i.Angular transducers, in the claimed method of angular measurements, are created on the basis of measuring rasters having the number N of strokes applied to a material carrier with equal pitch, and ensembles of n independent sets of reading heads that are used to remove information about the angle of rotation from the indicated measuring rasters . At the same time, the reading heads in each independent set are created using indicator rasters, each having M strokes, applied to a material carrier with an equal pitch. The number of reading heads in each independent set is set equal to m, and the values of these numbers are chosen to be unequal and non-multiple of each other. In addition, the angular intervals with which these reading heads are installed along the generatrix of the measuring raster are proportional to the ratio 2π/m _i .

Можно показать, что техническое решение, выбранное в качестве прототипа, принципиально не позволяет полностью подавить инструментальную составляющую погрешности измерений угла простым эволюционным путем, например, с помощью дальнейшего увеличения числа наборов считывающих головок в формируемом ансамбле. Серьезные технические трудности возникают даже при создании ансамбля из четырех наборов считывающих головок. И, тем более, из пяти. Эти трудности обусловлены конечной величиной физических размеров считывающих головок и возникающими из-за этого конфликта в размещении головок по периметру измерительного растра так, чтобы не происходило наложения друг на друга элементов топологии индикаторных растров из соседних наборов. Например, модернизация ансамбля формата 459, сформированного тремя независимыми наборами считывающих головок, содержащих 4, 5 и 9 считывающих головок в каждом из них. Эволюция этого ансамбля может быть осуществлена за счет использования четырех независимых наборов считывающих головок. Новый, четвертый независимый набор считывающих головок должен содержать не менее 7 считывающих головок. Это требование определяется правилами формирования ансамбля. Число считывающих головок, кратное 2, уже зарезервировано для использования за первым независимым набором считывающих головок, содержащим 4 считывающие головки. Аналогично, число считывающих головок, кратное 3, зарезервировано за третьим независимым набором считывающих головок, содержащим 9 считывающих головок. Следующее за числом 5 число 6 - кратно 3, его нельзя использовать в новом независимым набором считывающих головок, т.к. независимый набор считывающих головок из 6 головок наложится на считывающие головки третьего независимого набора считывающих головок из 9 считывающих головок и будет частично поглощен им. Чтобы не происходило поглощения независимых наборов считывающих головок, число считывающих головок в независимых наборах считывающих головок должно быть независимым. И таким независимым числом является число 7. Новый ансамбль, формата 4579, состоящий из четырех независимых наборов считывающих головок, подавит искажающее действие 1259 первых гармоник (1259 = 4×5×7×9 1) исходного спектра. Очевидно, что с вкладом 1260-й и кратных ей гармоник можно будет не считаться, ввиду их малости, но не это главное. Сама техническая реализация нового ансамбля вызывает заметные затруднения. Пусть используется измерительный растр с периодом следования штрихов, равным 20 мкм. Если число штрихов измерительного растра N=36000, то диаметр растра составит 230 мм. Если число штрихов в каждом индикаторном растре измерительных головок М=200, то линейный размер одного индикаторного растра составит 4000 мкм (200×20=4000) или 4 мм. Матрица из 4-х индикаторных растров будет иметь размер не менее 10×10 мм ((200+200+50)⋅20=9000 мкм, 50 мкм промежуток между индикаторными растрами). Следовательно, не учитывая наличия у считывающих головок обязательных корпусов, их центра должны стоять друг от друга на расстоянии не менее, чем 10 мм. Конфликт возникает при размещении считывающих головок из 2-ого и 4-ого независимых наборов считывающих головок и считывающих головок 3-его и 4-ого независимых наборов считывающих головок Центры считывающих головок 2-ого независимого набора считывающих головок размещаются по осям штрихов измерительного растра, кратных 7200. Центры считывающих головок 3-его независимых наборов считывающих головок размещаются по осям штрихов измерительного растра, кратных 5143. Центры считывающих головок 4-го независимого набора считывающих головок размещаются по осям штрихов измерительного растра, кратных 4000. Конфликтный интервал возникает при размещении второй считывающей головки второго независимого набора считывающих головок и третьей головки четвертого независимого набора считывающих головок. Интервал между ними составляет 800 штрихов или 16 мм. Такой же конфликтный интервал возникает между четвертой считывающей головкой второго независимого набора считывающих головок и восьмой считывающей головкой четвертого независимого набора считывающих головок. Еще более конфликтная ситуация возникает между пятой считывающей головкой третьего независимого набора считывающих головок и шестой считывающей головкой четвертого независимого набора считывающих головок. Здесь конфликтный интервал составляет 572 штриха или 11,4 мм. Он позволяет без видимого конфликта разместить только сами индикаторные растры, но для конструктивных элементов всей стеклянной матрицы с этими растрами места практически нет. То же самое относится и к фотодиодной матрице, располагающейся непосредственно за матрицей индикаторных растров.It can be shown that the technical solution chosen as a prototype does not fundamentally allow completely suppressing the instrumental component of the angle measurement error in a simple evolutionary way, for example, by further increasing the number of readhead sets in the formed ensemble. Serious technical difficulties arise even when creating an ensemble of four sets of reading heads. And, especially, out of five. These difficulties are caused by the finite size of the physical dimensions of the reading heads and arising from this conflict in the placement of the heads along the perimeter of the measuring raster so that the elements of the topology of the indicator rasters from adjacent sets do not overlap. For example, the upgrade of the 459 format ensemble, formed by three independent sets of read heads, containing 4, 5 and 9 read heads in each of them. The evolution of this ensemble can be carried out by using four independent sets of read heads. The new, fourth independent set of read heads must contain at least 7 read heads. This requirement is determined by the rules of ensemble formation. A number of read heads that is a multiple of 2 is already reserved for use behind the first independent set of read heads containing 4 read heads. Similarly, a number of read heads that is a multiple of 3 is reserved for a third independent set of read heads containing 9 read heads. The number 6 following the number 5 is a multiple of 3 and cannot be used in a new independent set of reading heads, because the independent 6-head set of read heads will overlap and be partially absorbed by the read heads of the third independent set of 9 read heads. To prevent absorption of independent sets of read heads, the number of read heads in independent sets of read heads must be independent. And such an independent number is the number 7. The new ensemble, format 4579, consisting of four independent sets of reading heads, will suppress the distorting effect of 1259 first harmonics (1259 = 4×5×7×9 1) of the original spectrum. It is obvious that the contribution of the 1260th harmonic and its multiples can be disregarded due to their smallness, but this is not the main thing. The very technical implementation of the new ensemble causes noticeable difficulties. Let us use a measuring raster with a stroke period equal to 20 µm. If the number of strokes of the measuring raster N=36000, then the raster diameter will be 230 mm. If the number of lines in each indicator raster of measuring heads is M=200, then the linear size of one indicator raster will be 4000 µm (200×20=4000) or 4 mm. A matrix of 4 indicator rasters will have a size of at least 10×10 mm ((200+200+50)⋅20=9000 µm, 50 µm spacing between indicator rasters). Therefore, not taking into account the presence of mandatory housings for reading heads, their centers must be at least 10 mm apart from each other. The conflict occurs when placing the reading heads from the 2nd and 4th independent sets of reading heads and the reading heads of the 3rd and 4th independent sets of reading heads 7200. Centers of reading heads of the 3rd independent set of reading heads are placed along the axes of the strokes of the measuring raster, divisible by 5143. Centers of the reading heads of the 4th independent set of reading heads are placed along the axes of the lines of the measuring raster, multiples of 4000. The conflict interval occurs when placing the second reading head a second independent set of read heads; and a third head of a fourth independent set of read heads. The interval between them is 800 strokes or 16 mm. The same contention interval occurs between the fourth read head of the second independent read head set and the eighth read head of the fourth independent read head set. An even more conflicting situation occurs between the fifth read head of the third independent read head set and the sixth read head of the fourth independent read head set. Here the conflict interval is 572 strokes or 11.4 mm. It allows you to place only the indicator rasters themselves without visible conflict, but there is practically no place for the structural elements of the entire glass matrix with these rasters. The same applies to the photodiode array located directly behind the matrix of indicator rasters.

В заявляемом техническом решении для полного подавления искажающего воздействия инструментальной погрешности используется иной подход, основанный не на простом увеличении числа считывающих головок, а на использовании точного согласования характеристик узлов, используемых в конструкциях современных угловых преобразователей, ранее не принимаемых во внимание при их проектировании. Для этого в угловых преобразователях, содержащих ансамбли из n независимых наборов считывающих головок, имеющих по

считывающих головок, которые размещены регулярно с равным шагом по образующей измерительного растра, одновременно учитывают фильтрующие свойства и ансамбля считывающих головок, как такового, и растровых сопряжений, входящих в состав всех считывающих головок ансамбля.In the claimed technical solution, for the complete suppression of the distorting effect of instrumental error, a different approach is used, based not on a simple increase in the number of reading heads, but on the use of precise matching of the characteristics of the nodes used in the designs of modern angular transducers, previously not taken into account in their design. To do this, in angular transducers containing ensembles of n independent sets of reading heads, each having

reading heads, which are placed regularly with an equal step along the generatrix of the measuring raster, simultaneously take into account the filtering properties of both the ensemble of reading heads, as such, and the raster mates that are part of all the reading heads of the ensemble.

В заявляемом техническом решении каждый набор считывающих головок рассматривается как своеобразный фильтр пропускающего типа, т.к. он из всего массива гармоник инструментальной погрешности, поступающих на его вход вместе с рабочим сигналом, выделяет вполне определенные гармоники (например, 4-е и кратные им или 5-е, или 9-е), и пропускает их на выход, а остальные - подавляет. Своеобразная форма амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) подобного фильтра закрепила за ними специфическое название - гребенчатого. Значение номера минимальной гармоники, пропускаемой фильтром на выход и равного числу считывающих головок в независимом наборе считывающих головок, характеризует его порядок. В соответствии с этим независимый набор считывающих головок рассматривается далее как гребенчатый фильтр пропускающего типа k -ого порядка, где k - число головок в наборе. На Фиг. 1 представлены представлены идеализированные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) гребенчатых фильтров, формируемых в составе углового преобразователя: а) с двумя считывающими головками, б) с тремя считывающими головками, в) с четырьмя считывающими головками, г) с пятью считывающими головками, д) с восемью считывающими головками.In the claimed technical solution, each set of reading heads is considered as a kind of transmission type filter, since it selects well-defined harmonics from the entire array of instrumental error harmonics entering its input along with the working signal (for example, 4th and multiples of them, or 5th, or 9th), and passes them to the output, and the rest - suppresses. The peculiar form of the amplitude-frequency characteristic (AFC) of such a filter assigned a specific name to them - comb. The value of the number of the minimum harmonic passed by the filter to the output and equal to the number of reading heads in an independent set of reading heads characterizes its order. Accordingly, an independent set of read heads is referred to below as a comb filter of the k-th order transmission type, where k is the number of heads in the set. On FIG. Figure 1 shows the idealized amplitude-frequency characteristics (AFC) of comb filters formed as part of an angular transducer: a) with two reading heads, b) with three reading heads, c) with four reading heads, d) with five reading heads, e) with eight reading heads.

Эффект полного подавления систематических составляющих инструментальной погрешности углового преобразователя достигается за счет использования известного свойства взаимного поглощения согласованных комплементарных признаков. Применительно к рассматриваемым фильтрам комплементарным по отношению к гребенчатому пропускающему фильтру будет выступать фильтр гребенчатый подавляющего типа. АЧХ фильтра гребенчатого подавляющего (режекторного) типа представлена на фиг.2,а. АЧХ согласованного с ним фильтра гребенчатого пропускающего типа приведена на фиг.2,б. Результат совместного действия идеально согласованных комплементарных гребенчатых фильтров представляет собой спектрограмму нулевой амплитуды (фиг.2,в).The effect of complete suppression of the systematic components of the instrumental error of the angular transducer is achieved by using the known property of mutual absorption of matched complementary features. With regard to the filters under consideration, a suppressive comb filter will be complementary to the comb transmission filter. The frequency response of the comb suppressor (rejector) type filter is shown in Fig.2,a. AFC matched with him filter comb transmission type is shown in Fig.2,b. The result of the joint action of perfectly matched complementary comb filters is a zero-amplitude spectrogram (Fig. 2c).

Реальные АЧХ фильтров гребенчатых пропускающего типа, формируемых в структурах многоголовочных угловых преобразователей, практически совпадают с идеализированными АЧХ, представленными на фиг.1, (а и д). Но подобное не наблюдается у фильтров гребенчатых подавляющего (режекторного) типа, которые можно выделить в структурах угловых преобразователей. Известно, что классические растровые сопряжения целесообразно рассматривать как фильтры простого скользящего среднего (ФПСС)т Амплитудно-частотная характеристика ФПСС, приведенная на фиг.3, существенно отличается от переходной характеристики идеального фильтра гребенчатого подавляющего (режекторного) типа, представленного на фиг.2,а. Компьютерное моделирование показало, что количественные показатели ФПСС однозначно определяются его порядком, причем исторически его определяют числом элементов, одновременно участвующих в формировании сигнала на выходе ФПСС. Применительно к растровому сопряжению, формирующему выходной сигнал углового преобразователя, его фильтрующие свойства пропорциональны числу штрихов, сформированных в окне индикаторного растра. Точнее - числу штрихов, совпадающих с рабочей поверхностью фотоприемника, располагаемого за растровым сопряжением. Важными характеристиками АЧХ ФПСС являются координаты точек кривой АЧХ ФПСС с амплитудой, равной нулю. Они соответствуют номерам полностью подавляемых гармоник (ω_M1, ωM₂ …) (Фиг. 3), Моделирование показало, что эти значения полностью определяются отношением числа N штрихов измерительного растра к порядку фильтра ФПСС, т.е. к числу штрихов М индикаторного растра. Данная закономерность четко прослеживается на спектрограммах модельного эксперимента (фиг.4). Амплитудно-частотные характеристики ФПСС при N=36000 и М=300 приведена на Фиг. 4,а. Здесь первая подавляемая гармоника имеет номер 120 (36 000/300=120). При М=600 (фиг.4,б) первая подавляемая гармоника имеет номер 60 (36 000/600=60), а вторая подавляемая гармоника имеет номер 120. При М=1200 (фиг.4,в), первая подавляемая гармоника имеет номер 30 (36 000/1200=30), вторая подавляемая гармоника имеет номер 60, третья - 90, а четвертая - 120.The real AFC filters of the comb transmission type, formed in the structures of multi-head angular transducers, practically coincide with the idealized AFC shown in Fig.1, (a and e). But this is not observed in comb filters of suppressive (rejector) type, which can be distinguished in the structures of angular converters. It is known that classical raster conjugations should be considered as simple moving average filters (PSSS)t. . Computer modeling has shown that the quantitative indicators of the FPSS are uniquely determined by its order, and historically it is determined by the number of elements simultaneously participating in the formation of the signal at the output of the FPSS. As applied to the raster interface that forms the output signal of the angle converter, its filtering properties are proportional to the number of strokes formed in the window of the indicator raster. More precisely - the number of strokes coinciding with the working surface of the photodetector located behind the raster interface. Important characteristics of the frequency response of the FPSS are the coordinates of the points of the frequency response of the FPSS with an amplitude equal to zero. They correspond to the numbers of completely suppressed harmonics (ω _M1 , ωM ₂ …) (Fig. 3). to the number of strokes M of the indicator raster. This pattern is clearly seen on the spectrograms of the model experiment (figure 4). The amplitude-frequency characteristics of the FPSS at N=36000 and M=300 are shown in Fig. 4a. Here, the first harmonic to be suppressed has the number 120 (36,000/300=120). At M=600 (Fig.4b) the first suppressed harmonic has number 60 (36000/600=60), and the second suppressed harmonic has number 120. At M=1200 (Fig.4c), the first suppressed harmonic has number 30 (36,000/1200=30), the second harmonic is 60, the third is 90, and the fourth is 120.

Чтобы точно согласовать характеристики гребенчатых фильтров обоих типов дополнительно определяют полный список простых делителей числа N штрихов измерительного растра, из полученного списка простых делителей числа N штрихов измерительного растра определяют конкретное значение числа n независимых наборов считывающих головок, при котором выполняется условие отсутствия наложения топологии соседних индикаторных растров, входящих в состав указанных независимых наборов считывающих головок, а конкретное значение числа считывающих головок m_i в каждом независимом наборе считывающих головок определяют из полученного списка простых делителей числа N штрихов измерительного растра путем выделения произведения делителей одного типа, а после формирования числа n независимых наборов считывающих головок, содержащих каждый по m_i считывающих головок, из всех оставшихся простых делителей числа N штрихов измерительного растра вычисляют их произведение, по значению которого определяют число штрихов М во всех индикаторных растрах независимых наборах считывающих головок, обеспечивающее полное подавление систематических составляющих инструментальной погрешности углового преобразователя.In order to precisely match the characteristics of comb filters of both types, a complete list of prime divisors of the number N of strokes of the measuring raster is additionally determined, from the resulting list of prime divisors of the number N of strokes of the measuring raster, a specific value of the number n of independent sets of reading heads is determined, under which the condition of the absence of topology overlap of adjacent indicator rasters is met included in the said independent sets of reading heads, and the specific value of the number of reading heads m _i in each independent set of reading heads is determined from the obtained list of prime divisors of the number N of strokes of the measuring raster by extracting the product of divisors of the same type, and after forming the number n heads, each containing m _i reading heads, from all the remaining prime divisors of the number N of strokes of the measuring raster, their product is calculated, the value of which determines the number of strokes M in all indicator rasters of independent sets of reading heads, which provides complete suppression of the systematic components of the instrumental error of the angular transducer.

Определенные таким образом параметры фильтра гребенчатого пропускающего типа и фильтра гребенчатого подавляющего (режекторного) типа создают условия для полного подавления систематической составляющей погрешности изготовления измерительного растра.The parameters of the comb transmission filter and the suppressor comb filter (rejector) type determined in this way create conditions for the complete suppression of the systematic component of the error in the manufacture of the measuring raster.

Эффективность предлагаемого способа угловых измерений, реализуемого на основе алгоритма согласования параметров гребенчатых фильтров гребенчатого пропускающего и гребенчатого подавляющего типов, рассмотрим на примере измерительного растра с числом штрихов N = 36000. Число 36000 характеризуется набором из пяти делителей на 2, двух делителей на 3 и трех делителей на 5, т.е. (36000 = 2×2×2×2×2×3×3×5×5×5). Для такого измерительного растра можно сформировать только три вида независимых набора считывающих головок. Первый набор будет иметь число считывающих головок, кратное 2: 2, 4, 6, 8 … 32. Чтобы не было пересечений с другими независимыми наборами считывающих головок такие числа как 6, 10 … исключают и для анализа оставляют значения, кратные степени 2: 2, 4, 8, 16 и 32. Аналогично для других независимых наборов. В них число считывающих головок будет формироваться из делителей, кратных степени 3 и степени пяти. Т.е. здесь можно сформировать следующие коэффициенты: 3 и 9, а так же 5, 25 и 125. Из всех возможных коэффициентов можно выбрать три коэффициента: 4, 5 и 9, которые одновременно обеспечат и максимальное значение диапазона подавления искажающих гармоник и определят бесконфликтное число считывающих головок в трех независимых наборах считывающих головок, образующих фильтры гребенчатые пропускающего типа. В этом случае совместное действие ансамбля из трех независимых наборов считывающих головок, содержащих 4, 5 и 9 считывающих головок, обеспечивает подавление с 1 по 179 (и кратных им) гармоник, пропуская на выход 180-ю и кратные ей гармоники.The effectiveness of the proposed method of angular measurements, implemented on the basis of the algorithm for matching the parameters of comb filters of the comb transmission and comb suppression types, will be considered using the example of a measuring raster with the number of strokes N = 36000. The number 36000 is characterized by a set of five divisors by 2, two divisors by 3 and three divisors by 5, i.e. (36000 = 2x2x2x2x2x3x3x5x5x5). For such a measuring raster, only three types of independent sets of reading heads can be formed. The first set will have a number of reading heads that is a multiple of 2: 2, 4, 6, 8 ... 32. In order to avoid intersections with other independent sets of reading heads, numbers such as 6, 10 ... are excluded and the values that are multiples of a power of 2: 2 are left for analysis , 4, 8, 16 and 32. Similarly for other independent sets. In them, the number of read heads will be formed from divisors that are multiples of a power of 3 and a power of five. Those. here you can form the following coefficients: 3 and 9, as well as 5, 25 and 125. Of all the possible coefficients, you can choose three coefficients: 4, 5 and 9, which will simultaneously provide the maximum value of the range of suppression of distorting harmonics and determine the conflict-free number of read heads in three independent sets of reading heads forming comb-type transmission filters. In this case, the joint action of an ensemble of three independent sets of read heads, containing 4, 5 and 9 read heads, provides suppression from 1 to 179 (and multiples) of harmonics, passing the 180th and multiples of harmonics to the output.

Таким образом, для формирования требуемого числа считывающих головок в полном списке простых делителей были задействованы два делителя на 2, два делителя на 3 и один делитель на 5. Из оставшихся в списке простых делителей (трех делителей на 2 и двух делителей на 5) формируют значение порядка р для фильтра гребенчатого подавляющего (режекторного) типа (р = 2×2×2×5×5 = 200), которое соответствует числу М=200, равному минимально необходимому числу штрихов в индикаторных растрах всех считывающих головок углового преобразователя. Фильтр простого скользящего среднего с таким порядком производит подавление 180 -ой (36000 : 200 = 180) и кратных ей гармоник: 360-ой, 540-ой и т.д., пропуская при этом на выход все остальные (с тем или иным ослаблением). Но эти все остальные уже подавлены фильтром гребенчатым пропускающего типа. Как следствие, в выходном сигнале ансамбля считывающих головок окажутся подавленными все гармоники искажающей инструментальной погрешности.Thus, to form the required number of read heads in the complete list of prime divisors, two divisors by 2, two divisors by 3, and one divisor by 5 were used. From the remaining prime divisors in the list (three divisors by 2 and two divisors by 5), the value of order p for a filter of a comb suppressing (rejector) type (p = 2×2×2×5×5 = 200), which corresponds to the number M=200, equal to the minimum required number of strokes in the indicator rasters of all reading heads of the angle converter. A simple moving average filter with this order suppresses the 180th (36000 : 200 = 180) and its multiple harmonics: the 360th, 540th, etc., while passing all the rest to the output (with one or another attenuation ). But all these others are already suppressed by a comb-type transmission filter. As a result, all harmonics of the distorting instrumental error will be suppressed in the output signal of the array of reading heads.

В результате согласованного совместного действия двух типов комплементарных гребенчатых фильтров, сформированных на базе ансамбля из трех независимых наборов считывающих головок, содержащих 4, 5 и 9 считывающих головок, соответственно, созданных на базе индикаторных растров, имеющих по 200-и штрихов каждый, для считывания информации с измерительного растра с 36000 штрихами, обеспечивается полное подавление всех гармоник систематической составляющей погрешности изготовления измерительного растра. В то время, как в прототипе этот же ансамбль считывающих головок, основанный на базе такого же одинакового числа независимых наборов считывающих головок, объединяющих аналогичное число считывающих головок, но сформированных на основе индикаторных растров с произвольно выбранными параметрами, характеризуется наличием не устраненной систематической погрешностью, обусловленной действием остаточного числа гармоник, прошедших через фильтры.As a result of the coordinated joint action of two types of complementary comb filters, formed on the basis of an ensemble of three independent sets of reading heads containing 4, 5 and 9 reading heads, respectively, created on the basis of indicator rasters with 200 strokes each, for reading information from a measuring raster with 36,000 strokes, complete suppression of all harmonics of the systematic component of the measuring raster manufacturing error is ensured. While in the prototype the same ensemble of reading heads, based on the same number of independent sets of reading heads, combining a similar number of reading heads, but formed on the basis of indicator rasters with arbitrarily chosen parameters, is characterized by the presence of an unresolved systematic error due to the effect of the residual number of harmonics that have passed through the filters.

Предложенное техническое решение характеризуется полным подавлением систематической составляющей инструментальной погрешности углового преобразователя и отсутствием конфликта в размещении считывающих головок. Данный тезис подкрепим следующим расчетом. Так, для варианта измерительного растра с N=36000 штрихами центры считывающих головок независимого набора, содержащего 4-е считывающих головки, совпадают со штрихами измерительного растра, кратными 9000. Центры считывающих головок независимого набора считывающих головок из 5-и считывающих головок совпадают со штрихами, кратными 7200. Центры считывающих головок независимого набора считывающих головок из 9-и считывающих головок совпадают со штрихами, кратными 4000. Наименьший интервал между считывающими головками первого и второго независимых наборов считывающих головок составляет 1800 штрихов или 36 мм при минимально необходимых 10 мм, что однозначно указывает на отсутствие конфликта в размещении считывающих головок. Минимальный интервал между центрами считывающих головок второго и третьего независимых наборов считывающих головок еще больше (64 мм).The proposed technical solution is characterized by the complete suppression of the systematic component of the instrumental error of the angular transducer and the absence of a conflict in the placement of the reading heads. This thesis is supported by the following calculation. So, for the variant of the measuring raster with N=36000 strokes, the centers of the reading heads of an independent set containing 4 reading heads coincide with the strokes of the measuring raster, divisible by 9000. The centers of the reading heads of an independent set of reading heads of 5 reading heads coincide with the strokes, multiples of 7200. The readhead centers of the independent set of readheads of 9 readheads coincide with strokes divisible by 4000. that there is no conflict in the placement of the read heads. The minimum distance between the centers of the read heads of the second and third independent sets of read heads is even greater (64 mm).

Claims

An angle measurement method based on the use of angle transducers, which are created on the basis of measuring rasters having the number N of strokes applied to a material carrier with an equal pitch, and ensembles of n independent sets of reading heads that are used to take data from the indicated measuring rasters, at the same time, the reading heads in each independent set are created using indicator rasters, each having M strokes, applied to a material carrier with an equal pitch, the number of reading heads in each independent set is set equal to m _i , and the values of these numbers are chosen to be unequal and non-multiple of each other , in addition, the angular intervals with which these reading heads are installed along the generatrix of the measuring raster are proportional to the ratio 2π/m _i , characterized in that they additionally determine the complete list of prime divisors of the number N of strokes of the measuring raster, from the resulting list of simple divisors of chi The number N strokes of the measuring raster determine the specific value of the number n of independent sets of reading heads, under which the condition of the absence of topology overlap of neighboring indicator rasters that are part of independent sets of reading heads is met, while the specific value of the number of reading heads m _i in each independent set of reading heads is determined from the obtained list of prime divisors of the number N of strokes of the measuring raster by extracting the product of divisors of the same type, and after the formation of n independent sets of reading heads, each containing m _i reading heads, from all the remaining prime divisors of the number N of strokes of the measuring raster, their product is calculated, the value of which determines the number of strokes M in all indicator rasters of independent sets of reading heads, which ensures complete suppression of the systematic components of the instrumental error of the angular transducer.