CN102128645A - 用于光电轴角编码器动态测角误差检测仪 - Google Patents

用于光电轴角编码器动态测角误差检测仪 Download PDF

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杨文志
曹学东
景洪伟
许玮琦
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Abstract

本发明涉及用于光电轴角编码器动态测角误差检测仪，包括：被测编码器固定部分安装在检测仪的基座上，其被测编码器旋转部分通过联轴节与转轴连接，多面棱体固定在检测仪转轴上，动态发讯自准直仪瞄准多面棱体反射面，力矩电机转子与旋转轴相连；检测时计算机控制力矩电机以一速度连续旋转，力矩电机带动旋转轴、被测编码器旋转部分及多面棱体旋转，每转过多面棱体一个工作角，当棱体工作面与光轴垂直时，触发电路便发出触发脉冲，数据采集***探测到触发脉冲信号后立即采样编码器值，被测编码器旋转部分旋转一周得到一组采样值，通过计算机数据处理***计算出被测编码器动态测角误差。本发明可对光电轴角编码器动态误差的检测，且精度较高。

Description

用于光电轴角编码器动态测角误差检测仪
技术领域
本发明涉及几何量精密检测仪，特别涉及一种光电轴角编码器动态测角误差的检测仪。
背景技术
光电精密跟踪测量、天文目标光电观测与识别技术是关键技术，在这些领域，取得了多项具有重大意义和重大显示度的成果。经过近20年的努力，特别是近10年的快速发展，光电精密跟踪测量、天文目标光电观测与识别技术已从初级阶段向更高技术阶段发展，目前正积极开展新一代仪器设备的研究与攻关。由于被测目标速度越来越快(飞机、导弹等)、被测目标离测试设备越来越近(如：光电干扰对抗类目标)，所以目标相对于测试设备角速度越来越高，这就要求新一代测量设备应具有良好的动态跟踪性能。光电轴角编码器作为核心精密测角单元及速度反馈单元，其精度直接影响光电精密跟踪测量、天文目标光电观测与识别仪器设备的测量精度及跟踪性能，光电轴角编码器静态精度及低转速下的精度在多年的实践中已被证实，但在工作角速度较高的状态下，其动态性能(动态测角精度)如何还没法验证，为保证新一代仪器设备动态测量精度及动态跟踪性能，急需解决光电轴角编码器动态测角精度的测试难题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，解决光电轴角编码器动态精度的检测问题；本发明的目的是提供一种用于光电轴角编码器动态测角误差检测仪。
为了达成所述目的，本发明用于光电轴角编码器动态测角误差的检测仪解决技术问题所采用的技术方案包括基座、带测速机的力矩电机、转轴、被测编码器固定部分、被测编码器旋转部分、联轴节、多面棱体、多面棱体座、动态发讯自准直仪、计算机控制及处理单元，其中：被测编码器固定部分安装在基座上，被测编码器旋转部分通过联轴节与转轴通过联轴节的抱紧装置连接，多面棱体置于多面棱体座中，多面棱体座固定在转轴上，动态发讯自准直仪的输出端与多面棱体的反射面具有一距离且相对放置，带测速机的力矩电机的转子与被测编码器固定部分的转子嵌设安装在基座内圆的平面上，转轴嵌设于基座的孔中，计算机控制及处理单元的数据采集输入端与动态发讯自准直仪的输出端连接，计算机控制及处理单元信号输入端与带测速机的力矩电机测速信号输出端相连；转轴通过推力轴承和两个轴承与基座过盈配合连接；检测时，计算机控制及处理单元控制带测速机的力矩电机以一速度连续旋转，带测速机的力矩电机带动转轴、被测编码器旋转部分及多面棱体旋转，每转过多面棱体的一个工作角，多面棱体工作面与动态发讯自准直仪的光轴垂直，动态发讯自准直仪的触发电路输出端发出触发脉冲信号，计算机控制及处理单元的数据采集输入端探测并接收触发脉冲信号后立即采集被测编码器的动态码值，被测编码器旋转部分旋转一周得到一组采样被测编码器的动态码值，通过计算机控制及处理单元数据处理计算出被测编码器动态测角误差。
其中，动态发讯自准直仪发出的脉冲信号触发计算机控制及处理单元中的A/D采集卡采集被测编码器的动态码值。
本发明与现有技术相比所具有的优点：本发明通过通过测速国矩电机带动光电轴角编码器旋转，并用动态发讯自准直仪进行编码器动态测角精度的检测。克服了现有方法中只能测试静态测角精度的技术问题。
附图说明
图1光电轴角编码器动态检测仪示意图。
图2动态发讯自准直仪与多面棱***置关系图。
图3位置传感器PSD测量原理图。
图中标记号：
1为基座，             2为带测速机的力矩电机，
3为转轴，                 4为被测编码器固定部分，
5为被测编码器旋转部分，   6为联轴节，
7为多面棱体，             8为多面棱体座，
9为动态发讯自准直仪，     10为计算机控制及处理单元，
11为推力轴承，            12轴承，
13为位置传感器PSD。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本实施例介绍光电轴角编码器动态检测仪具体实施方法。
图1示出光电轴角编码器动态检测仪示意图，图1中包括基座1、带测速机的力矩电机2、转轴3、被测编码器固定部分4、被测编码器旋转部分5、联轴节6、多面棱体7、多面棱体座8、动态发讯自准直仪9、计算机控制及处理单元10；被测编码器固定部分4安装在基座1上，被测编码器旋转部分5与转轴3通过联轴节的抱紧装置连接，多面棱体7的下端面与多面棱体座8的上端面固定连接，多面棱体座8的下端面与转轴3的上端面固定连接，带测速机的力矩电机2的转子与转轴3相连，动态发讯自准直仪9的输出端与多面棱体7的反射面具有一距离且相对放置，带测速机的力矩电机2的转子与被测编码器固定部分的转子嵌设安装在基座1内圆的平面上，转轴3嵌设于基座1的孔中，计算机控制及处理单元10的数据采集输入端与动态发讯自准直仪9的输出端连接，计算机控制及处理单元10信号输入端与带测速机的力矩电机2测速信号输出端相连；转轴3通过推力轴承11和两个轴承12与基座1过盈配合连接。
检测时，计算机控制及处理单元10控制带测速机的力矩电机2以一定速度连续旋转，带测速机的力矩电机2带动转轴3、被测编码器旋转部分5及多面棱体7旋转，每转过多面棱体7的一个工作角，当多面棱体7的工作面与动态发讯自准直仪9的光轴垂直时，动态发讯自准直仪9的触发电路输出端便发出触发脉冲信号，计算机控制及处理单元10的数据采集输入端探测并接收到触发脉冲信号后立即采样被测编码器的动态码值a，被测编码器旋转部分5旋转一周便可得到一组采样被测编码器的动态码值ai，按照公式便可由计算机控制及处理单元10计算出被测编码器动态测角误差，如下公式表示：
Δi＝(ai-a1)-ci，
式中：ai----第i测点采样值；i＝1，2，……，n；
ci----棱体第i面标准角度值；
Δi----编码器第i测点动态测角误差值。
编码器动态测角精度计算公式：
σ = Σ i = 1 n Δ i 2 n ,
式中：σ----编码器动态测角精度；
n----测量点数；
Δi----编码器第i测点动态测角误差值；
在进行动态精度检测时，可以通过设置不同的转速、不同加速度以便模拟光电精密跟踪测量、天文目标光电观测与识别***、动态测试转台等的工作状态，使被测编码器动态精度检测条件与实际使用条件一致。
图2示出动态发讯自准直仪9与多面棱体7的位置关系，当转轴3旋转时，带动多面棱体7旋转，多面棱体7将反射动态发讯自准直仪9的平行光束回动态发讯自准直仪9并会聚在动态发讯自准直仪9的位置传感器(PSD)13上，位置传感器13就输出四个电流为I1、I2、I3、I4，在位置传感器13沿一个方向移动，如图3示出位置传感器13的测量原理图，当I3＝I4时，动态发讯自准直仪9就能给一个脉冲，触发计算机控制及处理单元10的数据采集被测编码器的动态码值。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的权利要求书的保护范围之内。

Claims (2)

1.用于光电轴角编码器动态测角误差检测仪，其特征在于：包括基座(1)、带测速机的力矩电机(2)、转轴(3)、被测编码器固定部分(4)、被测编码器旋转部分(5)、联轴节(6)、多面棱体(7)、多面棱体座(8)、动态发讯自准直仪(9)、计算机控制及处理单元(10)，其中：被测编码器固定部分(4)安装在基座(1)上，被测编码器旋转部分(5)通过联轴节(6)与转轴(3)通过联轴节(6)的抱紧装置连接，多面棱体(7)置于多面棱体座(8)中，多面棱体座(8)固定在转轴(3)上，动态发讯自准直仪(9)的输出端与多面棱体(7)的反射面具有一距离且相对放置，带测速机的力矩电机(2)的转子与被测编码器固定部分(5)的转子嵌设安装在基座(1)内圆的平面上，转轴(3)嵌设于基座(1)的孔中，计算机控制及处理单元(10)的数据采集输入端与动态发讯自准直仪(9)的输出端连接，计算机控制及处理单元(10)信号输入端与带测速机的力矩电机(2)测速信号输出端相连；转轴(3)通过推力轴承(11)和两个轴承(12)与基座(1)过盈配合连接；检测时，计算机控制及处理单元(10)控制带测速机的力矩电机(2)以一速度连续旋转，带测速机的力矩电机(2)带动转轴(3)、被测编码器旋转部分(5)及多面棱体(7)旋转，每转过多面棱体(7)的一个工作角，多面棱体(7)工作面与动态发讯自准直仪(9)的光轴垂直，动态发讯自准直仪(9)的触发电路输出端发出触发脉冲信号，计算机控制及处理单元(10)的数据采集输入端探测并接收触发脉冲信号后立即采集被测编码器的动态码值，被测编码器旋转部分(5)旋转一周得到一组采样被测编码器的动态码值，通过计算机控制及处理单元(10)数据处理计算出被测编码器动态测角误差。
2.根据权利要求1所述的用于光电轴角编码器动态测角误差检测仪，其特征在于：动态发讯自准直仪(9)发出的脉冲信号触发计算机控制及处理单元(10)中的A/D采集卡采集被测编码器的动态码值。
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