[发明专利]一种高低温环境下角度校准装置及方法

权利要求书

1.一种高低温环境下角度校准装置，其特征在于，所述装置包括：高低温环境箱(1)、隔温环(2)、被测轴(3)、标准角度编码器(4)、笔记本电脑(5)、隔振台(6)、固定环(7)、固定支架(8)、固定平台(9)、微调平台(10)、圆弧(11)、肋架(12)、第一螺栓(13)、第二螺栓(14)、滚珠轴承(15)、滚珠轴承内壁(16)、滚珠(17)、滚珠轴承外壁(18)、被测传感器(19)和电机(20)(20)，所述的高低温环境箱(1)与隔振台(6)放置在同一水平面上，所述的隔振台(6)左端与高低温环境箱(1)相贴合，所述的高低温环境箱(1)右侧通过螺栓固定有隔温环(2)，所述的隔温环(2)能够最大限度的将高低温环境箱(1)与外部环境相隔绝，降低高低温环境箱(1)内外温度交换，所述的隔温环(2)中间开有圆孔，所述的隔温环(2)中间安装有滚珠轴承(15)，被测轴(3)通过滚珠轴承(15)穿入高低温环境箱(1)中，所述的被测轴(3)的左侧与被测角度编码器(19)相连接，所述的被测角度编码器(19)左侧与电机(20)相连接，所述的被测轴(3)右侧与标准角度编码器(4)相连接，所述的标准角度编码器(4)下部安装有固定支架(8)，所述的固定支架(8)上端开有圆弧(11)，所述的圆弧(11)大小与标准角度编码器(4)的外径相配合，所述的标准角度编码器(4)的下部前后均安装有固定环(7)，所述的固定环(7)通过螺栓固定在固定支架(8)上，所述的固定支架(8)通过肋架(12)底部的第一螺栓(13)固定在固定平台(9)上，所述的固定平台(9)通过螺栓固定在微调平台(10)上面，所述的微调平台(10)能够调节固定平台(9)的高度，所述的固定支架(8)上开有肋架(12)，所述的固定支架(8)四边角均作圆弧处理，所述的微调平台(10)通过第二螺栓(14)固定在隔振台(6)的上面。

2.根据权利要求1所述的一种高低温环境下角度校准装置，其特征在于：所述的滚珠轴承内壁(16)与被测轴(3)相固定配合，被测轴(3)转动时，滚珠轴承(15)中滚珠(17)与滚珠轴承内壁(16)和滚珠轴承外壁(18)之间的摩擦为滚动摩擦。

3.根据权利要求1所述的一种高低温环境下角度校准装置，其特征在于：所述的滚珠轴承(15)为耐高温轴承。

4.一种高低温环境下角度校准方法，应用于权利要求1中所述的装置，其特征在于，被测角度编码器(19)安装在高低温环境箱(1)中，标准角度编码器(4)安装在高低温环境箱(1)外部常温环境中，所述方法用于对被测角度编码器(19)进行校准，所述方法包括：

被测角度编码器(19)由零位开始转动一个角度θ_被测1，同时被测轴(3)通过滚珠轴承(15)将角度位移传递至标准角度编码器(4)，记录第一次标准角度编码器(4)的角位移读数θ_标准1；

在第一次停止的位置，被测角度编码器(19)再次转动一个角度θ_被测2，同时被测轴(3)通过滚珠轴承(15)将角度位移传递至标准角度编码器(4)，记录第二次标准角度编码器(4)的角位移读数θ_标准2；

计算被测端实际的标准角度θ_标准，所述θ_标准的计算过程为：

θ’_标准1-θ’₀＝θ_标准1

θ’_标准2-θ’₀＝θ_标准2

其中，所述θ’₀为第一次转动时，滚珠轴承(15)内的滚动摩擦产生的摩擦力矩带来的额外角度误差，所述θ”₀为第二次转动时，滚珠轴承(15)内的滚动摩擦产生的摩擦力矩带来的额外角度误差；

采用相对测量方法确定被测角度编码器(19)所得角度与实际标准角度之间的测量误差Δθ为，所述Δθ的具体计算过程为：

Δθ＝Δθ’_标准-Δθ_被测

＝(θ’_标准2-θ’_标准1)-(θ_被测2-θ_被测1)

＝[(θ_标准2+θ”₀)-

(θ_标准1+θ’₀)]-(θ_被测2-θ_被测1)

＝(θ_标准2-θ_标准1)-(θ_被测2-θ_被测1)

+(θ”₀-θ’₀)

＝Δθ_标准-Δθ_被测+Δθ₀

其中，两次测量中，测量条件基本上完全一致，摩擦力矩带来的额外角度误差θ’₀、θ”₀可认为近似相等，即Δθ₀＝(θ”₀-θ’₀)《(θ”₀或θ’₀)≈0。

结果为：

Δθ＝Δθ_标准-Δθ_被测。