專利名稱：用于光電軸角編碼器動態(tài)測角誤差檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及幾何量精密檢測儀，特別涉及一種光電軸角編碼器動態(tài)測角誤差的檢 測儀。
背景技術(shù)：
光電精密跟蹤測量、天文目標(biāo)光電觀測與識別技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，在這些領(lǐng)域，取得 了多項具有重大意義和重大顯示度的成果。經(jīng)過近20年的努力，特別是近10年的快速發(fā) 展，光電精密跟蹤測量、天文目標(biāo)光電觀測與識別技術(shù)已從初級階段向更高技術(shù)階段發(fā)展， 目前正積極開展新一代儀器設(shè)備的研究與攻關(guān)。由于被測目標(biāo)速度越來越快(飛機、導(dǎo)彈 等)、被測目標(biāo)離測試設(shè)備越來越近(如光電干擾對抗類目標(biāo))，所以目標(biāo)相對于測試設(shè)備 角速度越來越高，這就要求新一代測量設(shè)備應(yīng)具有良好的動態(tài)跟蹤性能。光電軸角編碼器 作為核心精密測角單元及速度反饋單元，其精度直接影響光電精密跟蹤測量、天文目標(biāo)光 電觀測與識別儀器設(shè)備的測量精度及跟蹤性能，光電軸角編碼器靜態(tài)精度及低轉(zhuǎn)速下的精 度在多年的實踐中已被證實，但在工作角速度較高的狀態(tài)下，其動態(tài)性能(動態(tài)測角精度) 如何還沒法驗證，為保證新一代儀器設(shè)備動態(tài)測量精度及動態(tài)跟蹤性能，急需解決光電軸 角編碼器動態(tài)測角精度的測試難題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決光電軸角編碼器動態(tài)精度的檢測問題；本發(fā)明的 目的是提供一種用于光電軸角編碼器動態(tài)測角誤差檢測儀。為了達成所述目的，本發(fā)明用于光電軸角編碼器動態(tài)測角誤差的檢測儀解決技術(shù) 問題所采用的技術(shù)方案包括基座、帶測速機的力矩電機、轉(zhuǎn)軸、被測編碼器固定部分、被測 編碼器旋轉(zhuǎn)部分、聯(lián)軸節(jié)、多面棱體、多面棱體座、動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀、計算機控制及處理單 元，其中被測編碼器固定部分安裝在基座上，被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分通過聯(lián)軸節(jié)與轉(zhuǎn)軸通過 聯(lián)軸節(jié)的抱緊裝置連接，多面棱體置于多面棱體座中，多面棱體座固定在轉(zhuǎn)軸上，動態(tài)發(fā)訊 自準(zhǔn)直儀的輸出端與多面棱體的反射面具有一距離且相對放置，帶測速機的力矩電機的轉(zhuǎn) 子與被測編碼器固定部分的轉(zhuǎn)子嵌設(shè)安裝在基座內(nèi)圓的平面上，轉(zhuǎn)軸嵌設(shè)于基座的孔中， 計算機控制及處理單元的數(shù)據(jù)采集輸入端與動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀的輸出端連接，計算機控制 及處理單元信號輸入端與帶測速機的力矩電機測速信號輸出端相連；轉(zhuǎn)軸通過推力軸承和 兩個軸承與基座過盈配合連接；檢測時，計算機控制及處理單元控制帶測速機的力矩電機 以一速度連續(xù)旋轉(zhuǎn)，帶測速機的力矩電機帶動轉(zhuǎn)軸、被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分及多面棱體旋轉(zhuǎn)， 每轉(zhuǎn)過多面棱體的一個工作角，多面棱體工作面與動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀的光軸垂直，動態(tài)發(fā) 訊自準(zhǔn)直儀的觸發(fā)電路輸出端發(fā)出觸發(fā)脈沖信號，計算機控制及處理單元的數(shù)據(jù)采集輸入 端探測并接收觸發(fā)脈沖信號后立即采集被測編碼器的動態(tài)碼值，被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn) 一周得到一組采樣被測編碼器的動態(tài)碼值，通過計算機控制及處理單元數(shù)據(jù)處理計算出被 測編碼器動態(tài)測角誤差。
其中，動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀發(fā)出的脈沖信號觸發(fā)計算機控制及處理單元中的A/D采 集卡采集被測編碼器的動態(tài)碼值。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點本發(fā)明通過通過測速國矩電機帶動光電軸 角編碼器旋轉(zhuǎn)，并用動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀進行編碼器動態(tài)測角精度的檢測。克服了現(xiàn)有方法 中只能測試靜態(tài)測角精度的技術(shù)問題。





圖1光電軸角編碼器動態(tài)檢測儀示意圖。 圖2動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀與多面棱體位置關(guān)系圖。 圖3位置傳感器PSD測量原理圖。 圖中標(biāo)記號
1為基座，2為帶測速機的力矩電機，
3為轉(zhuǎn)軸，
5為被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分， 7為多面棱體， 9為動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀， 11為推力軸承， 13為位置傳感器PSD。
4為被測編碼器固定部分， 6為聯(lián)軸節(jié)， 8為多面棱體座， 10為計算機控制及處理單元， 12軸承，
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。本實施例介紹光電軸角編碼器動態(tài)檢測儀具體實施方法。圖1示出光電軸角編碼器動態(tài)檢測儀示意圖，圖1中包括基座1、帶測速機的力矩 電機2、轉(zhuǎn)軸3、被測編碼器固定部分4、被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分5、聯(lián)軸節(jié)6、多面棱體7、多面 棱體座8、動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀9、計算機控制及處理單元10 ；被測編碼器固定部分4安裝在 基座1上，被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分5與轉(zhuǎn)軸3通過聯(lián)軸節(jié)的抱緊裝置連接，多面棱體7的下端 面與多面棱體座8的上端面固定連接，多面棱體座8的下端面與轉(zhuǎn)軸3的上端面固定連接， 帶測速機的力矩電機2的轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸3相連，動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀9的輸出端與多面棱體7 的反射面具有一距離且相對放置，帶測速機的力矩電機2的轉(zhuǎn)子與被測編碼器固定部分的 轉(zhuǎn)子嵌設(shè)安裝在基座1內(nèi)圓的平面上，轉(zhuǎn)軸3嵌設(shè)于基座1的孔中，計算機控制及處理單元 10的數(shù)據(jù)采集輸入端與動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀9的輸出端連接，計算機控制及處理單元10信號 輸入端與帶測速機的力矩電機2測速信號輸出端相連；轉(zhuǎn)軸3通過推力軸承11和兩個軸承 12與基座1過盈配合連接。檢測時，計算機控制及處理單元10控制帶測速機的力矩電機2以一定速度連續(xù)旋 轉(zhuǎn)，帶測速機的力矩電機2帶動轉(zhuǎn)軸3、被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分5及多面棱體7旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)過多 面棱體7的一個工作角，當(dāng)多面棱體7的工作面與動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀9的光軸垂直時，動態(tài) 發(fā)訊自準(zhǔn)直儀9的觸發(fā)電路輸出端便發(fā)出觸發(fā)脈沖信號，計算機控制及處理單元10的數(shù)據(jù) 采集輸入端探測并接收到觸發(fā)脈沖信號后立即采樣被測編碼器的動態(tài)碼值a，被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分5旋轉(zhuǎn)一周便可得到一組采樣被測編碼器的動態(tài)碼值％，按照公式便可由計算機 控制及處理單元10計算出被測編碼器動態(tài)測角誤差，如下公式表示Ai = (Bi-B1)-Ci,式中 -—第i測點采樣值；i = 1，2，……,η；Ci一一棱體第i面標(biāo)準(zhǔn)角度值；Δ i----編碼器第i測點動態(tài)測角誤差值。編碼器動態(tài)測角精度計算公式tr ‘
σ 二、-
η ，式中σ 編碼器動態(tài)測角精度；η――測量點數(shù)；Δ i----編碼器第i測點動態(tài)測角誤差值； 在進行動態(tài)精度檢測時，可以通過設(shè)置不同的轉(zhuǎn)速、不同加速度以便模擬光電精 密跟蹤測量、天文目標(biāo)光電觀測與識別系統(tǒng)、動態(tài)測試轉(zhuǎn)臺等的工作狀態(tài)，使被測編碼器動 態(tài)精度檢測條件與實際使用條件一致。圖2示出動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀9與多面棱體7的位置關(guān)系，當(dāng)轉(zhuǎn)軸3旋轉(zhuǎn)時，帶動多 面棱體7旋轉(zhuǎn)，多面棱體7將反射動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀9的平行光束回動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀9 并會聚在動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀9的位置傳感器(PSD) 13上，位置傳感器13就輸出四個電流為 I1^ 12、13、14，在位置傳感器13沿一個方向移動，如圖3示出位置傳感器13的測量原理圖， 當(dāng)I3 = I4時，動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀9就能給一個脈沖，觸發(fā)計算機控制及處理單元10的數(shù)據(jù) 采集被測編碼器的動態(tài)碼值。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的權(quán)利要求書的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于光電軸角編碼器動態(tài)測角誤差檢測儀，其特征在于包括基座(1)、帶測速機的 力矩電機( 、轉(zhuǎn)軸C3)、被測編碼器固定部分(4)、被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分( 、聯(lián)軸節(jié)(6)、多 面棱體(7)、多面棱體座(8)、動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀(9)、計算機控制及處理單元(10)，其中被 測編碼器固定部分(4)安裝在基座(1)上，被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分( 通過聯(lián)軸節(jié)(6)與轉(zhuǎn) 軸(3)通過聯(lián)軸節(jié)(6)的抱緊裝置連接，多面棱體(7)置于多面棱體座(8)中，多面棱體座 (8)固定在轉(zhuǎn)軸C3)上，動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀(9)的輸出端與多面棱體(7)的反射面具有一距 離且相對放置，帶測速機的力矩電機O)的轉(zhuǎn)子與被測編碼器固定部分(5)的轉(zhuǎn)子嵌設(shè)安 裝在基座⑴內(nèi)圓的平面上，轉(zhuǎn)軸⑶嵌設(shè)于基座⑴的孔中，計算機控制及處理單元(10) 的數(shù)據(jù)采集輸入端與動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀(9)的輸出端連接，計算機控制及處理單元(10)信 號輸入端與帶測速機的力矩電機( 測速信號輸出端相連；轉(zhuǎn)軸( 通過推力軸承(11)和 兩個軸承(1 與基座(1)過盈配合連接；檢測時，計算機控制及處理單元(10)控制帶測速 機的力矩電機O)以一速度連續(xù)旋轉(zhuǎn)，帶測速機的力矩電機( 帶動轉(zhuǎn)軸(3)、被測編碼器 旋轉(zhuǎn)部分( 及多面棱體(7)旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)過多面棱體(7)的一個工作角，多面棱體(7)工作 面與動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀(9)的光軸垂直，動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀(9)的觸發(fā)電路輸出端發(fā)出觸 發(fā)脈沖信號，計算機控制及處理單元(10)的數(shù)據(jù)采集輸入端探測并接收觸發(fā)脈沖信號后 立即采集被測編碼器的動態(tài)碼值，被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分( 旋轉(zhuǎn)一周得到一組采樣被測編 碼器的動態(tài)碼值，通過計算機控制及處理單元(10)數(shù)據(jù)處理計算出被測編碼器動態(tài)測角 誤差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光電軸角編碼器動態(tài)測角誤差檢測儀，其特征在于動 態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀(9)發(fā)出的脈沖信號觸發(fā)計算機控制及處理單元(10)中的A/D采集卡采 集被測編碼器的動態(tài)碼值。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于光電軸角編碼器動態(tài)測角誤差檢測儀，包括被測編碼器固定部分安裝在檢測儀的基座上，其被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分通過聯(lián)軸節(jié)與轉(zhuǎn)軸連接，多面棱體固定在檢測儀轉(zhuǎn)軸上，動態(tài)發(fā)訊自準(zhǔn)直儀瞄準(zhǔn)多面棱體反射面，力矩電機轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)軸相連；檢測時計算機控制力矩電機以一速度連續(xù)旋轉(zhuǎn)，力矩電機帶動旋轉(zhuǎn)軸、被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分及多面棱體旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)過多面棱體一個工作角，當(dāng)棱體工作面與光軸垂直時，觸發(fā)電路便發(fā)出觸發(fā)脈沖，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)探測到觸發(fā)脈沖信號后立即采樣編碼器值，被測編碼器旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)一周得到一組采樣值，通過計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計算出被測編碼器動態(tài)測角誤差。本發(fā)明可對光電軸角編碼器動態(tài)誤差的檢測，且精度較高。
文檔編號G01D18/00GK102128645SQ20101058948
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者景洪偉, 曹學(xué)東, 楊文志, 許瑋琦 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所