[發明專利]用于確定在角度測量儀中導致偏心度的作用變量的方法

有效

• 申請號: 200780049512.5
• 申請日: 2007-12-06
• 公開（公告）號: CN101583851A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 海因茨·利普納;克努特·西爾克斯;貝亞特·埃比舍爾
• 申請（專利權）人: 萊卡地球系統公開股份有限公司
• 主分類號: G01D5/244
• 分類號: G01D5/244;G01D5/347
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 李 輝

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1前序部分所述的方法和一種計算機程序產品，這種方法用于確定在角度測量儀中導致測得偏心度的至少一個作用變量。

背景技術

很久以來，尤其是在測地和工業測量中，主要采用測量裝置中的旋轉角測量儀，作為確定旋轉角用的裝置和方法。在相應的預防措施下，通過這些裝置和方法甚至可以以幾個角秒(arc?second)數量級的精度以超過百萬個的單位來分解整圓。

為了能夠實現這種高精度，一方面必須將探測器位置牢固地設置在軸承上，通過該軸承來安裝該旋轉體，使得該旋轉體能夠圍繞一軸(axis)相對該探測器進行旋轉。另一方面，旋轉體的高體積穩定性和形狀穩定性，尤其是在旋轉方向上順序地圍繞圖案中心設置在旋轉體上的圖案要素的排列方式和形式，是必要的先決條件。在實踐中，除了刻度的部分的不精確之外(這種不精確是由于各個順序設置的圖案要素之間的預定距離的偏差量和/或這些圖案要素尺寸自身的偏差量造成的)，通常圖案中心相對于軸的距離(所謂的“圖案中心相對于軸的偏心度”)造成無法實現所要求的精度。由于制造公差總是存在，因此每一個旋轉體都具有通常為恒定值的偏心度。另外，除了整體圖案的偏心度之外(即，全部圖案要素的整體相對于旋轉體的偏心度，或者刻度的中心相對于軸(shaft)的偏心度)，還存在圓的真實的刻度誤差，也就是說，各個圖案要素彼此之間的偏差量，進而這些圖案要素的排列內部的偏差量。

以能夠在軸承內旋轉的方式引導旋轉體，在此機械布置方式造成了作用于可測量的偏心度的其他作用變量。因此，由此產生的軸承同心度偏差同樣也導致出現偏心度。如果在確定旋轉角時(尤其是在測量比較重的對象的情況下)由于力對該裝置的部件施加了顯著的負載，那么有可能出現取決于旋轉角或者按照時間的函數來改變的偏心度。該偏心度例如是由于肯定存在的軸承間隙以及軸承潤滑和軸承負荷的改變而造成的或者增強的。另外，由于旋轉體的旋轉軸的傾斜還會出現滾擺誤差(Taumelfehler)。

目前為了減少或者徹底避免這種機械軸承誤差，采用了比較昂貴復雜的軸承，這種軸承使得能夠將偏心度穩定在目前所使用的允許公差范圍內，以使得可校正的機械偏心度至少不發生變化。

在很多角度測量儀中，圖案要素以光學方式投射在由一個或更多個探測器元件(例如：CCD傳感器或者CMOS傳感器)構成的系統(arrangement)上，例如在CH?658514中所公開的。根據圖案要素在探測器系統或者其部件上的位置可以推斷出旋轉體相對于探測器系統的角度。在此，探測器中心(例如：在單個探測器元件的情況下，是該單個探測器元件的中點；或者在多個探測器元件的情況下，是由這些探測器元件覆蓋的面積的面積質心)充當參考變量，其中，在沒有機械偏心誤差的理想情況下，探測器中心、樞軸點和圖案要素的中心是重合的。

然而，除已經說明了的、對測量的偏心度產生作用的機械作用變量之外，所采用的電子部件也會產生影響作用。這例如是由模擬電子器件的量化誤差或者噪聲造成的。在大多數情況下，機械和電子作用變量均取決于時間變化或者依據溫度變化。

EP?1632754公開了一種用于測量當前偏心度的方法，其中，通過光束將圍繞圖案中心設置的多個圖案要素中的至少一部分(其中的多個圖案要素是沿著旋轉方向順序設置的)，至少部分地投射在光學探測器的并排布置的多個探測器元件上。

圖案要素設置在旋轉體上，該旋轉體以能夠圍繞軸旋轉的方式與探測器連接。通過同一個探測器的探測器元件來解算被投射的圖案要素的位置。在第一步驟，通過解算出的至少一個圖案要素的位置，計算確定出圖案中心相對于軸的偏心度對確定旋轉角所產生的影響。在第二步驟，通過將所確定的影響考慮在內，根據解算出的順序設置的那些圖案要素的位置來準確地確定旋轉角。

發明內容

在此處公開的方法的一個變型方式中，在第一步驟，通過一個中間步驟將順序設置的圖案要素組合成至少兩組，并且根據相應組合的多個圖案要素的解算出的各個位置來計算確定出至少兩組位置。然后，通過確定出的至少兩組位置，計算確定該偏心度對確定旋轉角產生的影響。這可以通過所確定的這些組位置以很高的精度來實現。