[发明专利]基于光杠杆的测角器件检定方法

摘要

基于光杠杆的测角器件检定方法，属于角度误差测量技术领域，为解决现有测角误差的检定器件昂贵、检定精度低的问题，本发明提供一种基于光杠杆的测角器件检定方法，包括以下步骤：步骤1：在检定台上安装下转台、上转台、平面镜、激光器、光电探测器和读数头，控制激光经平面镜反射后入射到光电探测器的靶面上；步骤2：采集起始点光斑图像数据；控制下转台带动上转台和平面镜旋转，反射光线偏转后入射到靶面上，采集被标定角度和角度增量的测量值；控制上转台反向旋转，反射光线反转后入射到靶面；计算角度增量的标准值序列；计算被标定角度的标准值序列。本发明方法检定设备简单，成本较低，提高了测角器件的精度。

主权项

1.基于光杠杆的测角器件检定方法，其特征在于，包括以下顺序步骤：步骤1：搭建检定装置，安装待检定测角器件，包括以下步骤：在检定台上安装下转台，下转台由底座和下转盘构成，下转盘上的转轴套装在底座上的滚动轴承上；在下转盘上用转接法兰安装底部二维手动平移调节平台，在底部二维手动平移调节平台上用转接法兰安装待检定测角器件的安装座；将待检定测角器件呈水平放置安装在安装座上；在安装座的顶部中央用转接法兰安装中部二维手动平移调节平台；在中部二维手动平移调节平台上用转接法兰安装上转台；通过调节底部二维手动平移调节平台、中部二维手动平移调节平台，使下转台、待检定测角器件、上转台的旋转中心位于同一条竖直线上；上转台由底座和上转盘构成，上转盘上的转轴套装在底座上的滚动轴承上；在上转台上用转接法兰安装一维手动平移台；在一维手动平移台上用转接法兰安装镜架，镜架上沿竖直方向设置有平面镜，通过调节一维手动平移台，使平面镜的反射面与上转台的旋转中心位于同一平面内；在检定台上安装激光器和光电探测器，使激光器和光电探测器与平面镜位于同一水平面，使光电探测器的靶面平行于上转盘的旋转中心；所述平面镜、激光器和光电探测器构成光杠杆；在检定台上安装用于读取待检定测角器件的转角数值的读数头；读数头和光电探测器均通过数据采集卡与数据处理器连接；上转台和下转台的控制系统均与数据处理器连接；控制激光器发出激光，使入射光线入射到平面镜的反射面上，与上转盘的旋转中心正交，使激光的反射光线垂直入射到光电探测器的靶面上；步骤2：控制下转台按相等的转角步长θ旋转，对待检定测角器件进行多步采样测量，采集被标定角度序列β_i和角度增量的测量值序列α_i，包括以下步骤：步骤2.1：采集光电探测器的靶面上的光斑图像数据，作为起始点光斑图像数据；步骤2.2：采集被标定角度的读数值β，以及角度增量的测量值α，包括以下步骤：通过数据处理器控制下转台的转轴按设定的转角步长θ旋转，其中θ＝360°/n，n≥21600，下转台带动上转台和平面镜旋转，平面镜的反射光线偏转角度2θ后入射到同一光电探测器的靶面上，得到终点光斑图像；采集终点光斑图像数据，按照以下公式计算通过光杠杆测得的待检定测角器件的转角增量值，作为角度增量的测量值α：α＝arctan(δn/2D)上式中的δn为起点光斑图像到终点光斑图像的直线距离，D为光臂或光程，代表平面镜与光电探测器的靶面之间的距离；通过读数头采集待检定测角器件的转角读数值，作为被标定角度β；步骤2.3：通过数据处理器控制上转台的转轴按设定的转角步长θ反向旋转，使上转台上的平面镜的反射光线反转角度2θ后垂直入射到光电探测器的靶面上，完成一步采样测量，返回到步骤2.1进行下一步采样测量；步骤3：计算角度增量的标准值序列包括以下步骤：当数据处理器控制下转台的转轴旋转一周，完成第n步采样测量后，得到被标定角度序列β_i和角度增量的测量值序列α_i，按照以下公式计算角度增量的标准值序列上式中的α_i为第i个角度增量的测量值，i为从1到n的所有正整数，为所有角度增量的测量值的累加值；步骤4：按照以下公式计算与被标定角度序列β_i相对应的被标定角度的标准值序列φ_i：上式中的i为从1到n的所有正整数，为第1至i步采样测量中计算得到的角度增量的标准值序列的累加值。