[发明专利]一种抑制轴系倾角回转误差的转轴转角的测量方法

摘要

本发明属于光学测量领域，是一种可以抑制轴系倾角回转误差影响的转轴转角测量方法。本发明测量原理系统如图1所示，带有光楔5的转轴2置于自准直仪1和反射镜3之间。由于光楔5的折射作用，自准直仪1发出的光束经过反射镜3反射回来后、与出射光束形成偏折角β返回自准直仪1中，并汇聚成光点像；当转轴2和光楔5一体转动时，反射光束绕着转轴2的轴线转动，自准直仪1中的光点像沿着圆形轨迹运动；计算机4记录圆周上的光点像质心坐标、拟合出轨迹圆圆心坐标，再指定圆周上起始点A和终点B，利用A与B的坐标值计算出对应的圆心张角，该角度即为所需测量的转轴2由A到B的转角。本发明中轴系倾角回转误差几乎不影响转动角度的测量精度。

主权项

一种抑制轴系倾角回转误差的转轴转角的测量方法，其特征是一种基于光楔折射的转轴转角测量方法，测量转轴转角的光学系统由自准直仪(1)、转轴(2)、反射镜(3)、计算机(4)和光楔(5)组成，自准直仪(1)与计算机(4)相连；光楔(5)固定在转轴(2)的端面上，反射镜(3)置于转轴(2)之后垂直固定、且使反射镜(3)的法线与转轴(2)的轴线平行，；带有光楔(5)的转轴(2)置于自准直仪(1)和反射镜(3)之间；自准直仪(1)发出的光束依次经过光楔(5)的折射和反射镜(3)的反射，反射光束再经光楔(5)的折射、与自准直仪(1)的出射光束形成偏折角β返回自准直仪(1)中，并汇聚成光点像；当转轴(2)和光楔(5)一体转动时，反射光束绕着转轴(2)的轴线转动，自准直仪(1)中的光点像沿着圆形轨迹运动；计算机(4)记录转轴(2)转动一周后获得的一系列均匀分布在圆周上的光点像质心坐标、拟合出轨迹圆圆心坐标，再利用圆周上任意起始点A和终点B的坐标值计算出A与B间圆弧所对应的圆心张角φ_i，该角度即为转轴(2)由A到B的转角；计算机(4)中存储有三个程序：程序I用于计算光点像质心坐标、并将光点像位置及其质心坐标显示于显示屏上；程序II用于驱动转轴(2)以两种模式转动，一是连续转动，二是以一定步长间歇转动，另外存储转轴(2)间歇转动一周后获得的一系列光点像质心坐标；程序III依据导入的转轴(2)间歇转动一周后获得的一系列坐标值拟合出轨迹圆及其圆心坐标、基于轨迹圆周上任意两点的坐标值算出两点间圆弧所对应的圆心张角；为保证转轴(2)转角的测量精度，测量系统的光路设计需使光点像的轨迹圆仅略小于自准直仪(1)的测量视场，为此自准直仪(1)的出射光光轴与转轴(2)的轴线平行、同时与反射镜(3)的法线平行，以使得轨迹圆的圆心基本是自准直仪(1)的视场中心，另外所述的光楔(5)的楔角可调，使得自准直仪(1)与反射镜(3)的距离在空间限定条件下确定后，能够通过调节光楔(5)的楔角使得轨迹圆直径与自准直仪(1)的视场直径接近。