專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)臺低角速率檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)臺低角速率檢測裝置，特別涉及一種用定時脈沖觸發(fā)編 碼采集的旋轉(zhuǎn)臺低角速率檢測裝置。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)臺低角速率精度是衡量速率轉(zhuǎn)臺低速性能的重要指標(biāo)，該指標(biāo)的檢測一直是 轉(zhuǎn)臺行業(yè)的一個難題，目前常見的檢測方法主要有兩種，一種是以工具誤差(即理論分析 誤差)代替轉(zhuǎn)速誤差，該方法沒有實(shí)際的檢測結(jié)果，缺乏說服力；另一種方法是用旋轉(zhuǎn)臺自 身的編碼器分頻后產(chǎn)生小角度脈沖信號，再用通用計數(shù)器或其他測時裝置測量小角度始末 脈沖間的時間間隔，由上訴兩個測量值計算得到轉(zhuǎn)速值，該方法最主要的缺點(diǎn)是采用了自 己測自己的模式，另外小角度脈沖在傳輸過程中易受干擾，不能完全的反應(yīng)旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸的 角速率信息。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種旋轉(zhuǎn)臺低角速率 檢測裝置，測量結(jié)果真實(shí)可靠、檢測精度高。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案為一種旋轉(zhuǎn)臺低角速率檢測裝置，包括高精度旋轉(zhuǎn) 編碼器、編碼器采集模塊和定時脈沖發(fā)生模塊；高精度旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在旋轉(zhuǎn)臺的被測軸上，由被測軸帶動其旋轉(zhuǎn)，輸出被測軸 的轉(zhuǎn)角；編碼器采集模塊，由編碼器采集卡和計算機(jī)組成，計算機(jī)向定時脈沖發(fā)生模塊發(fā) 出定時間隔命令使定時脈沖發(fā)生模塊產(chǎn)生間隔脈沖，編碼器采集卡接收來自定時脈沖發(fā)生 模塊輸出的間隔脈沖，在每個間隔脈沖的上升沿鎖存高精度旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的實(shí)時轉(zhuǎn)角， 并通過總線傳遞給計算機(jī)，計算機(jī)根據(jù)編碼器采集卡采集的相鄰兩次角度之差 檢測出 旋轉(zhuǎn)臺的角速率；定時脈沖發(fā)生模塊由高精度晶振、單片機(jī)和接口電路組成，單片機(jī)通過接口電路 接收計算機(jī)發(fā)出的定時間隔命令，高精度晶振產(chǎn)生高精度時鐘信號，單片機(jī)根據(jù)定時間隔 命令對高精度晶振產(chǎn)生的時鐘信號進(jìn)行分頻產(chǎn)生間隔脈沖，該間隔脈沖作為觸發(fā)信號被傳 送至編碼器采集卡。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于本裝置不依賴轉(zhuǎn)臺自身的編碼器，而在 旋轉(zhuǎn)臺的被測軸上安裝高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，由高精度旋轉(zhuǎn)編碼器輸出被測軸的轉(zhuǎn)角，然后 通過定時脈沖發(fā)生模塊產(chǎn)生高精度間隔脈沖，間隔脈沖驅(qū)動編碼器采集模塊采集相鄰脈沖 間的采用旋轉(zhuǎn)臺被測軸的轉(zhuǎn)角，最終檢測出旋轉(zhuǎn)臺的角速率，本實(shí)用新型的測量結(jié)果真實(shí) 可靠，相比現(xiàn)有裝置檢測精度更高。
圖1為本實(shí)用新型的組成結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型的具體組成結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括高精度旋轉(zhuǎn)編碼器1、編碼器采集模塊2和定時脈沖 發(fā)生模塊3。高精度旋轉(zhuǎn)編碼器1安裝在被測軸4上，由被測軸4帶動其旋轉(zhuǎn)，高精度旋轉(zhuǎn) 編碼器1輸出被測軸4的轉(zhuǎn)角；定時脈沖發(fā)生模塊3產(chǎn)生定時脈沖，并用該脈沖作為觸發(fā)信 號觸發(fā)編碼器采集模塊2對高精度旋轉(zhuǎn)編碼器1的輸出進(jìn)行采集，由編碼器采樣模塊2測 量出相鄰觸發(fā)脈沖之間的被測軸4轉(zhuǎn)過的角度間隔，用該角度間隔除以相鄰觸發(fā)脈沖之間 的定時時間，就可以得到被測軸4的速率，連續(xù)測量多次即可算出速率精度和速率平穩(wěn)性。高精度旋轉(zhuǎn)編碼器1可以根據(jù)測量精度的需要選用不同精度的編碼器，本發(fā)明采 用德國海德漢公司的R0N886型編碼器，其系統(tǒng)精度為1角秒。編碼器采樣模塊2主要由德國海德漢公司生產(chǎn)的型號為IK220的編碼器采集卡5 和計算機(jī)6組成。計算機(jī)6向定時脈沖發(fā)生模塊3發(fā)出定時間隔命令使定時脈沖發(fā)生模塊 3產(chǎn)生間隔脈沖，編碼器采集卡5接收來自脈沖發(fā)生模塊3輸出的時間間隔脈沖，并在每個 脈沖的上升沿鎖存高精度旋轉(zhuǎn)編碼器1輸出的實(shí)時角度值，并通過PCI總線傳遞給計算機(jī) 6，計算機(jī)6計算編碼器采集卡5采集的相鄰兩次角度之差Φ，再用公式1檢測出旋轉(zhuǎn)臺的 角速率；轉(zhuǎn)速ω = φ/Τ(1)式中ω 被測轉(zhuǎn)速；Φ 角度間隔；T 時間間隔。脈沖發(fā)生模塊3主要由高精度晶振9、8051單片機(jī)8和RS232接口電路7組成，其 工作原理是單片機(jī)8通過RS232接口 7接收從編碼器采樣模塊2中的計算機(jī)6發(fā)出的定時 間隔命令，定時間隔為Τ，高精度晶振9產(chǎn)生高精度時鐘信號，單片機(jī)8根據(jù)定時間隔命令對 對高精度晶振9進(jìn)行分頻，從而產(chǎn)生要求的時間間隔脈沖，該脈沖作為觸發(fā)信號被傳送到 編碼器采樣模塊2中的編碼器采集卡5，由編碼器采集卡5在每個脈沖的上升沿鎖存高精度 旋轉(zhuǎn)編碼器1輸出的實(shí)時角度值。精度估算，從公式可以看出，轉(zhuǎn)速的測量精度取決于時間和角度的測量精度，由于 采用高精度晶振，晶振的計時精度可以控制在2微秒之內(nèi)，編碼器采集卡ΙΚ220鎖存角度采 用門電路，其鎖定的時間重復(fù)性在1微秒之內(nèi)，時間的測量精度在3微秒內(nèi)，當(dāng)測量的時間 間隔大于1秒(一般低速測量的最小時間間隔)時，其測時相對誤差為3 * ΙΟ"6 ；如果采用 系統(tǒng)精度為1角秒的編碼器，考慮速率運(yùn)動的平滑效應(yīng)，其誤差在0. 3角秒內(nèi)，這樣，當(dāng)測角 間隔在小于10度(低速測量的角度間隔上限)時，其轉(zhuǎn)速誤差主要取決于測角誤差，當(dāng)角 度間隔為1度時，定時間隔設(shè)為1秒，轉(zhuǎn)速的測量相對誤差為0. 3/3600 = 8.3 ^ 10_5，當(dāng)角 度間隔為10度時，定時間隔設(shè)為10秒，轉(zhuǎn)速測量誤差為0. 3/36000 = 8. 3 * 10_6。本實(shí)用新型未詳細(xì)描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求一種旋轉(zhuǎn)臺低角速率檢測裝置，其特征在于包括高精度旋轉(zhuǎn)編碼器(1)、編碼器采集模塊(2)和定時脈沖發(fā)生模塊(3)；高精度旋轉(zhuǎn)編碼器(1)安裝在旋轉(zhuǎn)臺的被測軸(4)上，由被測軸(4)帶動其旋轉(zhuǎn)，輸出被測軸(4)的轉(zhuǎn)角；編碼器采集模塊(2)由編碼器采集卡(5)和計算機(jī)(6)組成，計算機(jī)(6)向定時脈沖發(fā)生模塊(3)發(fā)出定時間隔命令使定時脈沖發(fā)生模塊(3)產(chǎn)生間隔脈沖，編碼器采集卡(5)接收來自定時脈沖發(fā)生模塊(3)輸出的間隔脈沖，在每個間隔脈沖的上升沿鎖存高精度旋轉(zhuǎn)編碼器(1)輸出的實(shí)時轉(zhuǎn)角，并通過總線傳遞給計算機(jī)(6)，計算機(jī)(6)根據(jù)編碼器采集卡(5)采集的相鄰兩次角度之差Φ檢測出旋轉(zhuǎn)臺的角速率；定時脈沖發(fā)生模塊(3)由高精度晶振(9)、單片機(jī)(8)和接口電路(7)組成，單片機(jī)(8)通過接口電路(7)接收計算機(jī)(6)發(fā)出的定時間隔命令，高精度晶振(9)產(chǎn)生高精度時鐘信號，單片機(jī)(8)根據(jù)定時間隔命令對高精度晶振(9)產(chǎn)生的時鐘信號進(jìn)行分頻產(chǎn)生間隔脈沖，該間隔脈沖作為觸發(fā)信號被傳送至編碼器采集卡(5)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種旋轉(zhuǎn)臺低角速率檢測裝置，包括高精度旋轉(zhuǎn)編碼器、編碼器采集模塊和定時脈沖發(fā)生模塊。該裝置不依賴轉(zhuǎn)臺自身的編碼器，而在旋轉(zhuǎn)臺的被測軸上安裝高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，由高精度旋轉(zhuǎn)編碼器輸出被測軸的轉(zhuǎn)角，然后通過定時脈沖發(fā)生模塊產(chǎn)生高精度間隔脈沖，間隔脈沖驅(qū)動編碼器采集模塊采集相鄰脈沖間的采用旋轉(zhuǎn)臺被測軸的轉(zhuǎn)角，最終檢測出旋轉(zhuǎn)臺的角速率，本實(shí)用新型的測量結(jié)果真實(shí)可靠，相比現(xiàn)有裝置檢測精度更高。
文檔編號G01P3/44GK201615907SQ20102010742
公開日2010年10月27日 申請日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者劉曉濱, 周新敏, 張玲, 董艷國, 郭增玉, 魏亮 申請人:北京航天控制儀器研究所