[實用新型]一種角度測量裝置

有效

• 申請號: 201220695870.1
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN202974210U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 孟凡軍;金濤;徐國柱
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空精密機械研究所
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本實用新型屬于角度測量反饋領域，涉及一種大直徑中空旋轉轉臺的角度測量裝置。

背景技術

轉臺為慣性傳感器及導航系統測試提供精確的角位置定位、精密的角速度等姿態模擬運動，是一種導航/制導系統、慣性傳感器的重要測試設備。轉臺要實現精密角位置及角速率旋轉運動控制，需要有角度測量反饋部件對轉動軸的角位置進行精確測量。

目前用于轉臺測角反饋部件主要有感應同步器和圓光柵。當有些被測試產品需要轉臺旋轉軸為中空結構時，測角元件需要選用中空結構的角度測量裝置。目前的角度測量裝置的最大直徑一般比較小，例如常用的圓光柵最大直徑一般為550mm，當要求旋轉軸的直徑大于550mm時，已經沒有可以滿足使用要求的中空角度測量裝置。

實用新型內容

本實用新型的目的是：提供一種能夠實現對大直徑旋轉部件角位置連續精密測量的角度測量裝置。

本實用新型的技術方案是：一種角度測量裝置，其包括旋轉軸、固定框架、柔性長度測量尺、主讀數頭、從讀數頭、數據處理模塊，其中，所述柔性長度測量尺設置在旋轉軸的圓周上，用于讀取旋轉軸角度信息的主讀數頭和從讀數頭對稱設置在固定框架上，且均與數據處理模塊連接。

所述柔性長度測量尺為光柵尺或直線磁柵或直線式感應同步器。

所述旋轉軸為中空旋轉軸。

旋轉軸旋轉時，主讀數頭和從讀數頭至少有一個在柔性長度測量尺的有效測量范圍內。

所述主讀數頭和從讀數頭為將旋轉軸角度信息轉換成電信號的光電轉換器或磁電轉換器或感應轉換器。

本實用新型的優點：本實用新型通過對任意直徑的圓周上貼一定長度的柔性長度測量尺，通過兩個讀數頭采集柔性長度測量尺信息，將長度信息轉換為角位置信息，實現對旋轉部件角位置的連續精密測量，進而實現對轉臺旋轉軸的精密伺服控制。其中，柔性長度測量尺可以采用成本較低的光柵尺或直線磁柵，另外，讀數頭，數據處理模塊等器件均可以采用市場中通用的部件，并通過簡單的算法可以實現精確地測量，因此結構簡單，成本較低，并能夠解決某些連續旋轉要求的大口徑旋轉設備無法實現精密連續測量的難題，具有極高的實際意義。

附圖說明

圖1是本發明角度測量裝置示意圖，

其中，1．旋轉軸??2.固定框架??3.柔性長度測量尺??4.主讀數頭??5.從讀數頭6.數據處理模塊。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本實用新型做進一步的說明：

請參閱圖1，其是本實用新型角度測量裝置的結構示意圖。所述角度測量裝置包括旋轉軸1、固定框架2、柔性長度測量尺3、主讀數頭4、從讀數頭5、數據處理模塊6。本實施方式中，旋轉軸1為中空結構，柔性長度測量尺采用光柵尺。該柔性長度測量尺粘貼到旋轉軸的圓周上，主讀數頭3和從讀書頭4對稱固定在固定框架2上。旋轉軸1旋轉時，主讀數頭3和從讀數頭4可以從柔性長度測量尺上讀取旋轉過的圓周長信息，且滿足：旋轉軸旋轉時，主讀數頭3和從讀數頭4至少有一個在柔性長度測量尺的有效長度范圍內。

所述主讀數頭4和從讀數頭5為可以將柔性長度測量尺3的刻線信號轉換成正交增量脈沖信號的光電轉換器。柔性長度測量尺3上有零位信號，主讀數頭4和從讀數頭5經過零位信號時，可產生同步的零位脈沖信號。主讀數頭4和從讀數頭5處于柔性長度測量尺3非有效范圍內時，將產生故障信號。故障狀態電平信號在有效柔性長度測量尺范圍內始終保持，當讀數頭處于有效柔性長度測量尺范圍內時，故障電平信號消失。增量正交脈沖信號，零位信號及故障信號進入數據處理模塊6。

數據處理模塊6將增量正交脈沖信號變為計數值，并根據中空旋轉軸的旋轉方向進行加計數或減計數。零位脈沖到來時，其上升沿將計數器的計數值清零。零位信號及故障狀態信號可以通過軟件讀寫鎖存及清除。

數據處理模塊6數據融合算法實現過程：當主讀數頭4處于旋轉部件柔性長度測量尺3的范圍內時，主讀數頭4輸出的故障狀態無效，角位置信息通過主讀數頭4獲取，當主讀數頭4處于沒有貼柔性長度測量尺的范圍內時，主讀數頭4的故障信息有效，此時，角位置信息由從讀數頭5獲取。

本實用新型的角度測量過程為：柔性長度測量尺3粘貼到旋轉軸1的圓周上，當旋轉軸1旋轉一定的角度時，柔性長度測量尺3相對主讀數頭4轉過一定弧長，主讀數頭4將這段弧長信息轉換為電信號并送到數據處理模塊6。當主讀數頭4不在柔性長度測量尺3的有效測量范圍內時，旋轉弧長信息由從讀數頭5轉為電信號并送到數據處理模塊6。數據處理模塊6將主讀數頭4和從讀數頭5的信息融合獲得旋轉軸1轉過的弧長信息并計算獲得角位置信息。