[发明专利]用于确定在角度测量仪中导致偏心度的作用变量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的方法和一种计算机程序产品，这种方法用于确定在角度测量仪中导致测得偏心度的至少一个作用变量。

背景技术

很久以来，尤其是在测地和工业测量中，主要采用测量装置中的旋转角测量仪，作为确定旋转角用的装置和方法。在相应的预防措施下，通过这些装置和方法甚至可以以几个角秒(arc second)数量级的精度以超过百万个的单位来分解整圆。

为了能够实现这种高精度，一方面必须将探测器位置牢固地设置在轴承上，通过该轴承来安装该旋转体，使得该旋转体能够围绕一轴(axis)相对该探测器进行旋转。另一方面，旋转体的高体积稳定性和形状稳定性，尤其是在旋转方向上顺序地围绕图案中心设置在旋转体上的图案要素的排列方式和形式，是必要的先决条件。在实践中，除了刻度的部分的不精确之外(这种不精确是由于各个顺序设置的图案要素之间的预定距离的偏差量和/或这些图案要素尺寸自身的偏差量造成的)，通常图案中心相对于轴的距离(所谓的“图案中心相对于轴的偏心度”)造成无法实现所要求的精度。由于制造公差总是存在，因此每一个旋转体都具有通常为恒定值的偏心度。另外，除了整体图案的偏心度之外(即，全部图案要素的整体相对于旋转体的偏心度，或者刻度的中心相对于轴(shaft)的偏心度)，还存在圆的真实的刻度误差，也就是说，各个图案要素彼此之间的偏差量，进而这些图案要素的排列内部的偏差量。

以能够在轴承内旋转的方式引导旋转体，在此机械布置方式造成了作用于可测量的偏心度的其他作用变量。因此，由此产生的轴承同心度偏差同样也导致出现偏心度。如果在确定旋转角时(尤其是在测量比较重的对象的情况下)由于力对该装置的部件施加了显著的负载，那么有可能出现取决于旋转角或者按照时间的函数来改变的偏心度。该偏心度例如是由于肯定存在的轴承间隙以及轴承润滑和轴承负荷的改变而造成的或者增强的。另外，由于旋转体的旋转轴的倾斜还会出现滚摆误差(Taumelfehler)。

目前为了减少或者彻底避免这种机械轴承误差，采用了比较昂贵复杂的轴承，这种轴承使得能够将偏心度稳定在目前所使用的允许公差范围内，以使得可校正的机械偏心度至少不发生变化。

在很多角度测量仪中，图案要素以光学方式投射在由一个或更多个探测器元件(例如：CCD传感器或者CMOS传感器)构成的系统(arrangement)上，例如在CH 658514中所公开的。根据图案要素在探测器系统或者其部件上的位置可以推断出旋转体相对于探测器系统的角度。在此，探测器中心(例如：在单个探测器元件的情况下，是该单个探测器元件的中点；或者在多个探测器元件的情况下，是由这些探测器元件覆盖的面积的面积质心)充当参考变量，其中，在没有机械偏心误差的理想情况下，探测器中心、枢轴点和图案要素的中心是重合的。

然而，除已经说明了的、对测量的偏心度产生作用的机械作用变量之外，所采用的电子部件也会产生影响作用。这例如是由模拟电子器件的量化误差或者噪声造成的。在大多数情况下，机械和电子作用变量均取决于时间变化或者依据温度变化。

EP 1632754公开了一种用于测量当前偏心度的方法，其中，通过光束将围绕图案中心设置的多个图案要素中的至少一部分(其中的多个图案要素是沿着旋转方向顺序设置的)，至少部分地投射在光学探测器的并排布置的多个探测器元件上。

图案要素设置在旋转体上，该旋转体以能够围绕轴旋转的方式与探测器连接。通过同一个探测器的探测器元件来解算被投射的图案要素的位置。在第一步骤，通过解算出的至少一个图案要素的位置，计算确定出图案中心相对于轴的偏心度对确定旋转角所产生的影响。在第二步骤，通过将所确定的影响考虑在内，根据解算出的顺序设置的那些图案要素的位置来准确地确定旋转角。

发明内容

在此处公开的方法的一个变型方式中，在第一步骤，通过一个中间步骤将顺序设置的图案要素组合成至少两组，并且根据相应组合的多个图案要素的解算出的各个位置来计算确定出至少两组位置。然后，通过确定出的至少两组位置，计算确定该偏心度对确定旋转角产生的影响。这可以通过所确定的这些组位置以很高的精度来实现。