CN205879132U - 一种亚角秒级测角装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种亚角秒级测角装置，所述装置中的工作台位于支承座上方，反馈***位于支承座下方。工作台与支承座之间设置有一轴向支承间隙。芯轴上端与工作台固定联接，下端与反馈***中的码盘固定联接。芯轴与支承座之间设置有一径向支承间隙。驱动电机与支承座固定联接。反馈***中的读数头与支承座的底面固定联接。控制器分别与读数头、驱动器、工控机电联接。驱动器分别与驱动电机电联接。本实用新型适用于多面棱体、多齿分度台、圆光栅、光学度盘等装置角度测量，应用广泛，闭环稳态精度高，具有优良的重复精度，操作方便、简单。

Description

一种亚角秒级测角装置

技术领域

本实用新型属于高精度测角技术领域，具体涉及一种亚角秒级测角装置。

背景技术

角度测量是几何量计量技术的重要组成部分，目前主要有以下几类测角方法：机械测角法、电磁测角法、光学测角法和光电测角法等。机械测量法以多齿分度台为代表，其结构简单、成本低，但通常存在设备体积大、不能进行任意角度的测量缺点；电磁测角法以感应同步器为代表，其运行速度快、稳定可靠，但存在与被测***耦合度高、装配精度要求高的缺点；光学测角法以激光干涉测角仪和光电自准直仪为代表，其具有高精度、非接触的优点，但同时存在光路复杂、测角范围小的缺点；光电测角法以光学码盘式传感器测角和图像传感器测角为代表，二者都有广泛的应用，但前者存在测角分辨率受限的缺点，后者则存在环境适应性差、现场调试复杂的缺点。

名称为一种“高精度动态测角装置及方法”（公告号：CN 105091844 A）的中国专利提供了一种基于高度细分的空间四频差动激光陀螺，以单位时间内的角度增量输出的高精度动态测角装置，该装置的测角精度高，动态范围大，对被测载体无反力矩作用，适用于对转轴的动态特性进行高精度的测量,但无法满足静态角度测量要求。名称为“测角装置”（公告号：CN 1936505 A）的中国专利提供了一种基于规则信号发生元件、不规则发生元件的转动装置以及用于获取信号的传感器的测角装置，该装置可以方便快捷的进行角度测量，适用性强，但是测量***精度不高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种亚角秒级测角装置，本实用新型能够满足高精度角度测试，具有极高的回转精度和轴向精度，分辨率高、测角精度高、温度系数小、测量对象应用广泛。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型的亚角秒级测角装置，其特点是，所述的测角装置包括数个驱动电机、工作台、芯轴、反馈***、支承座、角度显示器、驱动器、控制器、工控机。其中，反馈***含***盘及读数头。其连接关系是，所述的工作台位于支承座上方，反馈***位于支承座下方。工作台与支承座之间设置有一轴向支承间隙。芯轴位于支承座的中心，芯轴上端与工作台固定联接，下端与反馈***中的码盘固定联接。芯轴与支承座之间设置有一径向支承间隙。支承座上设置有驱动电机，驱动电机与支承座固定联接。反馈***中的读数头与支承座的底面固定联接。控制器分别与读数头、驱动器、工控机电联接。驱动器分别与驱动电机电联接；被测对象置于工作台上，并与角度显示器电联接。

所述的驱动电机设置数量为2～4个，均布在工作台的周围，用于驱动工作台回转运动。

所述的被测对象的中心轴线、芯轴的旋转中心轴为同轴设置。

所述的轴向支承间隙、径向支承间隙采用空气作为支承介质。

所述的反馈***的码盘中心轴线、芯轴的旋转中心轴为同轴设置。

本实用新型中的被测对象可以是多面棱体、多齿分度台、圆光栅、光学度盘等角度装置中的一种。

当被测对象为多面棱体或多齿分度台时，角度显示器采用光电自准直仪。

当被测对象为圆光栅时，角度显示器采用莫尔条纹读数头。

当被测对象为光学度盘时，角度显示器采用光电显微镜。

本实用新型中的工作台与支承座之间采用空气静压支承，使得整个轴系实现高精度旋转，获得较高的回转精度和轴向精度。

本实用新型中驱动电机可以是压电陶瓷电机、力矩电机或伺服电机。

当所述的驱动电机采用压电陶瓷电机时，驱动电机与工作台之间通过摩擦驱动。

当所述的驱动电机采用力矩电机或伺服电机时，驱动电机与工作台之间通过电磁驱动。

本实用新型中的反馈***将信号实时反馈至控制器，控制器与工控机通信，同时将控制信号发送至驱动器，驱动器控制驱动电机使***旋转至指定位置。

本实用新型的有益效果是，采用超高精度空气静压轴系，具有极高的回转精度和轴向精度；当采用纳米级摩擦驱动时，采用高刻线精度、高倍细分的反馈***，具有分辨率高、测角精度高、温度系数小等优点；本实用新型适用于多面棱体、圆光栅、码盘、多齿分度台等装置角度测量，应用广泛，闭环稳态精度高，具有优良的重复精度，操作方便、简单，具有较佳的实际应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的一种亚角秒级测角装置结构示意图；

图中，1.驱动电机 3.工作台 4.被测对象 5.芯轴 7.码盘 8.支承座 9.角度显示器 10.驱动器 11.控制器 12.工控机 13.读数头。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详细说明本实用新型内容。

以下实施例仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。有关技术领域的人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术方案也属于本实用新型的范畴。

实施例1

图1为本实用新型的一种亚角秒级测角装置结构示意图。在图1中，本实用新型的亚角秒级高精度测角装置包括驱动电机1、工作台3、芯轴5、反馈***、支承座8、角度显示器9、驱动器10、控制器11、工控机12。其中，反馈***含***盘7及读数头13。其连接关系是，所述的工作台3位于支承座8上方，反馈***位于支承座8下方。工作台3与支承座8之间设置有一轴向支承间隙。芯轴5上端与工作台3固定联接，下端与反馈***中的码盘7固定联接。芯轴5位于支承座8的中心，芯轴5与支承座8之间设置有一径向支承间隙。支承座8上设置有驱动电机，驱动电机1与支承座8固定联接。反馈***中的读数头13与支承座8的底面固定联接。控制器11分别与读数头13、驱动器10、工控机12电联接。驱动器10分别与驱动电机1电联接。被测对象4置于工作台3上，并与角度显示器9电联接。

所述的被测对象4的中心轴线、芯轴5的旋转中心轴为同轴设置。

所述的轴向支承间隙、径向支承间隙采用空气作为支承介质，使得整个轴系实现高精度旋转，获得较高的回转精度和轴向精度。

所述的反馈***的码盘7的中心轴线、芯轴5的旋转中心轴为同轴设置。

本实施例中，所述的驱动电机设置数量为四个，均布在工作台3的周围，驱动电机1为其中一个，驱动电机用于驱动工作台3回转运动。

本实用新型中的反馈***将信号实时反馈至控制器11，控制器11与工控机12通信，同时将控制信号发送至驱动器10，驱动器10控制驱动电机1使***旋转至指定位置。

本实施例中，被测对象4为多面棱体；角度显示器9采用光电自准直仪；驱动电机1采用压电陶瓷电机，压电陶瓷电机与工作台3之间通过摩擦驱动。

在本实施例中，对一块0级36面多面棱体的角度精度进行检测。实施步骤为：

1. 将亚角秒级高精度测角装置安装在一隔振地基上。

2.调整多面棱体回转中心轴线与测角装置回转中心轴线，使其偏差不大于0.002mm。

3. 调整光电自准直仪，使光电自准直仪出射平行光的光束中心与多面棱体工作面中心重合，视轴垂直于棱体工作面并与中心重合。

4. 按多面棱体的相邻面分度角度旋转测角装置检测多面棱体。

实施例2

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，被测对象4为圆光栅；角度显示器9采用莫尔条纹读数头；驱动电机1采用力矩电机，力矩电机与工作台3之间通过电磁驱动。

Claims (5)

1.一种亚角秒级测角装置，其特征在于，所述的测角装置包括数个驱动电机（1）、工作台（3）、芯轴（5）、反馈***、支承座（8）、显示器（9）、驱动器（10）、控制器（11）、工控机（12）；其中，反馈***含***盘（7）及读数头（13）；其连接关系是，所述的工作台（3）位于支承座（8）上方，反馈***位于支承座（8）下方；工作台（3）与支承座（8）之间设置有一轴向支承间隙；芯轴（5）位于支承座（8）的中心，芯轴（5）上端与工作台（3）固定联接，下端与反馈***中的码盘（7）固定联接；芯轴（5）与支承座（8）之间设置有一径向支承间隙；支承座（8）上设置有驱动电机（1），驱动电机（1）与支承座（8）固定联接；反馈***中的读数头（13）与支承座（8）的底面固定联接；控制器（11）分别与读数头（13）、驱动器(10)、工控机（12）电联接；驱动器（10）分别与驱动电机（1）电联接；被测对象（4）置于工作台（3）上，并与显示器（9）电联接。

2.根据权利要求1所述的亚角秒级测角装置，其特征在于，所述的驱动电机（1）设置数量为2～4个，均布在工作台（3）的周围，用于驱动工作台（3）回转运动。

3.根据权利要求1所述的亚角秒级测角装置，其特征在于，所述的被测对象（4）的中心轴线、芯轴（5）的旋转中心轴为同轴设置。

4.根据权利要求1所述的亚角秒级测角装置，其特征在于，所述的轴向支承间隙、径向支承间隙采用空气作为支承介质。

5.根据权利要求1所述的亚角秒级测角装置，其特征在于，所述的反馈***的码盘（7）的中心轴线、芯轴（5）的旋转中心轴为同轴设置。