[發(fā)明專利]旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置及測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210555178.3
• 申請(qǐng)日: 2012-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN103162663A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大友文夫;熊谷薰;穴井哲治;大佛一毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社拓普康
• 主分類號(hào): G01C1/00
• 分類號(hào): G01C1/00
• 代理公司: 北京北翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11285
• 代理人: 楊勇;鄭建暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置及使用該旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置的測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

作為檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角度的裝置有旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，該旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置作為檢測(cè)測(cè)量?jī)x的高低角、水平角時(shí)的角度檢測(cè)器來使用。

近年來，要求測(cè)量裝置小型化、高精密化，而且進(jìn)一步要求低成本化。

例如，作為采用旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置的測(cè)量裝置有全站儀（Total?Station），用該全站儀測(cè)量到測(cè)量目標(biāo)的距離和測(cè)量目標(biāo)的高低角、水平角。

在所述全站儀的測(cè)量誤差中，由角度誤差引起的測(cè)量值的誤差是角度誤差乘以到測(cè)量目標(biāo)的距離的值，與距離成比例。因此，要求角度精度精確到秒單位。所述全站儀高價(jià)的主要原因之一是因?yàn)橐蟾呔鹊慕嵌葯z測(cè)精度、旋轉(zhuǎn)精度。

在現(xiàn)有技術(shù)中，作為用于測(cè)量裝置的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置雖采用了高精度編碼器，但是構(gòu)成編碼器的部件的精度或組裝后的穩(wěn)定性成為問題，導(dǎo)致高精度編碼器高價(jià)。另外，除了編碼器本身的制作誤差、檢測(cè)誤差引起角度誤差之外，由旋轉(zhuǎn)軸的振擺（ブレ）產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)誤差也會(huì)引起角度誤差，因此為使角度檢測(cè)精度達(dá)到所需精度，僅僅管理部件單體的加工精度是難以實(shí)現(xiàn)的，還需要旋轉(zhuǎn)軸、軸承部在組裝狀態(tài)下的微調(diào)整、精密加工，因此變得很貴。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠以簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)進(jìn)行角度檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置及采用該旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置的測(cè)量裝置。

解決課題的方法

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置具備：軸承部；旋轉(zhuǎn)軸，其以可旋轉(zhuǎn)的方式支撐于該軸承部；軸部空間，其形成于該旋轉(zhuǎn)軸；軸承部空間，其形成于所述軸承部；角度檢測(cè)圖形，其容納于所述軸部空間；參照用圖形，其設(shè)置于所述軸承部空間；圖像傳感器，其設(shè)置于所述軸承部空間；經(jīng)過所述軸部空間和所述軸承部空間的所述角度檢測(cè)圖形的投影像；光學(xué)系統(tǒng)，其用于將所述參照用圖形的投影像成像于所述圖像傳感器；受光切換單元，其將所述角度檢測(cè)圖形的投影像和所述參照用圖形的投影像以擇一的方式投影在所述圖像傳感器；運(yùn)算裝置，其基于來自所述圖像傳感器的信號(hào)，運(yùn)算所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角，其中，所述運(yùn)算裝置基于來自接收了所述參照用圖形的所述圖像傳感器的信號(hào)和來自接收了所述角度檢測(cè)圖形的所述圖像傳感器的信號(hào)的偏差，檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角。

另外，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置中，所述運(yùn)算裝置在每次測(cè)量時(shí)從所述圖像傳感器取得接收了所述參照用圖形的信號(hào)和接收了所述角度檢測(cè)圖形的信號(hào)。

另外，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置中，所述運(yùn)算裝置基于來自接收了所述參照用圖形的所述圖像傳感器的信號(hào)和來自接收了所述角度檢測(cè)圖形的所述圖像傳感器的信號(hào)的偏差，檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)軸的徑向振擺。

另外，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置中，所述角度檢測(cè)圖形、所述參照用圖形具有線段圖形，所述線段圖形具有由向半徑方向延伸的線段構(gòu)成的環(huán)狀軌跡，而且所述線段在全周上以規(guī)定角距配置。

另外，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置中，所述角度檢測(cè)圖形和所述參照用圖形分別具有表示中心位置的校正圖形。

另外，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置中，所述運(yùn)算裝置具備用于存儲(chǔ)來自所述圖像傳感器的信號(hào)的存儲(chǔ)部，所述運(yùn)算裝置以如下方式測(cè)出旋轉(zhuǎn)角：分別在所存儲(chǔ)的角度檢測(cè)圖形圖像和參照用圖形圖像的所述線段圖形上至少設(shè)定一個(gè)同心圓的第一掃描線，并且在所述角度檢測(cè)圖形圖像和所述參照用圖形圖像的基準(zhǔn)指示圖形上設(shè)定同心圓的第二掃描線，而且基于在該掃描線上掃描而得到的信號(hào)和基于在所述基準(zhǔn)指示圖形上掃描而得到的信號(hào)，分別求出所述角度檢測(cè)圖形圖像和所述參照用圖形圖像之間的偏差，基于該兩個(gè)偏差，檢出所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角。

另外，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置中，所述角度檢測(cè)圖形圖像和所述參照用圖形圖像之間的旋轉(zhuǎn)角，基于兩個(gè)圖像與所述基準(zhǔn)指示圖形之間存在的線段數(shù)量和兩個(gè)圖像的線段之間的相位差來運(yùn)算。

另外，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置中，所述相位差是對(duì)所需數(shù)量的線段求出的相位差的平均值。

另外，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置中，所述運(yùn)算裝置在所述角度檢測(cè)圖形的圓周方向至少每90°設(shè)定一個(gè)分割部分，并分為相差180°的兩個(gè)分割部分的組和與該組垂直相交的另一方分割部分的組，由掃描另一方分割部分的組所得到的相位差的半值求出一方分割部分的組的中心。