[发明专利]一种高精度的非接触式动态角度测量装置及其方法

权利要求书

1.一种高精度的非接触式动态角度测量装置，其特征在于，包括转动角度测量工装(1)、激光位移传感器(2)和转台(3)；所述的转动角度测量工装(1)同轴安装在转台(3)水平面上，所述的激光位移传感器(2)垂直吊装在转动角度测量工装(1)上方；所述的转动角度测量工装(1)包括圆盘底座和锯齿形螺线结构(13)，锯齿形螺线结构以圆盘底座中轴为圆心呈环形阵列分布，相邻的两个锯齿形螺线结构首尾相连；激光位移传感器(2)发射的激光入射到锯齿形螺线结构的倾斜平面上；

所述的圆盘底座包括下圆盘(11)和上圆盘(12)，所述的上圆盘同轴安装在下圆盘上，上圆盘的直径小于下圆盘的直径，上圆盘的外壁与下圆盘的上表面之间形成定位安装槽；呈环形阵列分布的锯齿形螺线结构固定安装在所述的定位安装槽中，锯齿形螺线结构的倾斜平面与上圆盘的外壁垂直。

2.根据权利要求1所述的一种高精度的非接触式动态角度测量装置，其特征在于，所述的锯齿形螺线结构沿下圆盘母线展开后呈直角三角形。

3.根据权利要求1所述的一种高精度的非接触式动态角度测量装置，其特征在于，所述环形阵列中的锯齿形螺线结构数量为15-25。

4.一种根据权利要求1所述高精度的非接触式动态角度测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将转动角度测量工装(1)固定在转台水平面，使得转动角度测量工装(1)与转台同轴；调整激光位移传感器的吊挂高度和位置，保证激光位移传感器发射的激光入射至锯齿形螺线结构的倾斜平面上，并将激光位移传感器连接上位机；

步骤2：启动上位机、激光位移传感器和转台，预设转动方向，开启转动实验；激光位移传感器发射测试激光并入射到锯齿形螺线结构的倾斜平面上，在转台转动过程中，激光位移传感器实时输出激光发射点与入射点之间的高度值，并由上位机记录高度变化曲线；所述高度变化曲线起始时入射点位置标记为A，当前时刻的入射点位置标记为B；

步骤3：根据上位机记录的标记入射点位置A与标记入射点位置B之间的高度变化曲线解算出转台实时转动的角度。

5.根据权利要求4所述的高精度的非接触式动态角度测量装置的测量方法，其特征在于，所述的步骤3具体为：

当预设转动方向为顺时针方向时，激光点从每一个锯齿形螺线结构倾斜平面的高处移动至低处，激光位移传感器获得的高度变化曲线中每一个高度变化周期均从曲线最低点b至曲线最高点a；转台实时转动的角度计算步骤如下：

根据标准曲线的最高点a、最低点b以及实时获得的顺时针高度变化曲线，判断起始位置点A与标准曲线的最高点a之间的距离Δh_1p；实时计算当前位置点B与标准曲线的最低点b之间的距离Δh_2p；由计数器实时记录高度变化曲线中的最低点个数j，起始位置A位于最低点处时不计入内，即初始时刻j＝0；上位机读取实时记录结果，计算并显示转台实时转动的角度：n为锯齿形螺线结构的数量，h为锯齿形螺线结构的螺距；

当预设转动方向为逆时针方向时，激光点从每一个锯齿形螺线结构倾斜平面的低处移动至高处，激光位移传感器获得的高度变化曲线中每一个高度变化周期均从曲线最高点a至曲线最低点b；转台实时转动的角度计算步骤如下：

根据标准曲线的最高点a、最低点b以及实时获得的逆时针高度变化曲线，判断起始位置点A与标准曲线的最低点b之间的距离Δh_1n；实时计算当前位置点B与标准曲线的最高点a之间的距离Δh_2n；由计数器实时记录高度变化曲线中的最高点个数i，起始位置A位于最高点处时不计入内，即初始时刻i＝0；上位机读取实时记录结果，计算并显示转台实时转动的角度：